通用柔性夾具及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械加工與裝配技術領域，尤其是一種基于相變材料的柔性夾具，可以真正實現對任意形狀、任意尺寸的零件安裝定位及夾緊。
【背景技術】
[0002]目前，隨著技術的進步，人們對產品的需求越來越趨向多變、個性化及多樣化。體現在產品壽命越來越短(更新換代快)、新產品越來越多、產品批量越來越小。這些給制造企業提出了極大的挑戰，加工的零件尺寸大小形狀各式各樣，完全沒有可預見性。為了減少工裝夾具的設計制造時間，縮短生產準備時間，只有采用柔性夾具。柔性夾具就是同一個夾具能夠完成不同類型不同尺寸零件的定位夾緊。目前應用最多的柔性夾具有兩類，一類是可調夾具，主要針對同一個類型的零件，通過調節定位夾具元件夾緊元件的尺寸及位置實現對同類零件的裝夾；另一類是組合夾具(模塊化夾具)，組合夾具是采用模塊化系列化的標準件進行組合形成的夾具。
[0003]現有技術中的柔性夾具存在很多不足:
(一)可調夾具只能針對同一類零件，不能裝夾其它類零件；
(二)組合夾具雖然可以經過組合滿足不同類型尺寸零件的裝夾，但是還存在如下缺陷:
O組合元件質量要求高；
2)首置費用高；
3)由于是組合疊加“搭積木”而成，這種柔性夾具剛性較差，難以適應重切削；
4)難以裝夾不規則形狀零件；
5)組合尺寸是系列化的而非連續變化；
6)裝配調試要求技術高；
7)零件種類和數量多需要專業管理，使用管理成本較高。
【發明內容】
[0004]本申請人針對上述現有生產技術中的缺點，提供一種通用柔性夾具及其使用方法，從而有效的克服了現有技術中柔性夾具的缺陷，實現任意復雜形狀和任意尺寸大小零件裝夾，使用靈活，同時大大提高了使用可靠性。
[0005]本發明所采用的技術方案如下:
一種通用柔性夾具，包括基座，所述基座上部安裝有相變材料腔體，所述相變材料腔體內安裝有夾緊體和定位體，所述夾緊體按夾緊位置放置在相變材料腔體內的基座上，所述定位體按定位要求放置在相變材料腔體內的基座上，所述夾緊體、定位體、相變材料腔體以及基座通過澆鑄固聯體相變材料固聯在一起；所述夾緊體的頂部安裝有夾緊頭，所述定位體頂部設置有定位頭，所述夾緊頭和定位頭均與工件抵接；位于相變材料腔體內的基座上還均勻分布有多個散熱塊，所述散熱塊通過柔性軟管將其連接起來，內通冰水。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進:
所述夾緊頭采用壓板或者氣動液壓夾緊結構。
[0007]所述固聯體相變材料為低熔點錫鉍合金，所述固聯體相變材料的熔點為60至70度。
[0008]相變材料腔體為側壁多筋收口式結構，通過螺釘安裝在基座上。
[0009]定位體的結構為:包括定位座，所述定位座底部開有沉孔，所述沉孔內安裝定位頭，定位座所開沉孔處的側壁上設置有定位體相變材料加注口，所述定位頭底部通過加注定位體相變材料實現與定位座的剛性固聯，所述定位座底面鑲嵌的定位座永磁體，將定位座與基座吸合。
[0010]所述定位體相變材料熔點溫度為80至90度。
[0011]夾緊體的結構為:包括夾緊體底座，所述夾緊體底座上安裝夾緊體基體，所述夾緊體基體為筒狀結構，所述夾緊體基體頂部開有收口孔，所述收口孔內壁設置有內螺紋，夾緊高度調節體通過螺紋連接裝入夾緊體基體內，所述夾緊體基體的側壁上開有夾緊體相變材料上加注口及夾緊體相變材料下加注口，通過加注夾緊體相變材料實現夾緊高度調節體和夾緊體基體的剛性固聯，所述夾緊高度調節體頂部安裝夾緊頭，所述夾緊頭與夾緊高度調節體垂直；所述夾緊體底座底面鑲嵌的夾緊座永磁體，將夾緊體和基座吸合。
[0012]所述夾緊體相變材料熔點溫度為80至90度。
[0013]散熱塊的結構為:其內部設置有U型流道，采用黃銅制造，所述散熱塊兩側配管接頭，由柔性軟管連接成冷卻流道，并在基座上空余位置均勻布置；通過柔性軟管連接成一路或多路。
[0014]—種通用柔性夾具的使用方法，包括如下步驟:
