一种基于磁流变液的柔性夹具的制作方法

本实用新型涉及一种夹持装置，尤其涉及一种基于磁流变液的柔性夹具。

背景技术：

机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸、结构或性能进行改变的过程，在对工件进行加工的过程中，都需要使用夹具对工件进行夹紧与定位。一般的定位多采用一面两销的方式进行。但是，因为工件种类繁多，每种工件的形状也不尽相同；并且有些工件形状不是标准的长方体或圆柱体，而是形状比较奇特，可以称之为异形的工件；由于异形工件的不规则特性，在加工过程中，对异形工件的夹持操作也非常麻烦，并且夹紧定位效果也较差；从而给工件的夹紧定位造成了较大的麻烦。为保证异形工件加工，大多是针对该异形工件开发相对应的专用夹具，但是如果需要对工件不同的面进行加工，就需要开发多个夹具，这样不仅增加了加工成本；并且，使用不同的夹具进行夹紧定位，也给加工带来了不便，同时降低了加工效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决现有夹具适应性差，夹持效果差，并造成加工效率低，加工成本高的问题，提供一种基于磁流变液的柔性夹具，使用方便，夹紧定位效果更好，通过该夹具能够进行不同形状的工件的夹持，适应性更强，并且只需一套夹具就能够实现同一工件各个面的加工，从而大大降低了加工成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种基于磁流变液的柔性夹具，包括壳体和夹臂，所述壳体为筒状结构，所述夹臂为至少3个，并绕壳体一周均匀分布；其特征在于：在壳体的侧壁上，对应夹臂的位置开设有贯穿壳体侧壁的导向通道，该导向通道的长度方向与壳体的径向一致；所述夹臂安装于该导向通道内，并与导向通道滑动配合相连；

该夹臂包括一盒体，该盒体靠近壳体内侧的一侧为开放侧，在盒体内设有一热膨胀环，该热膨胀环的轴向与导向通道的长度方向一致，且热膨胀环的外侧与盒体的侧壁之间具有间隙，在该间隙内绕设有励磁线圈；在盒体的开放侧设有一将盒体封闭的密封板，在盒体、密封板以及热膨胀环围成的空腔内填充有磁流变液；在盒体内还设有数根顶杆，所述顶杆的长度方向与壳体的径向一致，其靠近壳体内侧的一端穿过密封板并与密封板滑动配合相连；在顶杆位于盒体内的部分套设有第一复位弹簧，该第一复位弹簧的一端与密封板固定连接，另一端与顶杆的端部固定连接，在复位弹簧的作用下，顶杆位于盒体内的一端靠拢密封板；

在导向通道的外端设有一挡板，该挡板与壳体固定连接，并将导向通道的外端封闭；在挡板上设有至少一个与导向通道相连通的通孔。

本方案中，导向通道、夹臂以及挡板整体构成与液压缸类似的结构，因此，在使用时只需将挡板上的通孔通过管道与液压控制系统相连，即可实现夹臂的自动移动。具体地，将待加工工件放入壳体内，然后通过液压控制系统向导向通道内注入液压油，在液压油的推动下使夹臂向壳体内侧方向移动。在移动过程中，顶杆逐步与待加工工件接触，由于液压油的作用，顶杆在接触待加工工件后会继续移动，这时，顶杆就会受到待加工工件的反作用力而拉伸复位弹簧，使顶杆位于盒体内的一端向壳体外侧方向移动；直至所有顶杆均匀工件接触后，通过液压控制系统控制停止供油。然后，对励磁线圈供电，励磁线圈通电后，磁流变液在磁场的作用下瞬间固化，从而将顶杆的位置固定，实现异形工件的夹紧定位。同时，励磁线圈通电后产生的热量作用于热膨胀环，使得热膨胀环膨胀而挤压磁流变液，使得磁流变液的磁链加粗从而增大磁流变液的剪切应力。当待加工工件加工完毕后，将励磁线圈断电，磁流变液又变回牛顿流体，顶杆能够自由移动；同时，通过液压控制系统进行液压油排除，以进行泄压，从而便于取出已加工好的工件。

