一种高温夹取热成形金属零件机构

本发明专利涉及热成形取件，特别是涉及一种高温夹取热成形金属零件机构。

背景技术：

1、随着航空航天领域快速发展，结构轻量化已凸显其重要性。其中钛合金由于其具有比强度高、耐蚀、耐热性高等特点被广泛应用于航空板材加工上，而由于钛合金本身的特定，在温室状态下材料延展率低，弹性模量大，屈强比高难以冷却成形，只能在高温下热成形，如此就大大增加了成形零件取件的难度。

2、钛合金的热成形零件在模具中冷却后，需要及时取出，以避免零件的氧化、变形和残余应力的产生。目前，钛合金板高温材成形件普遍采用人工的方式取件，取件的力度无法达到始终一致，容易损伤零件，而且由于零件的温度仍然很高，人工取件的方式不仅效率低下，而且存在安全隐患和人员伤害的风险。

3、为了解决上述问题，亟需设计一种高温夹取热成形金属零件的机构。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高温夹取热成形金属零件机构，该机构可以实现钛合金热成形零件的可靠夹取，同时替代现有的人工取件的工作方式，避免了现有技术中采用人工的方式取件，取件的力度无法达到始终一致，容易损伤零件，而且由于零件的温度仍然很高，存在安全隐患的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：一种高温夹取热成形金属零件机构，包括伸缩部分和夹取部分；所述夹取部分设置于伸缩部分上，所述伸缩部分带动夹取部分做伸缩运动；

3、所述伸缩部分包括第一驱动结构、导向筒和滑动臂；所述第一驱动结构固定在导向筒上；所述滑动臂套接在导向筒内部，二者滑动连接；所述第一驱动结构带动滑动臂沿导向筒的轴向运动；

4、所述夹取部分包括第二驱动结构、快换连接和机械夹具；机械夹具通过快换连接可拆卸的安装在滑动臂上；所述第二驱动结构固定在滑动臂上并与机械夹具相连接；所述第二驱动结构带动机械夹具进行夹取工作。

5、进一步的，所述机械夹具包括固定座、传动杆、弹簧、双向连接、两个四连杆结构和两个夹头；

6、所述固定座作为机械夹具的支撑结构固定在快换连接上；

7、所述传动杆设置于所述机械夹具靠近滑动臂的一侧，所述传动杆的一端与第二驱动结构相连接，另一端与双向连接相连接；

8、所述弹簧套设在所述传动杆上，所述弹簧一端抵接在快换连接上另一端抵接在传动杆的远离滑动臂的一端；

9、所述双向连接的中部与传动杆相连接，所述双向连接的两端分别与两个四连杆结构相铰接；

10、所述夹头有两个分别固定在两个四连杆结构上；所述夹头上设有压力传感器；

11、进一步的，所述四连杆结构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆；

12、所述第一连杆的一端与双向连接相铰接，另一端第二连杆相铰接；

13、所述第二连杆和第三连杆为一体结构的两个部分；其中第二连杆与第三连杆相交的位置上设置有铰接轴，并通过铰接轴与固定座相铰接；所述第三连杆远离第二连杆的一端与夹头相连接；

14、所述第四连杆的两端分别与固定座和夹头相铰接；

15、进一步的，所述机械夹具的夹紧力可以表达为

16、

17、式中机械夹具的夹紧力为t，f为牵引力，l4为第二连杆的长度，l5为第二连杆的长度，α1为双向连接与第一连杆之间的夹角；α2为第一连杆与第二连杆之间的夹角；α3为第二连杆与第三连杆之间的夹角；α4为第三连杆与夹头之间的夹角。

18、进一步的，所述第一驱动结构包括第一伺服电机、齿轮和齿条；所述第一伺服电机固定在导向筒上，所述齿轮固定于伺服电机的转轴上，所述齿轮与滑动臂上设置的齿条相配合。

19、进一步的，所述第二驱动结构包括第二伺服电机、主动滑轮、从动滑轮和传动绳；所述第二伺服电机固定在滑动臂靠近机械夹具的一端，所述主动滑轮固定于第二伺服电机的转轴上，所述主动滑轮与传动绳相连接，所述从动滑轮固定于滑动臂的内部，传动绳通过滑动臂上的开孔与从动滑轮相接触；所述传动绳经过从动滑轮改变传动方向后与机械夹具的传动杆相连接。

