一种用于激光冲击强化圆棒试样的通用夹具的制作方法

本发明涉及到机械技术及激光加工领域，特指一种用于激光冲击圆棒试样的通用夹具，适合各种圆棒试样的装夹。

背景技术：

激光冲击强化技术是利用强激光束产生的等离子冲击波,在金属表面引入残余应力来改进金属抗疲劳，抗腐蚀性能的一种高新技术。与传统的喷丸技术相比，激光冲击强化技术有着以下特点：高能、高压、超高应变率；无机械和热压力损伤；影响层深；表面质量好；可控性好；环保无污染。

在进行激光冲击强化试验时，通常需要将圆棒试样先装夹好，然后调整激光束与圆棒试样的相对位置，在试样表面涂覆吸收层，并用1-2mm的流水作为约束层，然后按照一定的轨迹对圆棒试样进行激光冲击强化处理。

目前，用于激光冲击强化圆棒试样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。因此需要设计一种柔性较大的夹具，提高激光冲击圆棒试样的效率和精度。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种柔性较大、定位精度高、装夹效率高的圆棒试样的通用夹具。

本发明的目的是通过以下技术手段来实现的：

一种用于激光冲击强化圆棒试样的通用夹具，由夹具体、调速电动机、垫圈、螺栓和连接法兰组成；所述的夹具体为一个可拆卸的三爪卡盘，夹具体通过第一连接法兰与调速电动机的传动轴连接，夹具体与第一法兰之间通过螺栓连接并设有防松的垫圈。第一连接法兰的底部与电动机的传动轴以焊接的工艺连接固定。通过夹具体专用扳手调节夹具体的爪手对圆棒工件进行夹紧。夹具体专用扳手的一端插入夹具体的调节口，旋转扳手使得夹具体的爪手与圆棒试样圆柱面接触。圆棒试样的圆柱面与夹具体的爪手接触，使得试样得以夹紧并限制一定的自由度。调速电动机与机械手通过第二连接法兰连接，调速电动机与第二连接法兰之间通过螺栓连接并配有防松的垫圈，第二连接法兰通过螺栓可与机械手连接。

所述夹具体直径为200mm，高为100mm。

所述第一连接法兰、第二连接法兰、传动轴和调速电动机的高度自上而下分别为10mm、10mm、30mm和70mm。四个构件的直径自上而下分别为150mm、150mm、30mm和100mm。

所述两个连接法兰分别与夹具体之间和调速电动机之间均通过螺栓连接。所述第一连接法兰与传动轴之间通过焊接连接，并保证两法兰之间的平行度为0.1保证第一连接法兰与传动轴的垂直度为0.1，同轴度为0.1。所述的螺栓皆为标准件。

所述夹具体、第一连接法兰、第二连接法兰、螺栓、垫圈、传动轴和调速电动机外壳均采用316l不锈钢材料。

本发明的增益效果为：

1.本发明结构简单，拆装容易，装夹与拆卸圆棒试样的时间不超过1分钟，提高了激光冲击圆棒试样的效率。

2.本发明具有柔性大的特点，适用于直径为10到60mm，单次装夹下激光冲击长度小于120mm的圆棒试样。

3.本发明对圆棒试样进行夹紧，并限制一定的自由度，提高加工的精度，同时本发明设有第二连接法兰，第二连接法兰可与机械手相连接，通过机械手的精确运动达到加工要求。

4.本发明的夹具体、第一连接法兰、第二连接法兰、螺栓、垫圈、传动轴和调速电动机外壳均采用316l不锈钢材料，在遇水情况下不生锈。

附图说明

图1为本发明的三维结构视图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的夹具体与第一连接法兰通过螺栓连接的剖视图。

图4为本发明的夹具体专用扳手的三维结构视图。

图5为圆棒试样的主视图。

其中，1为夹具体，2第一连接法兰，3螺栓，4传动轴，5调速电动机，6第二连接法兰，7螺栓，8、9为垫圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

如图所示，本发明包括夹具体1、第一连接法兰2、螺栓3、传动轴4、调速电动机5和第二连接法兰6。夹具体1为三爪卡盘。夹具体1和第一连接法兰通过螺栓3连接固定。第一连接法兰2的底部与传动轴4通过焊接连接并保证连接法兰的同轴度0.1垂直度0.1。调速电动机5和第二连接法兰6通过螺栓7连接，螺栓7与连接法兰6之间还设有防松垫圈9，调速电动机5底座与第二连接法兰6之间设有防松垫圈8。第二连接法兰6用来连接机械手。

本发明所述的激光冲击强化圆棒夹具的安装和使用步骤如下：

(1)将第一连接法兰2与传动轴4焊接连接，并保证第一连接法兰2与传动轴的同轴度为0.1，垂直度为0.1，使得第一连接法兰2固定在传动轴4上。

(2)夹具体1与第一连接法兰2通过螺栓连接，使夹具体1固定在第一连接法兰2上。

(3)调速电动机5与第二连接法兰6之间通过螺栓连接，使得调速电动机5固定在第二连接法兰6上。第二连接法兰6与机械手连接。

(4)观察圆棒试样图5的规格，用夹具体专用扳手图4松开夹具体的爪手到合适的位置。将试样插入夹具体，调整试样插入的深度并通过旋转夹具体专用扳手使得爪手夹紧试样。

(5)通过机械手臂移动夹具体使得圆棒试样轴线与激光光束保持垂直并使得激光束对准冲击点，根据激光冲击的频率以及所需激光冲击搭界率的要求调整调速电动机的转速，使得圆棒试样的转速与激光冲击的频率保持同步。然后对圆棒试样进行激光冲击强化。

(6)激光冲击强化完成后通过夹具体专用扳手松开爪手，取下圆棒试样。

(7)重复(4)到(6)步对下一根圆棒试样进行激光冲击强化。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于激光冲击强化圆棒试样的通用夹具，属于机械技术及激光加工领域。主要由夹具体、可控调速电动机、垫圈、螺栓和连接法兰组成。根据试样的规格，调节夹具体夹紧，即可完成试样的装夹，然后将圆棒试样轴线方向与激光束保持垂直，并且将待处理点置于激光束聚焦点上，对调速电动机进行速度设定，使得试样的旋转速度与激光冲击的频率保持同步，完成激光冲击强化。本夹具结构简单，操作方便，提高了用于激光冲击强化圆棒试样的装夹效率和冲击质量，该夹具柔性较大，适用直径为10mm到60mm。

技术研发人员：鲁金忠;何肖潇
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2017.05.16
技术公布日：2017.09.01