一種回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具及其設計方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具及其設計方法，所述的夾具包括夾具基體和模具，所述的模具分層均布在夾具基體內(nèi)；所述的夾具基體的上蓋板和下蓋板均開有多個流道通孔；所述的夾具基體用于對模具定位并支撐外部機床的壓力；所述的模具包括流道上板和流道下板，所述的流道上板和流道下板對扣構成流道，用于放置待加工的工件；所述的流道上板和流道下板采用硬度較小的材料制成。本發(fā)明專利技術提出了無夾緊的裝夾方式，通過給定模具流道的大小和壁面的傾斜角度，限制工件的運動，解決了因為被加工工件需要全部拋光而無裝夾點的問題。本發(fā)明專利技術相對于無偏心旋轉(zhuǎn)的磨料流加工方法，提高了表面加工均勻性，降低了表面粗糙度，降低了生產(chǎn)成本。

Jig for polishing self rotating abrasive particle flow of rotary workpiece and design method thereof

The invention discloses a clamp used for rotary parts of self rotating abrasive polishing flow and its design method, the clamp comprises a clamp base and a mold, the mold layers are evenly distributed in the matrix in the fixture fixture; the matrix of the cover plate and the cover plate are provided with a plurality of flow channels through hole; the jig base for mold positioning and supporting external machine pressure; the mould comprises a runner plate and runner plate, the upper plate and the flow passage under the plate on the buckle of a channel for placing work piece to be processed; flow on the plate and plate made of hardness under flow small material. The invention provides a clamping means without clamping, given by the mold runner size and wall inclination angle, limiting the movement of the workpiece, the workpiece is solved because all need polishing without clamping point. Compared with the non eccentric rotating abrasive flow machining method, the invention improves the surface processing uniformity, reduces the surface roughness and reduces the production cost.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具及其設計方法
本專利技術涉及回轉(zhuǎn)體工件的表面光整加工技術，特別是一種適用于回轉(zhuǎn)體工件的磨粒流拋光方法。
技術介紹
對類似于彈頭、軸承轉(zhuǎn)子等回轉(zhuǎn)體工件的表面光整加工，有加工批量大、表面質(zhì)量要求高等特點，經(jīng)過鑄造、壓鑄等加工方法加工出來的回轉(zhuǎn)體工件表面氧化層較厚、表面缺陷較大，而且回轉(zhuǎn)體工件的正常使用對其圓度和圓柱度要求較高，因此對表面加工均勻性和去除量都有很高的要求，所以傳統(tǒng)的加工方法有加工成本高、效率低、均勻性難以保證等缺陷。現(xiàn)有對回轉(zhuǎn)體工件的拋光技術一般多采用化學拋光、光飾拋光等拋光方法，所采用的拋光裝置自動化程度較低，無法滿足加工批量大的加工特點，從而提高了加工成本，此外對表面的氧化層和缺陷的去除能力較差，甚至產(chǎn)生新的氧化層和缺陷。磨粒流(AbrasiveFlowMachining，簡稱AFM)適應于復雜曲面的表面光整加工，且具有加工效率高、加工成本低等特點。采用傳統(tǒng)的磨粒流加工方法對回轉(zhuǎn)體工件進行光整加工雖然能夠很好的去除表面層和缺陷，但是對回轉(zhuǎn)體工件的材料去除不均勻，影響工件的圓度和圓柱度，進而影響工件的正常使用。另外采用傳統(tǒng)的磨粒流加工方法加工回轉(zhuǎn)體工件須要對工件進行裝夾，然而裝夾處無法進行拋光，須要進行二次加工，這樣不僅不能滿足材料去除的均勻性要求，而且加工效率很低，二次裝夾會對工件造成夾緊損傷；若是不對工件進行夾緊，在加工過程中工件容易和夾具碰撞，磨粒嵌于工件和夾具之間容易對工件產(chǎn)生新的損傷。