20、进一步的，所述导向筒内壁与滑动臂外壁的相应位置分别设有滑槽，滑槽内设置有减小滑动部分与导向部分之间摩擦的滚子。

21、进一步的，所述齿条沿滑动臂的轴向铆接于滑动臂上方，滑动臂轴向位移距离由齿条的长度决定。

22、进一步的，所述机械夹具采用耐高温合金材料制作，所述机械夹具可根据不同形状零件，采用不同形状与型号，通过快换连接实现机械夹具的快速更换。

23、进一步的，所述高温夹取热成形金属零件机构还设置有控制器；所述控制器分别与第一伺服电机和第二伺服电机相连接。

24、有益效果：

25、本发明可以实现钛合金热成形零件的快速、可靠的夹取，用于替代现有技术中的人工操作，提高了效率和安全性，减少了人工成本和风险；

26、本发明的机械夹具采用耐高温合金材料制作，可以在高温环境下正常工作，同时可以通过快换连接实现机械夹具的快速更换，适应不同形状的零件。

技术特征：

1.一种高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，包括伸缩部分和夹取部分；所述夹取部分设置于伸缩部分上，所述伸缩部分带动夹取部分做伸缩运动；

2.根据权利要求1所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述机械夹具包括固定座(6)、传动杆(10)、弹簧(12)、双向连接(11)、两个四连杆结构(8)和两个夹头(9)；

3.根据权利要求2所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述四连杆结构(8)包括第一连(18)杆、第二连杆(19)、第三连杆(20)和第四连杆(21)；

4.根据权利要求3所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述机械夹具的夹紧力可以表达为

5.根据权利要求1所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述第一驱动结构包括第一伺服电机(3)、齿轮(13)和齿条(16)；所述第一伺服电机(3)固定在导向筒(1)上，所述齿轮(13)固定于伺服电机的转轴上，所述齿轮(13)与滑动臂(2)上设置的齿条(16)相配合。

6.根据权利要求5所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述第二驱动结构包括第二伺服电机(4)、主动滑轮(14)、从动滑轮(15)和传动绳(5)；所述第二伺服电机(4)固定在滑动臂(2)靠近机械夹具的一端，所述主动滑轮(14)固定于第二伺服电机(4)的转轴上，所述主动滑轮(14)与传动绳(5)相连接，所述从动滑轮(15)固定于滑动臂(2)的内部，传动绳(5)通过滑动臂(2)上的开孔与从动滑轮(15)相接触；所述传动绳(5)经过从动滑轮(15)改变传动方向后与机械夹具的传动杆(10)相连接。

7.根据权利要求6所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述导向筒(1)内壁与滑动臂(2)外壁的相应位置分别设有滑槽，滑槽内设置有减小滑动部分与导向部分之间摩擦的滚子。

8.根据权利要求7所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述齿条(16)沿滑动臂(2)的轴向铆接于滑动臂(2)上方，滑动臂(2)轴向位移距离由齿条(16)的长度决定。

9.根据权利要求1所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述机械夹具采用耐高温合金材料制作，所述机械夹具可根据不同形状零件，采用不同形状与型号，通过快换连接(7)实现机械夹具的快速更换。

10.根据权利要求1所述的高温夹取热成形金属零件机构，其特征在于，所述高温夹取热成形金属零件机构还设置有控制器；所述控制器分别与第一伺服电机(3)和第二伺服电机(4)相连接。

技术总结
本发明专利涉及热成形取件技术领域，特别是涉及一种高温夹取热成形金属零件机构，包括伸缩部分和夹取部分；夹取部分设置于伸缩部分上，伸缩部分带动夹取部分做伸缩运动；伸缩部分包括第一驱动结构、导向筒和滑动臂；第一驱动结构固定在导向筒上；滑动臂套接在导向筒内部，夹取部分包括第二驱动结构、快换连接和机械夹具；机械夹具通过快换连接可拆卸的安装在滑动臂上；第二驱动结构固定在滑动臂上并与机械夹具相连接；本发明可以实现钛合金热成形零件的快速、可靠的夹取，用于替代现有技术中的人工操作，提高了效率和安全性，减少了人工成本和风险；本发明的机械夹具采用耐高温合金材料制作，可以在高温环境下正常工作。

技术研发人员：赵天章,邵金阳,戴群,韩颖杰,郑晖
受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29