一种基于冰冻盘的无应力固定装置的制作方法

本发明涉及机械加工用夹具技术领域，尤其涉及一种基于冰冻盘的无应力固定装置。

背景技术：

机械加工中，夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置，其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。然而在传统夹具的应用中，对于特殊零件，必须要有专用的夹具与其适应，缺少广泛适用性；对于板材薄壁材料，传统的夹具易对材料本身造成损坏；对于特殊精密加工而言，传统夹具精度不高，并且制造周期过长。

相对于传统的夹具夹持、磁力吸盘、真空吸盘等固定方式，冰冻盘利用冰和水的特性，依靠压缩空气实现水到冰的转化固定待加工工件，不产生任何应力，所以工件不会产生任何变形或者破损，尤其适合非金属脆性材料的精密加工。同时，冰冻盘可以适用于不同形状材料的工件加工，只需利用一个工件表面即可实现固定，使加工空间最大化。但是当加工过程中产生的热量较多时，用来固定产品的冰会融化，使得冰冻盘对工件的固定变弱，又因为融化产生的水的影响使得工件更容易发生移动，从而影响工件的加工效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的当加工过程中产生的热量较多时冰冻盘不能有效地对工件进行固定，影响工件加工效果的缺点，而提出的一种基于冰冻盘的无应力固定装置。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于冰冻盘的无应力固定装置，包括箱体、快速制冷装置和冰冻盘，箱体包括箱体底板和箱体侧壁，箱体侧壁设置在箱体底板上，冰冻盘与箱体底板平行且冰冻盘与箱体侧壁连接，冰冻盘包括朝向箱体底板的散热面和远离箱体底板的固定面，散热面上设有散热网络，散热网络包括多个平行设置的第一凹槽和多个与第一凹槽垂直设置的第二凹槽，多个第一凹槽和多个第二凹槽互相连通，固定面上设有稳固条纹，稳固条纹整体呈蛛网式结构，稳固条纹包括自中心向外扩散设置的周向凹槽和自中心向外延展设置的径向凹槽，径向凹槽内设有多个沿径向排列的固定凸起，箱体底板、箱体侧壁以及冰冻盘之间形成容纳空间，快速制冷装置设置在容纳空间内，箱体侧壁上设有压缩气体进口以及冷气排气口，压缩气体进口连接快速制冷装置，快速制冷装置喷射冷气于散热面上。

较佳地，箱体还包括中间固定板，中间固定板位于箱体底板和冰冻盘之间，中间固定板平行于箱体底板，且中间固定板与箱体侧壁连接，快速制冷装置固定在中间固定板上，容纳空间包括位于中间固定板与冰冻盘之间的上容纳空间和位于中间固定板与箱体底板之间的下容纳空间，冷气排气口设置于上容纳空间对应的箱体侧壁上。进一步地，压缩气体进口位于上容纳空间对应的箱体侧壁上；箱体侧壁的外侧设有气动开关，气动开关包括用以接收压缩气体的第一连接端、用以在气动开关开启时输送压缩气体的第二连接端和用以在气动开关关闭时排出压缩气体的第三连接端，第二连接端与压缩气体进口连通，第三连接端通过导管与下容纳空间连通，下容纳空间对应的箱体侧壁上设有压缩气体排气口。

较佳地，下容纳空间内设有第一支撑柱，第一支撑柱的下端固定在箱体底板上，第一支撑柱的上端固定在中间固定板上。进一步地，容纳空间内设有第二支撑柱，第二支撑柱的下端固定在箱体底板上，中间固定板上设有供第二支撑柱穿过的通孔，第二支撑柱的上端穿过通孔固定在冰冻盘上。

较佳地，箱体侧壁的外侧设有气动开关，气动开关包括用以接收压缩气体的第一连接端、用以在气动开关开启时输送压缩气体的第二连接端和用以在气动开关关闭时排出压缩气体的第三连接端，第二连接端与压缩气体进口连通。

较佳地，快速制冷装置包括多个子制冷单元，容纳空间内设有分流装置，分流装置包括总连接端和多个子连接端，总连接端与多个子连接端连通，总连接端与压缩气体进口连通，多个子连接端分别与多个子制冷单元一一连接。进一步地，多个子制冷单元为涡流管。

较佳地，箱体侧壁与箱体底板可拆卸地连接，冰冻盘与箱体侧壁可拆卸地连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过在冰冻盘的散热面上设置散热网络，且散热网络的多个第一凹槽和多个第二凹槽互相连通，使得快速制冷装置直接喷射于散热面上的冷气能够快速覆盖冰冻盘，提高了带走热量的效率，同时保证了冰冻盘的冰冻固定效果；通过在冰冻盘的固定面上设置蛛网式的稳固条纹，增加了工件与固定面之间的摩擦力，同时周向凹槽和径向凹槽能够削弱融化水对工件的影响，保证了工件在冰冻盘上的稳固性。本发明的无应力固定装置，结构设计合理，有效地保证了工件的加工效率和加工质量。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种基于冰冻盘的无应力固定装置的立体结构示意图；

