一种激光辅助渐进成形一体化通用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激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置，包括一个夹具框架，所述的夹具框架包括一个水平架和一个与水平架相连的竖直架，在所述的水平架上安装有驱动整个框架旋转的驱动装置，且所述的驱动装置又与主轴连接装置相连；在所述的竖直架上固定有激光器固定装置和光路调节装置；所述的激光器固定装置包括两套楔形夹具，两套楔形夹具在水平面内运动，运动方向相互垂直，两套楔形夹具夹持激光器的四个方向；所述的光路调节装置安装在两套楔形夹具的下方。

An integrated universal clamping device for laser assisted progressive forming

【技术实现步骤摘要】
一种激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置
本技术专利属于金属板材加工领域，涉及一种激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置。
技术介绍
金属板材成形近年来在制造业中得到广泛的应用，渐进成形作为一种新型的板材成形技术使得无模成形技术得到了快速的发展，但是普通的板材渐进成形仍有一些不足，比如残余应力使得板材成形的精度降低，而激光辅助渐进成形能够降低残余应力，提高板材成形的精度。目前激光辅助渐进成形的普遍使用方法是J.R.Duflou所设计的激光器与加工压头异侧的装置。在板材的一侧布置一个多自由度机械手装夹着压头进行运动，另外一侧布置一个同步运动的激光加热装置对压头和板材的接触点进行加热。这种加工方法由于采用两套运动机构分别控制压头和激光点的同步运动，结构与控制复杂。激光与压头处在不同的两侧，受热面与工作面不同，使得激光的热效率降低。加工装置两套机构分出两侧，使得空间利用率及可操作性降低，且不能同时使用模具进行异侧辅助正成形。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供了一种激光辅助渐进成形的一体化装夹装置，很好地解决了由于工具压头和加工板料接触产生的不必要的塑性变形与残余应力，使得加工零件的精度得到了提升。同时激光与压头两套装置处在同一侧，激光的热效率极高。两套装置处在同一侧即光斑与压头处在同侧，使得本设计中的激光辅助渐进成形能够实现使用模具的正成形。本技术提供了一种可实现激光辅助渐进成形的一体化装夹装置，可实现激光光斑位置可控并可随工具头加工路径运动，目的在于解决当前激光器与加工面异侧带来的结构复杂及精度不足等问题，该夹具适配于多型号设备，具有结构简单、成本低廉，能更好满足激光辅助成形的要求。本技术通过以下方案来实现上述目的：一种激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置，包括一个夹具框架，所述的夹具框架包括一个水平架和一个与水平架相连的竖直架，在所述的水平架上安装有驱动整个框架旋转的驱动装置，且所述的驱动装置又与主轴连接装置相连；在所述的竖直架上固定有激光器固定装置和光路调节装置；所述的激光器固定装置包括两套楔形夹具，两套楔形夹具在水平面内运动，且运动方向相互垂直；所述的光路调节装置安装在两套楔形夹具的下方。进一步的，所述的楔形夹具包括手轮、螺栓、推进导轨、楔形推进块和夹棒；所述的螺栓一端连接手轮，另一端驱动楔形推进块沿着所述的推进导轨前进；所述的楔形推进块包括两个楔形面，两个楔形面各自与一个夹棒配合，两个夹棒在楔形推进块推进或者退出过程中相向或者相反运动。进一步的，所述的楔形推进块为一个槽型结构。