一种能够释放应力的零件装夹装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种能够释放应力的零件装夹装置，该装置用于固定使用高能束流进行增材制造和焊接的金属零件。该装置设有连接螺杆、支撑柱套筒、支撑弹簧、支撑柱、压板和紧固用螺母。其中支撑弹簧安装在支撑柱上，位于支撑柱凸台与支撑柱套筒之间，支撑柱插入支撑柱套筒并能够相对运动，压板两端分别放置在需固定的零件上和组装好的支撑柱上，压板通过连接螺杆安装在零件工装上并通过压紧螺母提供压紧力。本实用新型专利技术能够在零件进行增材制造或焊接过程中产生变形应力时，通过零件少量可控变形实现变形应力的释放，降低了零件内部的应力水平，减小了零件发生应力开裂的风险。本实用新型专利技术操作简单，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于一种用于使用高能束流进行增材制造和焊接金属零件的装夹装置，尤其涉及一种通过零件发生可控的适量变形来释放变形应力从而避免零件应力开裂的装夹装置。
技术介绍
增材制造技术是一种通过将零件的数字模型进行切分处理，将零件的三维实体模型离散化为一系列二维图形，而后通过一定的添加材料的手段按照切分后的二维图形逐层添加材料，最终得到零件实体的制造技术的统称。而金属零件的增材制造技术通常是采用高能束流(一般为激光束、电子束、等离子体或电弧)将金属材料(一般为粉末或丝材)熔化后按照增材制造技术的原理逐层堆积完成零件的制造。而在金属零件的增材制造过程中零件不可避免的会由于内应力产生变形，零件的变形是加工过程中内应力积累的必然结果。现有技术是采用高强度的基材并使用大量刚性的固定装置将基材装夹在高强度工装上的方式控制零件的变形，同时通过工序间或工序完成后的热处理消除零件制造过程中积累的应力，保持零件的最终形状。由上所述，现有技术的零件固定方法的不足之处在于：①.零件在增材制造过程中由于控制零件不能变形，零件内应力无法得到释放，内应力水平不断增加，内应力增加到一定程度必然造成零件开裂，大大增加零件报废的几率；②.由于零件增材制造过程中内应力水平随零件的尺寸增大而增加，为防止零件由于内应力水平过高而开裂，能够制造的零件的尺寸严重受限；③.采用刚性固定的方式零件内部积累的内应力水平很高，即使经过工序间或后续的热处理仍然难以将内应力完全去除，零件内部残余应力水平较高，热处理后会发生回弹变形。因此，本技术提出一种能够在零件增材制造过程中部分释放零件内应力的零件装夹方式，能够弥补现有技术的不足。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够释放加工过程中零件内应力的装夹装置，可以通过零件可控的适量缓慢变形持续释放部分零件内应力，降低零件内部积累的内应力水平，降低零件发生开裂的风险，提高成品率，增加零件的尺寸。本技术的技术解决方案是：一种能够释放应力的零件装夹装置，该装夹装置主要由压板、连接螺杆、压紧装置、支撑柱、支撑弹簧、支撑柱套筒组成，压板用于压紧零件，支撑柱、支撑弹簧、支撑柱套筒共同组成可伸缩的支撑柱，连接螺杆上带有螺纹并通过螺纹将装夹装置固定在安装零件的工装上，压板安装在连接螺杆上，一端放置在零件上压紧零件，一端放置在可伸缩支撑柱上，整个装置通过安装在连接螺杆上端的压紧装置提供装夹零件的压紧力；所述可伸缩支撑柱中的支撑柱可以在支撑柱套筒中上下移动，零件发生应力变形时支撑柱在载荷作用下在支撑柱套筒中向下移动，同时压板上翘，零件发生适量的变形，应力得到释放。进一步的，提供压紧力的压紧装置可以是螺母或液压紧固装置或能提供压紧力的其它机械装置。进一步的，所述可伸缩支撑柱中的支撑柱通过安装在支撑柱和支撑柱套筒之间的支撑弹簧提供装夹时的支撑力。进一步的，所述可伸缩支撑柱在零件发生应力变形时承受零件通过压板传递的载荷，支撑柱可通过支撑弹簧受力时产生的适量压缩变形实现压板上翘，同时由于支撑弹簧支撑力随变形量增加而增加，零件变形量越大装夹装置的压紧力越大，而零件发生变形后应力得到了释放，变形应力随变形量的增加而减少，最终达到了零件变形应力和装夹装置压紧力的平衡，实现通过可控的适量变形释放零件变形应力。进一步的，所述支撑弹簧可以使用螺旋圆柱压缩弹簧或碟形弹簧。螺旋圆柱弹簧线径或边长为d1，螺旋中心距为D1，0.5mm<d1<20mm，3mm<D1<160mm；碟形弹簧中间孔径为d2，外径为D2，总厚度为H，4mm<d2<102mm，8mm<D2<200mm，0.6mm<H<17mm。进一步的，所述可伸缩支撑柱可通过调整弹簧的类型、材料、型号、尺寸、热处理工艺参数调整装夹装置的支撑力和零件产生应力变形时可伸缩支撑柱的收缩量。