【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機械制造領域，尤其涉及一種帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置及裝夾方法。
技術介紹
1、碳纖維復合材料大口徑天線毛坯是典型的帶翻邊零件，大口徑天線作為高端裝備的核心部件，廣泛應用于航空、通訊、武器等領域，屬于國家重大需求。天線反射面的精度和口徑直接影響探測儀的空間分辨率、靈敏度、定標精度、極化隔離度等重要指標，因此大口徑天線反射面的加工精度是影響高性能探測系統的重要因素。
2、傳統的裝夾方式均是通過加工金屬隨形模具或者采用多點支撐的方法進行裝夾，前者具有加工成本高、周期長和加工程序繁瑣的缺點，而后者則導致了沒支撐處零件加工時的剛度不足、引起零件表面振動，從而導致較差的加工質量。
3、零件的加工一定會導致在零件中形成殘余應力，而零件內部的殘余應力會加劇零件內部缺陷裂紋的形成與擴展，從而大大降低零件的壽命，因此對于大尺寸零件在加工后必須進行去應力熱處理。申請號為2009201351368的裝夾系統通過冷凍液凍結實現零件的夾持，由于溫度低于室溫給零件的裝夾帶來了一定的應力，該裝置沒有去應力的功能；申請號為2011104427549的一種基于液體相變的柔性裝夾方法也沒有做好零件表面的防護且沒有去應力的功能。對于大口徑高型面精度要求的衛星天線來說，經過熱處理釋放殘余應力后，型面精度可能會不滿足要求。因此需要多次裝夾、加工，給加工造成費時、費力、難度大的困難。
技術實現思路
1、根據上述提出的技術問題，而提供一種帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置及裝夾方法。本
2、本專利技術公開了一種帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，包括真空吸附基體、支撐平臺、數控平臺、塑料膜、支撐材料、旋轉接頭、加熱模塊、溫度傳感模塊、力傳感模塊、加壓泵、真空泵和支撐材料儲存罐；其中，所述真空吸附基體與真空泵相連，所述支撐平臺安裝在真空吸附基體內部，通過抽真空使得真空吸附基體固定在數控平臺上，真空吸附基體用于固定支撐平臺和固定待加工零件，支撐材料儲存罐的輸出端通過加壓泵和旋轉接頭與所述支撐平臺的外側壁的連接口相連，旋轉接頭通過調節旋轉角度實現支撐材料的流入/流出的切換，所述加熱模塊用于給支撐材料加熱，實現對待加工零件的去應力處理以及零件的拆卸，所述塑料膜用于避免支撐材料與待加工零件的直接接觸，所述溫度傳感模塊用于監測支撐材料的溫度，所述力傳感模塊用于監測支撐材料在裝夾及加工待加工零件過程中的應力分布，基于溫度傳感模塊和力傳感模塊的監測值調整加熱線圈的輸出。
3、進一步地，所述支撐平臺的形狀根據待加工零件的形狀隨形設計，實現等應力裝夾，所述支撐平臺沿軸線方向設有通孔，所述通孔作為用于待加工零件的真空吸附的真空吸附通道；所述支撐平臺側邊有沿徑向的通孔，用于支撐材料填充時支撐平臺與塑料膜形成的內腔氣體的溢出；所述密封堵頭用于完成支撐材料添加時，堵塞支撐平臺側邊的徑向通孔，避免待加工零件后處理過程中的氧氣對多壁碳納米管的氧化。
4、進一步地，所述密封堵頭為圓錐臺狀。
5、進一步地，所述加熱模塊由若干線圈組成，所述線圈包括條形加熱模塊和環形加熱模塊，條形加熱模塊安裝于支撐平臺內側壁，環形加熱模塊按環形安裝于支撐平臺內底面；所述線圈為單體，可以單獨控制開關，實現加熱區域的精確控制，所述線圈的開關通過溫度傳感貼片和力傳感貼片的綜合反饋控制，實現待加工零件的低應力裝夾。
6、進一步地，所述溫度傳感模塊包括第一溫度傳感貼片組、第二溫度傳感貼片組和第三溫度傳感貼片組；所述第一溫度傳感貼片組貼附在待加工零件背面、所述第一溫度傳感貼片組和第二溫度傳感貼片組分別貼附在支撐平臺的內底面和內側面，通過所述第一溫度傳感貼片組、第二溫度傳感貼片組和第三溫度傳感貼片組實現將支撐材料灌入支撐平臺中的溫度分布規律、去應力后處理及加工過程中的溫度分布檢測，第一溫度傳感貼片組和第三溫度傳感貼片組按照葉序規律排布且兩個相鄰溫度傳感貼片的距離均為預設定值。
