[发明专利]自动加热的圆柱形薄壁件磁流变夹具装置

说明书

本发明涉及一种自动加热的圆柱形薄壁件磁流变夹具装置，包括置于机床工作台上的底座以及焊接在底座上的缸体，所述缸体内部底面装有用于定位和夹紧圆柱形薄壁工件的气动三爪卡盘以及焊于缸体内壁的隔板，所述缸体内部注有用于夹紧薄壁工件的磁流变液；所述缸体外壁上通过伺服驱动机构和导轨安装移动式交流电磁线圈，所述移动式交流电磁线圈由伺服驱动机构驱动沿导轨上下移动到加工的位置；所述底座内部固定连接有固定式直流电磁线圈，用于产生稳定的直流磁场，保持磁场强度。本发明的自动加热的圆柱形薄壁件磁流变夹具装置，能够适用于复杂截面的圆柱形薄壁件，并且能够控制加热的工位，使待加工部分加热。

技术领域

本发明涉及一种圆柱形薄壁件的夹具装置，尤其是一种圆柱形薄壁件磁流变夹具装置，在对薄壁件加工时，可增加其刚度以及减小加工后的残余拉应力。

背景技术

随着现代制造业的迅速发展,机械产品日趋轻量化、微型化,所以薄壁件的应用越来越广泛,对薄壁件的加工也成为了一个主要的课题，目前大多数学者主要研究的问题是在加工薄壁件时由于工件的刚度不足会导致工件的加工变形问题，而对于薄壁件加工后的残余应力问题研究较少。

因为在加工区域，由于切削区会产生大量的热，表层金属受热发生膨胀，并且受到底层金属的限制会产生向内的压力，此时的内压很大，很容易就超过了工件的屈服强度，造成了很大的塑形变形。在边界条件的限制下，此时膨胀增加的体积和塑形变形减小的体积总和为零，这时加工后温度下降，由于塑形变形的体积不会发生改变而膨胀的体积开始减小，并且再受到底层金属的限制，就会产生拉力，这个拉力会一直随着温度降低而增大，从而残留在工件的内部，造成了工件在加工后有大量的残余拉应力的情况。残余拉应力在释放时会使工件发生变形从而会减小工件的精度，以及工件的使用寿命和抗腐蚀能力。由于薄壁件受到残余拉应力影响也非常严重，很容易发生变形，所以在在加工薄壁件时，要同时考虑减小残余拉应力的措施。为了减小残余拉应力，可以先将底层金属加热膨胀，进而对外层金属起到拉伸的作用，从而在加工前外层金属就有一个拉伸预应力，这样在加工时就可以和内压力进行抵消从而减小由于塑形变形导致的残余拉应力。

目前控制和减小残余拉应力的方式很多，也一直是提高零件加工质量的研究热点，包括用机械拉伸的施加预应力的方式。但相比之下，利用磁流变液夹具所需要的磁场再加以改进后，就可以实现双重功能。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种自动加热的圆柱形薄壁件磁流变夹具装置，采用的是感应加热的方式，利用电磁线圈来加热工件从而减小工件加工后的残余拉应力。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种自动加热的圆柱形薄壁件磁流变夹具装置，包括置于机床工作台上的底座以及焊接在底座上的缸体，所述缸体内部底面装有用于定位和夹紧圆柱形薄壁工件的气动三爪卡盘以及焊于缸体内壁的隔板，所述缸体内部注有用于夹紧薄壁工件的磁流变液；所述缸体外壁上通过伺服驱动机构和导轨安装移动式交流电磁线圈，所述移动式交流电磁线圈由伺服驱动机构驱动沿导轨上下移动到加工的位置；所述底座内部固定连接有固定式直流电磁线圈，用于产生稳定的直流磁场，保持磁场强度。

进一步，所述伺服驱动机构包括轴承座、滚珠丝杠、螺母、联轴器以及伺服电机，两个所述轴承座分别通过螺栓固定于缸体外壁上下部，所述滚珠丝杠通过轴承与轴承座连接，所述螺母通过螺栓固定于移动式交流线圈上，所述伺服电机通过螺栓连接于底座上端，所述滚珠丝杠通过联轴器连接伺服电机，由伺服电机驱动滚珠丝杠进行升降，从而通过螺母带动电磁线圈进行升降。

进一步，所述伺服电机和移动式交流电磁线圈线圈分别与计算机电性连接，由计算机控制移动式交流电磁线圈的移动速度和所需要的磁场强度以及加热温度。

进一步，所述隔板内侧焊有密封圈，用于防止磁流变液的泄漏。

进一步，所述隔板采用导磁性好的材料，用于保障下部直流电磁线圈形成的磁场不受影响。