本技术与现有技术相比具有以下优势：(1)通过支撑弹簧的压缩和支撑柱的下降最终实现零件的少量变形，使零件的变形应力得到部分释放，能够在零件加工过程中持续释放变形应力，降低零件内部的应力水平，有效避免零件发生内应力开裂。(2)本技术能够实现随着零件变形量的增加不断增加装置压紧力，直至压紧力与零件变形应力达到平衡，零件变形停止，可以在部分零件内应力的同时把零件的变形量减到最小，能够有效避免零件由于变形量过大发生质量问题。(3)本技术是一种能够保证在不降低且能持续增加装夹力的情况下通过适量变形释放零件变形应力从而起到控制零件变形量和防止零件由于应力过大而造成开裂的装夹装置，该装置用于采用高能束流(等离子束、激光束、电子束)作为热源进行增材制造和焊接的金属零件的装夹。附图说明以下附图仅旨在于对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围。其中：图1为本技术释放应力装夹装置结构示意图，其中，1为支撑柱套筒，2为支撑弹簧，3为支撑柱，4为压板，5为螺母，6为连接螺杆，7为成形零件，8为零件安装工装。图2为本技术释放应力装夹装置在零件发生变形时工作效果示意图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。如图1所示，本技术提出一种能够在零件加工过程中释放零件变形应力的装夹装置，该装置用于固定使用高能束流进行增材制造和焊接的金属零件。该装置设有连接螺杆6、支撑柱套筒1、支撑弹簧2、支撑柱3、压板4和紧固用螺母5。其中支撑弹簧2安装在支撑柱3上，支撑柱3插入支撑柱套筒1并能够相对运动，压板4两端分别放置在需固定的零件上和组装好的支撑柱3上，压板4通过连接螺杆6安装在零件工装上并通过压紧螺母提供压紧力。该装置用于将零件固定在工装上，并通过连接螺杆6上的紧固螺母5夹紧零件。该装置设有通过弹簧支撑的可伸缩支撑柱，当夹紧零件后零件在应力作用下发生变形时，支撑柱3受力增大，支撑弹簧2被压缩，压板4抬升，零件能够发生变形；随着零件变形零件内应力得到部分释放，促使零件变形的力下降，而同时支撑弹簧2不断被压缩，支撑力不断增加，当二者达到平衡时零件变形停止，内应力得到部分释放，零件内部应力水平下降，零件发生开裂倾向降低。在本技术的一较佳实施方式中，所述连接螺杆6上设有压紧零件的夹紧机构对压板4施加固定零件的压紧力。在本技术的一较佳实施方式中，所述支撑柱3和支撑柱套筒1之间设有支撑弹簧2，支撑弹簧2可采用螺旋圆柱压缩弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够释放应力的零件装夹装置，其特征在于：该装夹装置主要由压板、连接螺杆、压紧装置、支撑柱、支撑弹簧、支撑柱套筒组成，压板用于压紧零件，支撑柱、支撑弹簧、支撑柱套筒共同组成可伸缩的支撑柱，连接螺杆上带有螺纹并通过螺纹将装夹装置固定在安装零件的工装上，压板安装在连接螺杆上，一端放置在零件上压紧零件，一端放置在可伸缩支撑柱上，整个装置通过安装在连接螺杆上端的压紧装置提供装夹零件的压紧力；所述可伸缩支撑柱中的支撑柱可以在支撑柱套筒中上下移动，零件发生应力变形时支撑柱在载荷作用下在支撑柱套筒中向下移动，同时压板上翘，零件发生适量的变形，应力得到释放。

【技术特征摘要】
1.一种能够释放应力的零件装夹装置，其特征在于：该装夹装置主要由压板、连接螺杆、
压紧装置、支撑柱、支撑弹簧、支撑柱套筒组成，压板用于压紧零件，支撑柱、支撑弹簧、
支撑柱套筒共同组成可伸缩的支撑柱，连接螺杆上带有螺纹并通过螺纹将装夹装置固定在安
装零件的工装上，压板安装在连接螺杆上，一端放置在零件上压紧零件，一端放置在可伸缩
支撑柱上，整个装置通过安装在连接螺杆上端的压紧装置提供装夹零件的压紧力；所述可伸
缩支撑柱中的支撑柱可以在支撑柱套筒中上下移动，零件发生应力变形时支撑柱在载荷作用
下在支撑柱套筒中向下移动，同时压板上翘，零件发生适量的变形，应力得到释放。
2.如权利要求1所述的能够释放应力的零件装夹装置，其特征在于：提供压紧力的压紧
装置可以是螺母或液压紧固装置或能提供压紧力的其它机械装置。
3.如权利要求1所述的能够释放应力的零件装夹装置，其特征在于：所述可伸缩支撑柱
中的支撑柱通过安装在支撑柱和支撑柱套筒之间的支撑弹簧提供装夹时的支撑力。
4.如权利要求1所述的能够释放应力的零件装夹装置，其特征在于：所述可伸缩支撑柱
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【专利技术属性】
技术研发人员：王华明，张述泉，田象军，李安，汤海波，刘栋，李佳，张凌云，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：北京;11