7、進一步地，所述力傳感模塊包括第一力傳感貼片組和第二力傳感貼片組，所述第一力傳感貼片組設置于支撐平臺上與待加工零件翻邊處配合處，所述第二力傳感貼片組貼附在待加工零件的背面，用于檢測監測裝夾及加工過程中應力分布，所述力傳感貼片嵌于溫度傳感貼片的間隔中。
8、進一步地，所述塑料膜的一側帶有不與待加工零件反應的、耐熱的膠性物，用于將塑料膜與待加工零件下表面完美貼合，所述塑料膜的另一側表面有若干突起。
9、進一步地，所述支撐材料為低熔點相變材料，包括添加多壁碳納米管的石蠟。
10、本專利技術還提供了一種基于帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置的裝夾方法，其步驟如下：
11、s1:將真空吸附基體放在數控平臺上，并將支撐平臺置于真空吸附基體上，打開真空泵抽真空將其固定；
12、s2:將力傳感貼片按照葉序粘貼在待加工零件背面；
13、s3:將溫度傳感貼片按照葉序粘貼在支撐平臺的內表面及待加工零件背面上；
14、s4:將塑料膜粘貼在待加工零件背面上；
15、s5:將待加工零件置于支撐平臺上，并使待加工零件翻邊下表面與支撐平臺上表面的凹臺接觸，打開真空泵抽真空將其固定；
16、s6:打開加壓泵將液態支撐材料通過旋轉接頭注入支撐平臺中，依據零件和支撐平臺上的溫度及應力傳感貼片調整旋轉接頭注入支撐材料的速度和加熱模塊中線圈的開關；
17、s7:當支撐材料的液面與旋轉接頭上的刻痕重合，停止支撐材料的注入；
18、s8:根據支撐材料固化過程中待加工零件表面的應力分布，調整加熱線圈的開關，進而實現待加工零件的低應力裝夾；
19、s9:關閉加熱模塊，將密封堵頭塞入支撐平臺側面徑向通孔；
20、s10:待零件加工結束后，打開加熱模塊升溫、保溫、降溫、保溫操作循環多次實現去應力的目標；
21、s11:打開加熱模塊升溫至支撐材料融化，打開真空吸盤，拆卸待加工零件。
22、較現有技術相比，本專利技術具有以下優點：(1)該裝置通過利用改性低熔點石蠟的相變實現了翻邊類零件的低應力柔性裝夾；(2)該裝置通過調控改性低熔點石蠟固化的范圍及速度實現翻邊類零件的等應力柔性裝夾；(3)該裝置通過熔化改性低熔點石蠟實現零件在加工后的去應力處理，降低了加工成本，避免了零件的多次裝夾與卸載導致的重復定位困難等難題；(4)該裝夾裝置及方法具有普適性，可以廣泛的應用于傳統的車床、銑床、磨床以及新型的激光加工機床等。
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1.一種帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，包括真空吸附基體、支撐平臺、數控平臺、塑料膜、支撐材料、旋轉接頭、加熱模塊、溫度傳感模塊、力傳感模塊、加壓泵、真空泵和支撐材料儲存罐；其中，所述真空吸附基體與真空泵相連，所述支撐平臺安裝在真空吸附基體內部，通過抽真空使得真空吸附基體固定在數控平臺上，真空吸附基體用于固定支撐平臺和固定待加工零件，支撐材料儲存罐的輸出端通過加壓泵和旋轉接頭與所述支撐平臺的外側壁的連接口相連，旋轉接頭通過調節旋轉角度實現支撐材料的流入/流出的切換，所述加熱模塊用于給支撐材料加熱，實現對待加工零件的去應力處理以及零件的拆卸，所述塑料膜用于避免支撐材料與待加工零件的直接接觸，所述溫度傳感模塊用于監測支撐材料的溫度，所述力傳感模塊用于監測支撐材料在裝夾及加工待加工零件過程中的應力分布，基于溫度傳感模塊和力傳感模塊的監測值調整加熱線圈的輸出。
2.根據權利要求1所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述支撐平臺的形狀根據待加工零件的形狀隨形設計，實現等應力裝夾，所述支撐平臺沿軸線方向設有通孔，所述通孔作為用于待加工零件的真空吸附的
3.根據權利要求2所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述密封堵頭為圓錐臺狀。
4.根據權利要求1所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述加熱模塊由若干線圈組成，所述線圈包括條形加熱模塊和環形加熱模塊，條形加熱模塊安裝于支撐平臺內側壁，環形加熱模塊按環形安裝于支撐平臺內底面；所述線圈為單體，可以單獨控制開關，實現加熱區域的精確控制，所述線圈的開關通過溫度傳感貼片和力傳感貼片的綜合反饋控制，實現待加工零件的低應力裝夾。