技術實現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本專利技術要設計一種既能提高回轉(zhuǎn)體工件光整加工的加工效率、降低加工成本、并實現(xiàn)批量生產(chǎn)，又能解決回轉(zhuǎn)體工件表面材料去除不均勻、裝夾點無法拋光、工件與夾具接觸有損傷問題的回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具及其設計方法。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具，包括夾具基體和模具，所述的模具分層均布在夾具基體內(nèi)；所述的夾具基體的上蓋板和下蓋板均開有多個流道通孔；所述的夾具基體用于對模具定位并支撐外部機床的壓力；所述的模具包括流道上板和流道下板，所述的流道上板和流道下板對扣構成流道，用于放置待加工的工件；所述的流道上板和流道下板采用硬度較小的材料制成；所述的流道上板和流道下板均開有通孔，流道上板和流道下板對扣后，流道上板的通孔和流道下板的通孔即構成流道的入口和出口；所述的流道的左側(cè)壁與右側(cè)壁均為不對稱的內(nèi)凹形斜臺表面，前側(cè)壁與后側(cè)壁均為平面；設流道的前側(cè)壁和后側(cè)壁的中心連線為x軸、左側(cè)壁和右側(cè)壁的中心連線為y軸、流道上板和流道下板的中心連線為z軸；則在yz平面上，左側(cè)壁的上斜邊與y軸之間和下斜邊與y軸之間均具有角度α1，右側(cè)壁的上斜邊與y軸之間和下斜邊與y軸之間均具有角度α2；在xy平面上，左側(cè)壁的前斜邊與y軸之間具有角度β1，左側(cè)壁的后斜邊與y軸之間具有角度β2，右側(cè)壁的前斜邊與y軸之間具有角度β3，右側(cè)壁的后斜邊與y軸之間具有角度β4。進一步地，所述的模具沿著磨料流動方向即z軸方向分層疊加；在同一層各模具排成平行陣列，即各模具的y軸方向相互平行，且沿x軸方向均布、沿y軸方向均布。進一步地，所述的模具沿著磨料流動方向即z軸方向分層疊加；在同一層各模具排成旋轉(zhuǎn)陣列，即各模具按y軸方向沿徑向均布，按x軸方向沿環(huán)向均布。進一步地，所述的模具沿著磨料流動方向即z軸方向分層疊加，各層之間的模具流道對齊，并與上蓋板和下蓋板上的流道通孔對齊。進一步地，所述的流道上板和流道下板采用洛氏硬度在60到80之間的材料制成，所述的材料包括尼龍或PVC。進一步地，所述的夾具基體分為平行陣列夾具基體和旋轉(zhuǎn)陣列夾具基體；所述的平行陣列夾具基體包括左擋板、右擋板、前擋板、后擋板、上蓋板和下蓋板，所述的左擋板、右擋板、前擋板、后擋板、上蓋板和下蓋板通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定連接；所述的旋轉(zhuǎn)陣列夾具基體包括圓筒、上蓋板和下蓋板，所述的圓筒通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘分別連接上蓋板和下蓋板。一種回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具的設計方法，包括以下步驟：A、根據(jù)工件尺寸確定模具流道尺寸L；模具流道尺寸L的確定原則是既保證工件在批量加工時候的順利裝夾，又保證工件在裝入模具流道后、不會因為磨料流動而產(chǎn)生大范圍的移動；模具流道尺寸L為工件長度的1.01到1.1倍之間；B、根據(jù)工件的尺寸反求出角度α1、α2、β1、β2、β3、β4；α1、α2和β1、β2、β3、β4的選擇原則是保證工件在模具流道中的順利裝夾且不夾緊，即角度α1、α2為限制工件在磨料流動方向運動的角度，角度β1、β2、β3、β4為限制工件在垂直于磨料流動方向運動的角度；C、確定偏心距；通過改變角度β1、β2、β3、β4使工件在流道中偏心放置，即保證偏心距l(xiāng)1≠l2，所述的偏心距l(xiāng)1為流道下板到工件軸線的距離，偏心距l(xiāng)2為流道上板到工件軸線的距離。進一步地，所述的角度α1在40-80度之間，角度α2在40-80度之間。進一步地，所述的角度α1、α2、β1、β2、β3、β4的角度誤差控制在±2度以內(nèi)，所述的偏心距l(xiāng)1＝(1.3～2)l2之間。本專利技術的有益效果是：1、本專利技術提出了無夾緊的裝夾方式，通過給定模具流道的大小和壁面的傾斜角度，限制工件的運動，解決了因為被加工工件需要全部拋光而無裝夾點的問題。2、本專利技術通過給定模具流道內(nèi)部壁面傾斜角度使工件在流道中偏心放置，實現(xiàn)了回轉(zhuǎn)體工件在磨料流加工的過程中實現(xiàn)自旋轉(zhuǎn)，相對于無偏心旋轉(zhuǎn)的磨料流加工方法，提高了表面加工均勻性和降低了表面粗糙度。3、本專利技術的模具可以在單層均勻分布，并且可以沿著磨料流動方向疊加，單次加工的工件數(shù)量多且加工效率高，模具裝拆方便易行，因此可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。比傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)體工件的光整加工方法，降低了生產(chǎn)成本。附圖說明圖1是回轉(zhuǎn)體工件偏心裝夾方式與流道示意圖。圖2是回轉(zhuǎn)體工件在模具內(nèi)的裝夾示意圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是偏心自旋轉(zhuǎn)磨粒流原理示意圖。圖5是工件加工時受力分析示意圖。圖6是流場模型建立示意圖。圖7是流道在沿著磨料流動方向的分層疊加。圖8是單層流道的平行陣列方式。圖9是單層流道的旋轉(zhuǎn)陣列方式。圖10是平行陣列方式的夾具示意圖。圖11是圖10的A-A剖視圖。圖12是圖10的B-B剖視圖。圖中：1、工件，2、流道上板，3、流道下板，4、穩(wěn)定流動區(qū)，5、擠壓變形區(qū)，7、模具，8、微元體，9、左擋板，10、右擋板，11、內(nèi)六角圓柱頭螺釘，12、前擋板，13、后擋板，14、上蓋板，15、下蓋板。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術進行進一步地描述。圖1為工件1偏心裝夾方式與流道示意圖，也是單個模具7的結構示意圖，圖2-3所示為用于回轉(zhuǎn)體工件1無夾緊偏心旋轉(zhuǎn)磨料流加工方法的裝夾示意圖(圖示箭頭為磨料流動方向)，從圖中可以看出來，根據(jù)工件1的實際尺寸選擇流道的尺寸，對流道尺寸的選擇應該保證以下幾點條件：(1)如圖2-3所示的流道尺寸L應近似等于且略大于工件1的尺寸，一方面保證工件1在批量加工時候的順利裝夾，另一方面保證工件1在裝入流道后，在裝夾過程中工件1不會因為磨料流動而產(chǎn)生大范圍的移動。(2)根據(jù)工件1的實際尺寸反求出如圖2-3所示的角度α1、α2和β1、β2、β3、β4。α1、α2和β1、β2、β3、β4的選擇本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具，其特征在于：包括夾具基體和模具(7)，所述的模具(7)分層均布在夾具基體內(nèi)；所述的夾具基體的上蓋板(14)和下蓋板(15)均開有多個流道通孔；所述的夾具基體用于對模具(7)定位并支撐外部機床的壓力；所述的模具(7)包括流道上板(2)和流道下板(3)，所述的流道上板(2)和流道下板(3)對扣構成流道，用于放置待加工的工件(1)；所述的流道上板(2)和流道下板(3)采用硬度較小的材料制成；所述的流道上板(2)和流道下板(3)均開有通孔，流道上板(2)和流道下板(3)對扣后，流道上板(2)的通孔和流道下板(3)的通孔即構成流道的入口和出口；所述的流道的左側(cè)壁與右側(cè)壁均為不對稱的內(nèi)凹形斜臺表面，前側(cè)壁與后側(cè)壁均為平面；設流道的前側(cè)壁和后側(cè)壁的中心連線為x軸、左側(cè)壁和右側(cè)壁的中心連線為y軸、流道上板(2)和流道下板(3)的中心連線為z軸；則在yz平面上，左側(cè)壁的上斜邊與y軸之間和下斜邊與y軸之間均具有角度α

【技術特征摘要】
1.一種回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具，其特征在于：包括夾具基體和模具(7)，所述的模具(7)分層均布在夾具基體內(nèi)；所述的夾具基體的上蓋板(14)和下蓋板(15)均開有多個流道通孔；所述的夾具基體用于對模具(7)定位并支撐外部機床的壓力；所述的模具(7)包括流道上板(2)和流道下板(3)，所述的流道上板(2)和流道下板(3)對扣構成流道，用于放置待加工的工件(1)；所述的流道上板(2)和流道下板(3)采用硬度較小的材料制成；所述的流道上板(2)和流道下板(3)均開有通孔，流道上板(2)和流道下板(3)對扣后，流道上板(2)的通孔和流道下板(3)的通孔即構成流道的入口和出口；所述的流道的左側(cè)壁與右側(cè)壁均為不對稱的內(nèi)凹形斜臺表面，前側(cè)壁與后側(cè)壁均為平面；設流道的前側(cè)壁和后側(cè)壁的中心連線為x軸、左側(cè)壁和右側(cè)壁的中心連線為y軸、流道上板(2)和流道下板(3)的中心連線為z軸；則在yz平面上，左側(cè)壁的上斜邊與y軸之間和下斜邊與y軸之間均具有角度α1，右側(cè)壁的上斜邊與y軸之間和下斜邊與y軸之間均具有角度α2；在xy平面上，左側(cè)壁的前斜邊與y軸之間具有角度β1，左側(cè)壁的后斜邊與y軸之間具有角度β2，右側(cè)壁的前斜邊與y軸之間具有角度β3，右側(cè)壁的后斜邊與y軸之間具有角度β4。2.一種如權利要求1所述的回轉(zhuǎn)體工件自旋轉(zhuǎn)磨粒流拋光用的夾具的設計方法，其特征在于：包括以下步驟：A、根據(jù)工件(1)尺寸確定模具(7)流道尺寸L；模具(7)流道尺寸L的確定原則是既保證工件(1)在批量加工時候的順利裝夾...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：高航，魏海波，彭燦，王宣平，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21