第一步:根據工件加工或裝配要求，確定定位位置及夾緊位置，確定各定位體及夾緊體的調節長度，確定夾具的系列；
第二步:將定長工具調節到所需長度，將定位頭裝入定位座，放入工具中，壓力加注低熔點定位體相變材料，同時由輔助冷卻裝置對相變材料進行冷卻，等冷卻固化后取出定位體；同樣的方法制作其它定位體；
第三步:將夾緊高度調節體裝入夾緊體底座，旋轉調整夾緊高度調節體使夾緊體總長達到所需長度，然后通過夾緊體相變材料上加注口和夾緊體相變材料下加注口，壓力加注熔化了的低熔點夾緊體相變材料，同時由輔助冷卻裝置對相變材料進行冷卻，等冷卻固化后取出夾緊體；同樣的方法制作其它夾緊體；
第四步:將相變材料腔體安裝到基座上；
第五步:由數控布置機床定位布置定位體及夾緊體到基座上；
第六步:加注熔化了的低熔點固聯體相變材料，同時利用輔助冷卻裝置提高冷卻效率，縮短冷卻時間，當相變材料完全冷卻固化后，配夾緊頭，夾具就可以使用了 ；
第七步:夾具使用完，加熱熔化相變材料，取出夾緊體、定位體，分離定位頭和定位座，分離夾緊高度調節體和夾緊體，回收相變材料，夾具元件回收入庫，待下一次使用。
[0015]本發明的有益效果如下:
本發明結構緊湊、合理，操作方便。定位體長度連續可調、夾緊體高度連續可調、定位體及夾緊體的位置可任意布置，從而實現了對任意復雜形狀、任意尺寸零件的裝夾。夾具的精度是通過精確調整定位長度、夾緊體高度以及數控精確定位布置實現的，所以構成零件制造精度要求低，且構成零件形狀簡單，夾具制造成本極低。夾具零件數量少，一個尺寸范圍的夾具零件只要幾個，覆蓋所有可能尺寸范圍零件所需夾具套數少，購置成本低，夾具管理簡單。夾具維修簡單，相變材料可反復使用，夾具壽命長，易于再制造循環利用、綠色環保。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖。
[0017]圖2為本發明定位體的結構示意圖。
[0018]圖3為本發明夾緊體的結構示意圖。
[0019]其中:1、工件；2、夾緊體；3、散熱塊；4、定位體；5、固聯體相變材料；6、相變材料腔體；7、基座；8、定位頭；9、定位座；10、定位體相變材料；11、定位體相變材料加注口 ；12、定位座永磁體；13、夾緊頭；14、夾緊高度調節體；15、夾緊體相變材料上加注口 ；16、夾緊體基體；17、夾緊體相變材料；18、夾緊體相變材料下加注口 ；19、夾緊體底座；20、夾緊座永磁體。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖，說明本發明的【具體實施方式】。
[0021]如圖1、圖2和圖3所示，本實施例的通用柔性夾具，包括基座7，基座7上部安裝有相變材料腔體6，相變材料腔體6內安裝有夾緊體2和定位體4，夾緊體2按夾緊位置放置在相變材料腔體6內的基座7上，定位體4按定位要求放置在相變材料腔體6內的基座7上，夾緊體2、定位體4、相變材料腔體6以及基座7通過澆鑄固聯體相變材料5固聯在一起；實現了定位體4、夾緊體2在平面上任意位置的布置，夾緊體2的頂部安裝有夾緊頭13，定位體4頂部設置有定位頭8，夾緊頭13和定位頭8均與工件I抵接；位于相變材料腔體6內的基座7上還均勻分布有多個散熱塊3，散熱塊3通過柔性軟管將其連接起來，內通冰水。實現相變材料的快速冷卻固化。
[0022]夾緊頭13采用壓板或者氣動液壓夾緊結構。
[0023]固聯體相變材料5為低熔點錫鉍合金，固聯體相變材料5的熔點為60至70度。其膨脹率通過調節錫鉍兩種材料的比例，控制在0.01%。
[0024]相變材料腔體6為側壁多筋收口式結構，通過螺釘安裝在基座7上。
[0025]定位體4的結構為:包括定位座9，定位座9底部開有沉孔，沉孔內安裝定位頭8，定位座9所開沉孔處的側壁上設置有定位體相變材料加注口 11，定位頭8底部通過加注定位體相變材料10實現與定位座9的剛性固聯，定位座9底面鑲嵌的定位座永磁體12，將定位座9與基座7吸合。保證定位體4和基座7有一定吸合力，以避免澆鑄相變材料時定位體4側翻或位移。
[0026]定位體