一种用于激光冲击强化平板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强化平板试样的通用夹具，适合各种平板试样的装夹。

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，通常需要将平板试样先装夹好，然后调整激光束与平板试样的相对位置，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平板试样进行激光冲击强化处理。

目前，用于激光冲击强化平板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，提高激光冲击平板试样的效率和精度。

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、装夹效率高的平板试样的通用夹具。

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平板试样的通用夹具，包括夹具体、小支架、中支架、大支架、异型连接件、星形把手和连接法兰；所述的夹具体由水平平台和竖直平面组成，小支架、中支架、大支架从上至下依次安装在夹具体的竖直平面的正面上，异型连接件放置于支架的通槽中，尾部安放在支架内，头部安放在支架外。星形把手的一端旋入异型连接件中，与平板试样的正面接触；平板试样底面和背面分别与支架的水平面的上面和夹具体的竖直平面的正面相接触，其6个自由度被完全限制，在夹具体的竖直平面的背面设置连接法兰，用于连接机械手。

所述螺母与支架之间还设有防松垫圈。

异型连接件的头部是用螺母与支架固定且螺母位于支架外。

所述夹具体长为450mm，宽为250mm，高为600mm。

所述三个支架的长度自上而下分别为140mm，270mm和400mm。所述三个支架缺口长度自上而下分别为40mm，80mm和120mm。所述三个支架的高度自上而下分别为35mm，50mm和60mm。

所述三个支架分别与夹具体之间均通过小螺柱连接；所述连接法兰与夹具体之间通过大螺柱连接。

所述异型连接件与通槽之间的配合为间隙配合，所述异型连接件与支架的接触长度比支架的厚度短0.5mm到1mm，所述异型连接件外螺纹和内螺纹均采用三角形粗牙螺纹，螺纹升角≤26°。

所述小支架、中支架、大支架、异型连接件、螺母、垫圈、星形把手连接法兰均采用不锈钢材料。

所述夹具体的水平面竖直平面和支架的水平面均布有排水孔。

本发明的增益效果为：

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

2.本发明具有柔性大的特点，适用于长度为60到260mm，单次装夹下激光冲击长度小于120mm的平板试样。

3.本发明限制了平板试样的6个自由度，使其完全定位，提高加工的精度，同时本发明设有连接法兰，该法兰可与机械手相连接，通过机械手的精确运动保证加工质量。

4.本发明的关键零件均采用不锈钢材料。本发明在遇水情况下不生锈，且本发明夹具体和支架上均布有排水孔，利于流水的及时排出。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明的中支架处异型连接件配合的剖视图。

图4为本发明的异型连接件的主视图，俯视图，左视图和剖视图。

图5为平板试样的主视图。

其中，1为夹具体，2为小支架，3为中支架，4为大支架，5为异型连接件，6为螺母，7为垫圈，8为星形把手，9为平板试样，10为小螺柱，11为连接法兰，12为大螺柱。

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、小支架2、中支架3、大支架4、异型连接件5、星形把手8和连接法兰11。夹具体1由水平平台和竖直平面组成。小支架2、中支架3、大支架4通过小螺柱10固定在夹具体1的竖直平面上。异型连接件5放置在支架的通槽中，尾部安放在支架内，头部安放在支架外。异型连接件与通槽属于间隙配合。异型连接件的头部是用螺母6与支架固定且螺母6位于支架外。螺母6与支架之间还设有防松垫圈7。星形把手8的一端旋入异性连接件5中使星形把手8的尾部夹紧平板试样9。同时异型连接件5的外螺纹与内螺纹采用三角形粗牙螺纹且螺纹升角≤26°，具有自锁功能。星形把手8和支架一起限制了平板试样9的6个自由度，使其完全定位。在夹具体1的水平平台和竖直平面上均布有排水孔，用于将水流排除。连接法兰位于夹具体背面，与夹具体通过大螺柱12连接，连接法兰用来连接机械手。

本发明所述的激光冲击强化平板夹具的安装和使用步骤如下：

(1)将小支架2的螺纹孔对准夹具体1与之对应的螺纹孔，用普通外六角扳手将小螺柱10从夹具体1后方旋入，使小支架2固定在夹具体上。

(2)将异型连接件5插入小支架2的一侧通槽中，使其a端朝向夹具体1的竖直平面向内，在异型连接件的b端套上防松垫圈7，用普通外六角扳手将螺母6旋入异型连接件的尾部。

(3)重复第二步，完成小支架2另一侧安装。

(4)重复第一步到第三步，完成中支架3大支架4以及其异型连接件5的安装。

(5)将连接法兰11的螺纹孔对准夹具体1与之对应的螺纹孔，用普通外六角扳手将大螺柱12从夹具体1后方旋入，使连接法兰11固定在夹具体1上。连接法兰11与机械手连接。

(6)观察平板试样9规格，将其安放在合适的支架上，使其中心线与支架中心线重合，调整异型连接件5的水平距离，使两个异型连接件的头部分别对准平板试样的两边凸出的部分。用普通外六角扳手将螺母6旋紧。

(7)将星形把手8旋入异型连接件5，压紧平板试样，然后对平板试样进行激光冲击强化。

(8)激光冲击强化完成后松开星形把手8，取下平板试样，用普通外六角松开螺母6。

(9)重复(6)到(8)步，对下一块平板进行激光冲击强化。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于激光冲击强化平板试样的通用夹具，属于机械技术及激光加工领域。通用夹具包括夹具体、小支架、中支架、大支架、异型连接件、星形把手和连接法兰。根据试样的规格，将试样放置在相应的工位上，调节异型连接件的水平距离，再通过星形把手夹紧，即可完成试样的装夹，然后将试样表面与激光束保持法向垂直，并且将待处理点置于激光束聚焦点上，完成激光冲击强化前的准备工作。本夹具结构简单，操作方便，提高了用于激光冲击强化平板试样的装夹效率和冲击质量，该夹具柔性较大，适用于长度为60到260mm，单次装夹下激光冲击长度小于120mm的平板试样。

技术研发人员：鲁金忠;邵亦锴;张圣洋;罗开玉
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2016.11.07
技术公布日：2017.08.11