5.根據權利要求1所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述溫度傳感模塊包括第一溫度傳感貼片組、第二溫度傳感貼片組和第三溫度傳感貼片組；所述第一溫度傳感貼片組貼附在待加工零件背面、所述第一溫度傳感貼片組和第二溫度傳感貼片組分別貼附在支撐平臺的內底面和內側面，通過所述第一溫度傳感貼片組、第二溫度傳感貼片組和第三溫度傳感貼片組實現將支撐材料灌入支撐平臺中的溫度分布規律、去應力后處理及加工過程中的溫度分布檢測，第一溫度傳感貼片組和第三溫度傳感貼片組按照葉序規律排布且兩個相鄰溫度傳感貼片的距離均為預設定值。
6.根據權利要求1所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述力傳感模塊包括第一力傳感貼片組和第二力傳感貼片組，所述第一力傳感貼片組設置于支撐平臺上與待加工零件翻邊處配合處，所述第二力傳感貼片組貼附在待加工零件的背面，用于檢測監測裝夾及加工過程中應力分布，所述力傳感貼片嵌于溫度傳感貼片的間隔中。
7.根據權利要求1所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述塑料膜的一側帶有不與待加工零件反應的、耐熱的膠性物，用于將塑料膜與待加工零件下表面完美貼合，所述塑料膜的另一側表面有若干突起。
8.根據權利要求1所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述支撐材料為低熔點相變材料，包括添加多壁碳納米管的石蠟。
9.一種基于權利要求1～8任一項帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置的裝夾方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，包括真空吸附基體、支撐平臺、數控平臺、塑料膜、支撐材料、旋轉接頭、加熱模塊、溫度傳感模塊、力傳感模塊、加壓泵、真空泵和支撐材料儲存罐；其中，所述真空吸附基體與真空泵相連，所述支撐平臺安裝在真空吸附基體內部，通過抽真空使得真空吸附基體固定在數控平臺上，真空吸附基體用于固定支撐平臺和固定待加工零件，支撐材料儲存罐的輸出端通過加壓泵和旋轉接頭與所述支撐平臺的外側壁的連接口相連，旋轉接頭通過調節旋轉角度實現支撐材料的流入/流出的切換，所述加熱模塊用于給支撐材料加熱，實現對待加工零件的去應力處理以及零件的拆卸，所述塑料膜用于避免支撐材料與待加工零件的直接接觸，所述溫度傳感模塊用于監測支撐材料的溫度，所述力傳感模塊用于監測支撐材料在裝夾及加工待加工零件過程中的應力分布，基于溫度傳感模塊和力傳感模塊的監測值調整加熱線圈的輸出。
2.根據權利要求1所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述支撐平臺的形狀根據待加工零件的形狀隨形設計，實現等應力裝夾，所述支撐平臺沿軸線方向設有通孔，所述通孔作為用于待加工零件的真空吸附的真空吸附通道；所述支撐平臺側邊有沿徑向的通孔，用于支撐材料填充時支撐平臺與塑料膜形成的內腔氣體的溢出；所述密封堵頭用于完成支撐材料添加時，堵塞支撐平臺側邊的徑向通孔，避免待加工零件后處理過程中的氧氣對多壁碳納米管的氧化。
3.根據權利要求2所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述密封堵頭為圓錐臺狀。
4.根據權利要求1所述的帶有翻邊零件的低應力柔性裝夾裝置，其特征在于，所述加熱模塊由若干線圈組成，所述線圈包括條形加熱模塊和環形加熱模塊，條形加熱模塊安裝于支撐平臺內側壁，環...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張振宇，李嘉新，周紅秀，孟凡寧，馮俊元，石春景，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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