进一步地，所述顶杆沿壳体的轴向分布；这样，能够更好地对待加工工件进行夹紧定位。

进一步地，所述顶杆位于盒体内的一端扩大形成楔形部，且该楔形部靠近壳体内侧的一端大于靠近壳体外侧的一端；所述第一复位弹簧与该楔形部相连。这样，当待加工工件加工过程中若发生不稳定微小移动会导致顶杆移动，而楔形部将会对四周的磁流变液造成挤压使得磁流变液的剪切应力再次增大，阻碍了顶杆的运动，从而阻碍了待加工工件的不规则运动。

进一步地，在盒体与挡板之间设有第二复位弹簧，所述第二复位弹簧的两端分别与盒体和挡板固定连接，且在第二复位弹簧的作用下，盒体靠拢挡板。待加工工件加工完毕，液压控制系统控制液压油排除后，在该第二复位弹簧的作用下，夹臂能够恢复到初始位置，从而便于下次加工的使用。

进一步地，所述热膨胀环的两端分别与挡板和密封板抵紧；这样，能够有效地将磁流变液与励磁线圈隔离，从而避免励磁线圈通电发热后影响磁流变液的性能。

进一步地，所述热膨胀环由形状记忆合金制成；采用形状记忆合金，其状态受温度影响更加显著，从而能够更好地作用于磁流变液，以增加磁流变液对顶杆的定位效果。

进一步地，在顶杆与密封板之间设有衬套；从而防止顶杆与密封板之间因摩擦而造成磨损

更进一步地，所述衬套采用直线轴承；这样，能进一步保证顶杆的移动顺畅。

更进一步地，在顶杆与衬套之间以及盒体与导向通道的侧壁之间均设有密封圈；从而避免磁流变液及液压油泄露。

进一步地，在挡板的通孔外侧安装有管接头；这样，在使用时，连接操作更加方便、快捷，能够有效提高加工效率。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、结构简单，加工及制作方便，并且整体成本低廉。

2、使用方便，夹紧定位效果好，通过多个夹臂的配合，能够实现对异形工件的有效夹持，并且对异形工件的夹持效果更好，稳定性更强。

3、适应性强，能够对不同形状的工件进行夹持，也能够对同一工件的不同状态进行夹持，从而通过本夹具能够进行多种工件或同一工件的多个面进行加工；从而大大降低了工件的加工成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1沿A—A向的剖视图。

图中：1—壳体，2—导向通道，3—盒体，4—热膨胀环，5—励磁线圈，6—密封板，7—磁流变液，8—顶杆，9—第一复位弹簧，10—挡板，11—楔形部，12—衬套，13—待加工工件。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1、图2，一种基于磁流变液的柔性夹具，包括壳体1和夹臂；所述壳体1为筒状结构，所述夹臂为至少3个，并绕壳体1一周均匀分布；具体实施时，所述夹臂为4个，这样，能够对待加工工件13的四周均与施加夹持力，从而使待加工工件13的夹持效果更好，稳定性更好。在壳体1的侧壁上，对应夹臂的位置开设有贯穿壳体1侧壁的导向通道2，该导向通道2的长度方向与壳体1的径向一致。所述夹臂安装于该导向通道2内，并与导向通道2滑动配合相连。

该夹臂包括一盒体3，该盒体3与导向通道2滑动配合相连，在盒体3与导向通道2的侧壁之间均有密封圈；从而避免液压油泄露。所述盒体3靠近壳体1内侧的一侧为开放侧，在盒体3内设有一热膨胀环4；该热膨胀环4的轴向与导向通道2的长度方向一致，且热膨胀环4的外侧与盒体3的侧壁之间具有间隙，在该间隙内绕设有励磁线圈5。在实际加工过程中，励磁线圈5的两端从盒体3的封闭侧穿出，并延伸至壳体1外侧，以便于对励磁线圈5进行供电。在盒体3的开放侧设有一将盒体3封闭的密封板6，在盒体3、密封板6以及热膨胀环4围成的空腔内填充有磁流变液7。具体实施时，所述热膨胀环4的两端分别与挡板10和密封板6抵紧；这样，能够有效地将磁流变液7与励磁线圈5隔离，从而避免励磁线圈5通电发热后影响磁流变液7的性能。其中，所述热膨胀环4由形状记忆合金制成；采用形状记忆合金，其状态受温度影响更加显著，从而能够更好地作用于磁流变液7，以增加磁流变液7对顶杆8的定位效果。

