[实用新型]一种用于激光冲击强化自由曲面试样的通用夹具装置

说明书

本实用新型属于机械技术及激光加工领域，是一种用于激光冲击强化自由曲面试样的通用夹具装置。夹具部分包括基座、连接板、滑动板、半圆头螺栓、支撑梁、压头，以及连接的螺栓和螺母。使用时基座固定在运动平台上，连接板和支撑梁用螺栓拧紧在基座上，滑动板可在连接板上滑动，自由曲面试样通过3个半圆头螺栓支撑在基座上，调整半圆头螺栓的伸出长度，使试样位于合适的位置，压头通过螺栓连接在滑动板上，压头的圆柱体抵住试样侧面，压头的头部压紧试样，最后在支撑梁上拧紧两个螺栓，使螺栓抵住试样侧面，实现试样的装夹。将激光对准待处理区域，完成自由曲面试样的激光冲击强化处理。本夹具结构简单，操作方便，加工制造成本低，装夹可靠。本夹具具有很好的柔性，可以装夹任意形状的曲面试样。

技术领域

本实用新型涉及到机械技术及激光加工领域，特指一种用于激光冲击强化复杂形状试样的通用夹具，适合各种自由曲面试样的装夹。

背景技术

激光冲击强化是利用高功率密度的短脉冲激光照射金属表面，使涂敷在金属表面的吸收保护层迅速气化，产生等离子体；等离子气体急剧膨胀，受到约束层(常用约束层为2-3mm流水)的约束，形成高压并向材料内部传播，利用冲击波的力效应使金属材料产生塑性变形，在较深的厚度上产生残余压应力，从而显著提高金属材料抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀等性能。

从激光器的发展情况来看，高能量激光器的输出光斑直径经聚焦后一般在2-3mm左右，而构件的尺寸通常较大，要利用单个脉冲实现构件表面的大面积冲击是不现实的。因此，需要将构件固定在运动机构上，然后按照一定的运动轨迹采用大量光斑搭接来覆盖金属构件表面从而实现大面积强化。

目前，用于激光冲击强化的夹具没有统一的标准，并且存在适用范围小、定位精度较差、缺乏柔性、装夹效率低等不足，难以解决实际工程问题中自由曲面零件的装夹，因此需要设计一种柔性较大的夹具，提高自由曲面试样的装夹精度和效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种装夹稳定可靠、柔性大、定位精准高的自由曲面试样的通用夹具。

夹具部分包括基座、连接板、滑动板、半圆头螺栓、支撑梁、压头，以及连接的螺栓和螺母。使用时基座固定在运动平台上，连接板和支撑梁用螺栓拧紧在基座上，滑动板可在连接板上滑动，自由曲面试样通过3个半圆头螺栓支撑在基座上，调整半圆头螺栓的伸出长度，使自由曲面试样位于合适的位置，压头通过螺栓连接在滑动板上，压头的圆柱体抵住自由曲面试样侧面，压头的球头压紧自由曲面试样，最后在支撑梁上拧紧两个螺栓，使螺栓抵住试样侧面，实现自由曲面试样的装夹。将激光垂直对准待处理区域，完成平板试样的激光冲击强化处理。本夹具结构简单，操作方便，加工制造成本低，装夹可靠。本夹具具有很好的柔性，可以装夹复杂形状的自由曲面试样。

所述夹具体可以装夹复杂形状的自由曲面试样，通过编写的程序控制运动平台的运动轨迹，对试样的待处理区域进行激光冲击强化。本夹具容易实现对自由曲面试样的装夹，针对不同的装夹情况可以方便的进行调节，具有很好的实用性。

运动平台步进频率要与激光脉冲频率保持一致，由于频率较高，装有试样的运动平台会产生一定的振动，试样装夹可靠，采用的是过定位，而且可以避免定位干涉，此时运动平台的振动不会产生装夹的松动。

本夹具中用于支撑的3个半圆头螺栓，要呈三角形布置，以实现对试样底面的定位。半圆头螺栓与自由曲面试样的接触是相切。调整半圆头螺栓的伸出长度，使试样的上表面待处理区域尽可能水平，方便进行激光冲击强化处理。

装夹过程中，滑动板要沿连接板滑动，滑动板和连接板形成的凹槽要留合适的间隙，防止由于加工误差造成滑动时卡死。

基座、连接板、滑动板和支撑梁采用HT200，加工可在一般铣床上完成，压头采用45钢，可以用数控加工或焊接制造，夹具中其余零件为标准件。

连接板用螺栓固定在基座上，为避免滑动板沿连接板滑动时造成干涉，螺栓头置于U形槽内。