[发明专利]一体化免装夹结构及其磨料流加工方法

说明书

本发明涉及3D打印技术领域及零件内腔表面磨料流加工领域，尤其涉及一种一体化免装夹结构及其磨料流加工方法。本发明包括：顶板、底板、支撑结构；支撑结构设置于顶板和底板之间，承受磨料流加工时上缸体和下缸体之间的夹紧力；顶板的中部设置有上导流锥孔；底板的中部设置有下导流锥孔；零件部分设置于磨料流夹具部分的内部；零件部分上下两端的内流道口分别与上导流锥孔和下导流锥孔相连通，引导磨料进入零件内流道进行加工。本发明的技术方案解决了现有技术中的零件进行磨料流加工需要复杂夹具所导致的夹具制造周期长、装夹过程复杂、效率低、夹具装夹易失效和装夹定位误差大等问题。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域及零件内腔表面磨料流加工领域，尤其涉及一种一体化免装夹结构及其磨料流加工方法。

背景技术

磨料流加工是一项能同时抛光表面，去除毛刺和倒圆锐角的光整加工技术，尤其适合管状零件、航空发动机用复杂燃油喷嘴、特殊液压元件或需要复杂夹具进行磨料流加工的构件内腔表面的精加工。但在磨料流机床上加工复杂零件时，往往要针对零件的形状尺寸，设计制造出一套复杂的专用夹具。专用夹具的制造周期长，且需要经过复杂的装配工序才能进行加工。零件加工时，又需进行复杂的装夹工序，加工前大量的准备工作导致加工时效率较低。磨料流夹具使用一定时间后，其装夹易失效，装夹时存在定位误差。现有的分体式磨料流夹具设计相关专利有：

长春理工大学申请的：一种液压缸磨粒流加工用夹具，申请号：201810911869.X，该专利设计了一种液压缸磨料流专用夹具，利用螺旋盘的转动带动磨料冲击液压缸的内腔表面，能够对液压缸表面进行全方位的精加工。但是该夹具结构复杂，夹具的制造周期长，装夹过程复杂，加工效率低。

中国运载火箭技术研究院申请的：一种钛合金管件内壁粉末去除方法及夹具，申请号：201711041389.4，该专利设计了一种对钛合金管件内壁进行磨料流加工的夹具，该夹具控制了磨料流的流动方向，减小了磨料流加工对管件其他表面的影响，提高了磨料流加工效率。但是该夹具仅适用于直形管类零件，存在一定的局限性。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的一体化免装夹结构及其磨料流加工方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述现有技术提出的进行磨料流加工需要复杂夹具所导致的夹具制造周期长、装夹过程复杂，效率低、使用零件范围窄等技术问题，而提供一种一体化免装夹结构及其磨料流加工方法。本发明主要利用增材制造加工一体化夹具及零件，再对一体化夹具及零件进行磨料流加工，加工完成后再切除一体化夹具及零件的磨料流夹具部分，从而起到缩短夹具制造周期、便于操作、应用于各种零件的内腔加工，大大提高零件加工效率的目的。

本发明采用的技术手段如下：

一种一体化免装夹结构通过增材制造一体化加工而成；包括：零件部分和磨料流夹具部分；磨料流夹具部分包括：顶板、底板、支撑结构；支撑结构设置于顶板和底板之间，承受磨料流加工时上缸体和下缸体之间的夹紧力；顶板的中部设置有上导流锥孔；底板的中部设置有下导流锥孔；零件部分设置于磨料流夹具部分的内部；零件部分上下两端的内流道口分别与上导流锥孔和下导流锥孔相连通，引导磨料进入零件内流道进行加工。

进一步地，一体化免装夹结构通过增材制造加工，增材方式为选区激光熔化、选区激光烧结及激光近净成形。

进一步地，一体化免装夹结构直接在磨料流机床上加工，免去夹具的装配工序和零件在夹具上的装夹工序，简化工艺流程。

进一步地，支撑结构与上缸体和下缸体同径，减小一体化免装夹结构的变形；支撑结构包括但并不限于网状、桁架轻量化承力结构，节省材料和加工时间。

进一步地，上导流锥孔和下导流锥孔采用锥形孔引导磨料进入零件内流道进行加工，以获得均匀的速度场和静压力场，提高加工质量。