图2为图1的另一视角的立体结构示意图；

图3为图1的内部结构示意图；

图4为图1的另一视角的内部结构示意图；

图5为图1中的冰冻盘的散热面的结构示意图；

图6为图3中的第一支撑柱的透视结构示意图；

图7为图3中的第二支撑柱的透视结构示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请结合参照图1至图5，本发明的一种基于冰冻盘的无应力固定装置，包括箱体1、快速制冷装置2和冰冻盘3，箱体1包括箱体底板11和箱体侧壁12，箱体侧壁12设置在箱体底板11上，冰冻盘3与箱体底板11平行且冰冻盘3与箱体侧壁12连接，冰冻盘3包括朝向箱体底板11的散热面31和远离箱体底板11的固定面32，散热面31和固定面32是冰冻盘3的相对的两面，散热面31上设有散热网络311，散热网络311包括多个平行设置的第一凹槽312和多个与第一凹槽312垂直设置的第二凹槽313，多个第一凹槽312和多个第二凹槽313互相连通，固定面32上设有稳固条纹321，稳固条纹321整体呈蛛网式结构，稳固条纹321包括自中心向外扩散设置的周向凹槽322和自中心向外延展设置的径向凹槽323，径向凹槽323内设有多个沿径向排列的固定凸起324，箱体底板11、箱体侧壁12以及冰冻盘3之间形成容纳空间，快速制冷装置2设置在容纳空间内，箱体侧壁12上设有压缩气体进口121以及冷气排气口122，压缩气体进口121连接快速制冷装置2，快速制冷装置2喷射冷气于散热面31上。由于散热面31上设有散热网络311，散热网络311的多个第一凹槽312和多个第二凹槽313互相连通，且冷气直接喷射于散热面31上，使得冷气能够快速覆盖冰冻盘3，同时提高了带走热量的效率，保证了冰冻盘的冰冻固定效果；固定面32上设置蛛网式的稳固条纹321，稳固条纹321包括周向凹槽322、径向凹槽323和固定凸起324，增加了工件与固定面32之间的摩擦力，同时周向凹槽和径向凹槽可以削弱融化水对工件的影响，保证了工件在冰冻盘上的稳固性。优选地，冰冻盘3由铜板制成，铜板优异的导热性能和较低的价格，既保证了冷气在冰冻盘上的传递效果，同时也降低了冰冻盘的生产成本。

在一优选的实施例中，箱体侧壁12与箱体底板11可拆卸地连接，冰冻盘3与箱体侧壁12可拆卸地连接。如图1和图2中所示，冰冻盘3的侧壁上设有第一连接孔，箱体侧壁12的上端与第一连接孔对应的位置设有第二连接孔，第一连接孔和第二连接孔通过螺栓连接；箱体侧壁12的靠近箱体底板11的端部向外设有一周连接部，连接部与箱体底板11通过螺栓连接，如此既方便拆卸，同时也保证冷气不易由螺栓连接处泄露。

为了能够控制该装置的启动与关闭，箱体侧壁12的外侧设有气动开关4，气动开关4包括用以接收压缩气体的第一连接端41、用以在气动开关4开启时输送压缩气体的第二连接端42和用以在气动开关4关闭时排出压缩气体的第三连接端43，气动开关4开启时第一连接端41与第二连接端42连通，第二连接端42与压缩气体进口121连通，压缩气体进口121与快速制冷装置2连通将压缩气体输送到快速制冷装置2产生冷气。

如图3所示，箱体1还包括中间固定板13，中间固定板13位于箱体底板11和冰冻盘3之间，中间固定板13平行于箱体底板11，且中间固定板13与箱体侧壁12连接，快速制冷装置2固定在中间固定板13上，容纳空间包括位于中间固定板13和冰冻盘3之间的上容纳空间和位于中间固定板13和箱体底板11之间的下容纳空间，冷气排气口122设置于上容纳空间对应的箱体侧壁12上。通过设置中间固定板13，使得能够在上容纳空间和下容纳空间中设置不同的功能组件，避免了各功能组件之间发生干涉，保证了各功能的稳定性。在一优选的实施例中，压缩气体进口121设置在上容纳空间对应的箱体侧壁12上，以缩短快速制冷装置2与压缩气体进口121之间的导管的长度，同时使下容纳空间的可用空间足够大，方便在下容纳空间中添加功能组件进行功能拓展。