在盒体3内还设有数根顶杆8，其中，所述顶杆8沿壳体1的轴向分布；这样，能够更好地对待加工工件13进行夹紧定位。所述顶杆8的长度方向与壳体1的径向一致，其靠近壳体1内侧的一端穿过密封板6并与密封板6滑动配合相连。在顶杆8与密封板6之间设有衬套12；从而防止顶杆8与密封板6之间因摩擦而造成磨损。作为优选，所述衬套12采用直线轴承；这样，能进一步保证顶杆8的移动顺畅。在顶杆8与衬套12之间设有密封圈；从而避免磁流变液7地泄露。在顶杆8位于盒体3内的部分套设有第一复位弹簧9，该第一复位弹簧9的一端与密封板6固定连接，另一端与顶杆8的端部固定连接，在复位弹簧的作用下，顶杆8位于盒体3内的一端靠拢密封板6。具体实施时，所述顶杆8位于盒体3内的一端扩大形成楔形部11，且该楔形部11靠近壳体1内侧的一端大于靠近壳体1外侧的一端；所述第一复位弹簧9与该楔形部11相连。这样，当待加工工件13加工过程中若发生不稳定微小移动会导致顶杆8移动，而楔形部11将会对四周的磁流变液7造成挤压使得磁流变液7的剪切应力再次增大，阻碍了顶杆8的运动，从而阻碍了待加工工件13的不规则运动。

在导向通道2的外端设有一挡板10，该挡板10与壳体1固定连接，并将导向通道2的外端封闭。在盒体3与挡板10之间设有第二复位弹簧，所述第二复位弹簧的两端分别与盒体3和挡板10固定连接，且在第二复位弹簧的作用下，盒体3靠拢挡板10。待加工工件13加工完毕，液压控制系统控制液压油排除后，在该第二复位弹簧的作用下，夹臂能够恢复到初始位置，从而便于下次加工的使用。在挡板10上设有至少一个与导向通道2相连通的通孔；在挡板10的通孔外侧安装有管接头；这样，在使用时，连接操作更加方便、快捷，能够有效提高加工效率。具体实施时，在挡板10上还设有供励磁线圈5的两端穿过的线孔，以便于励磁线圈5的两端伸出后接电。

本方案中，导向通道2、夹臂以及挡板10整体构成与液压缸类似的结构，因此，在使用时只需将挡板10上的通孔通过管道与液压控制系统相连，即可实现夹臂的自动移动。具体地，将待加工工件13放入壳体1内，然后通过液压控制系统向导向通道2内注入液压油，在液压油的推动下使夹臂向壳体1内侧方向移动。在移动过程中，顶杆8逐步与待加工工件13接触，由于液压油的作用，顶杆8在接触待加工工件13后会继续移动，这时，顶杆8就会受到待加工工件13的反作用力而拉伸复位弹簧，使顶杆8位于盒体3内的一端向壳体1外侧方向移动；直至所有顶杆8均匀工件接触后，通过液压控制系统控制停止供油。然后，对励磁线圈5供电，励磁线圈5通电后，磁流变液7在磁场的作用下瞬间固化，从而将顶杆8的位置固定，实现异形工件的夹紧定位。同时，励磁线圈5通电后产生的热量作用于热膨胀环4，使得热膨胀环4膨胀而挤压磁流变液7，使得磁流变液7的磁链加粗从而增大磁流变液7的剪切应力。当待加工工件13加工完毕后，将励磁线圈5断电，磁流变液7又变回牛顿流体，顶杆8能够自由移动；同时，通过液压控制系统进行液压油排除，以进行泄压，从而便于取出已加工好的工件。

本实用新型结构简单，使用方便，夹紧定位效果好，通过多个夹臂的配合，能够实现对异形工件的有效夹持，并且对异形工件的夹持效果更好，稳定性更强；同时适应性强，能够对不同形状的工件进行夹持，也能够对同一工件的不同状态进行夹持，从而通过本夹具能够进行多种工件或同一工件的多个面进行加工；从而大大降低了工件的加工成本。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。