当该固定装置的箱体侧壁12的外侧设有气动开关4时，气动开关4的第三连接端43通过导管与下容纳空间连通，以减小气动开关4关闭时压缩气体排出产生的噪声，起到消音的作用，下容纳空间对应的箱体侧壁12上设有压缩气体排出口123，以将下容纳空间内的压缩气体排出。

下容纳空间内设有第一支撑柱51，第一支撑柱51的下端固定在箱体底板11上，第一支撑柱51的上端固定在中间固定板13上，以保证下容纳空间的结构稳定性，同时对中间固定板上的各部件起到支撑作用。如图6所示，在一优选的实施例中，第一支撑柱51的下端面上设有第一固定槽511，第一支撑柱51的上端面上设有第二固定槽512。箱体底板11上设有第一安装孔，第一固定槽511与第一安装孔之间通过螺栓、连接杆等连接件连接，第一安装孔优选为沉孔，以在保证箱体底板11平稳放置的同时拆卸方便，方便下容纳空间内各部件的更换以及功能部件的添加。中间固定板13上设有第二安装孔，第二固定槽512与第二安装孔之间通过螺栓连接，以使拆卸方便。

容纳空间内设有第二支撑柱52，第二支撑柱52的下端固定在箱体底板11上，中间固定板13上设有供第二支撑柱52穿过的通孔，第二支撑柱52的上端穿过通孔固定在冰冻盘3上，以对冰冻盘起到支撑作用，保证冰冻盘的稳固性。如图7所示，在一优选的实施例中，第二支撑柱52的上端面上设有连接柱521，第二支撑柱52的下端面上设有第三固定槽522。箱体底板11上设有第二安装孔，第三固定槽522与第二安装孔之间通过螺栓、连接杆等连接件连接，第二安装孔优选为沉孔，以在保证箱体底板11平稳放置的同时拆卸方便，方便下容纳空间内各部件的更换以及功能部件的添加。冰冻盘3的散热面31上设有安装槽314，连接柱521插接在安装槽314内，以方便冰冻盘3的拆卸，从而方便上容纳空间内各部件的更换以及功能部件的添加。

优选地，快速制冷装置2包括多个子制冷单元21，以增大冰冻盘3接触冷气的面积，提高冰冻效果，保证对工件的固定效果，进而提高工件的加工精度，容纳空间内设有分流装置6，分流装置6包括总连接端61和多个子连接端62，总连接端61与多个子连接端62连通，总连接端61与压缩气体进口121连通，多个子连接端62分别与多个子制冷单元21一一连接。在具有中间固定板13的固定装置中，如图4所示，分流装置6设置在上容纳空间内，压缩气体进口121设置在上容纳空间对应的箱体侧壁12上，总连接端61与压缩气体进口121连通以接收压缩气体，压缩气体从总连接端61传输到多个子连接端62，多个子连接端62分别与多个子制冷单元21一一连接以将压缩气体输送给子制冷单元21。进一步地，多个子制冷单元21为涡流管，涡流管是一项成熟的快速制冷技术，压缩气体通过涡流管后，温度急速降低。在使用时，当多个子制冷单元21垂直固定在中间固定板13上时，多个子制冷单元21的冷气出口与冰冻盘3的散热面31贴近且直接向散热面31喷射冷气，既保证了冰冻效果，又使该无应力固定装置的体积尽量的小；当多个子制冷单元21平行固定在中间固定板13上时，多个子制冷单元21的冷气出口处连接有弯管，弯管出口与冰冻盘3的散热面31贴近且直接向散热面31喷射冷气，通过控制弯管的竖直高度，可使上容纳空间的体积减小，进而减小该无应力固定装置的体积。

工作过程：开启气动开关4，压缩气体经由第一连接端41进入，后依次经由第二连接端42、压缩气体进口121、总连接端61、多个子连接端62进入多个子制冷单元21，多个子制冷单元21向散热面31喷射冷气，使得冷气快速覆盖冰冻盘3，将工件固定在冰冻盘3上。

本发明的一种基于冰冻盘的无应力固定装置，通过在冰冻盘的散热面上设置散热网络，且散热网络的多个第一凹槽和多个第二凹槽互相连通，使得快速制冷装置直接喷射于散热面上的冷气能够快速覆盖冰冻盘，提高了带走热量的效率，同时保证了冰冻盘的冰冻固定效果；通过在冰冻盘的固定面上设置蛛网式的稳固条纹，增加了工件与固定面之间的摩擦力，同时周向凹槽和径向凹槽能够削弱融化水对工件的影响，保证了工件在冰冻盘上的稳固性。本发明的无应力固定装置，结构设计合理，有效地保证了工件的加工效率和加工质量。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。