进一步的，所述的楔形推进块的内部设有支撑结构，所述的夹棒一端与所述的楔形面配合，另一端穿过楔形推进块，用于夹持激光器。进一步的，所述的夹棒上设有两处环状结构的凸起，其中凸起I用于其与支撑结构内侧面的定位，凸起II用于其与支撑结构外侧面的定位，且凸起II与所述的支撑结构外侧面之间设有一个套装在夹棒上的弹性装置，所述的弹性装置主要用于夹棒的回弹，当楔形推进块回退时，两个夹棒在弹簧的作用下也实现自动退回，进而松开激光器；当楔形推进块推进时，两个夹棒在楔形推块的作用下也实现自动前进，进而夹紧激光器。进一步的，所述的驱动装置包括一个电机，所述的电机驱动一个小齿轮旋转，所述的小齿轮与一个大齿轮啮合，所述的大齿轮内部安装有一个轴承，轴承与夹具框架固定连接，从而使整个夹具固定在机床上工作过程如下：电机驱动一个小齿轮旋转，所述的小齿轮驱动大齿轮旋转，所述的大齿轮带动轴承旋转，轴承带动夹具框架旋转，进而实现激光装置的旋转。所述轴承的内圈为两个半圆弧结构，两个半圆弧结构通过两个螺栓连接在一起，半圆弧结构内表面有微小沟槽以增加与主轴摩擦力，通过调节两个螺栓的锁紧，将其与机床中心轴固定连接。进一步的，所述的电机壳体的外圈安装一个夹具，与机床相连。进一步的，所述的光路调节装置包括轴承、长型手轮、压紧螺栓以及镜座，所述的镜座与长型手轮相连，所述的长型手轮的外圈安装一个轴承，所述的轴承上设有压紧螺栓，通过松开或者拧紧压紧螺栓，可以实现长型手轮的旋转。利用所述的激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置进行成型的方法，其特征在于，第一步：利用主轴连接装置与机床主轴进行紧固连接，确保装置在主轴上不会滑落。第二步：安装电机，电机通过夹具与机床连接在一起，使电机与齿轮相匹配运动，且检查齿轮安装、啮合准确，伺服电机没有松动现象；第三步：将原有的激光发射器放置在两个楔形夹套中间，旋转两手轮使激光器保持竖直且无法滑落；第四步：根据不同的加工材料，旋动长型手轮，调节激光光路，使激光光斑的落到距离工具压头指定的长度处；第五步：使用编程工具使伺服电机按照预定方案带动装夹装置进行旋转运动。本技术的特点在于通过两套推进楔形块同步推进夹棒，使不同型号尺寸激光器轴心与四根夹棒的中心轴线重合，从而保证光路沿着轴线传播到反射镜。通过旋转镜座，使得竖直向下传播的激光能反射到工具压头附近，根据需要进行激光在板材上聚焦点位置的调节。本激光辅助渐进成形装夹装置采用与机床主轴相关联并可绕主轴做同轴旋转的运动。激光光路会随着同轴旋转装置的旋转而绕着机床主轴的轴心进行转动。装夹装置上的激光反射镜可以满足不同材料对于不同激光点相对工具压头的距离不同的要求。本技术中的装夹装置能够满足市面上的绝大多数激光器，夹紧机构能够夹紧不同直径的激光器。通过装夹装置的夹紧，激光器的中心轴与激光光路重合而且能够保证激光器竖直向下。通过具备自锁能力的螺旋夹紧机构带动楔形块的向前推进，楔形面与两夹块的夹棒斜面相接触，楔形块进一步推进时，夹棒便会向中间靠拢，两夹块将按照预设的轨道进行推进，进而夹紧激光器。与反射镜连接的夹紧机构能够满足以下要求：能够使激光反射镜绕着自身对称轴进行旋转，而对称轴垂直于竖直光路与主轴轴心构成的面，从而使激光始终在竖直光路与主轴轴心构成的面上，即过工具压头的投影圆心。在装夹装置工作时，通过螺旋锁紧机构能将激光反射镜进行固定，从而使其在加工零件时保持恒定的加热距离。本技术有益效果在于：本技术可以实现一种激光辅助加热渐进成形工艺，提高待成形板材的成形能力。本技术能够使得激光夹具与压头夹具处于同侧，提高空间使用效率，提高激光热效率，能够使用模具成形。本技术能够适配不同大小的机床主轴和不同型号的激光器；附图说明图1、图2：为一体化装夹装置示意图；图3：为主轴连接装置；图4、图5、图6：为激光器固定装置；图7：为光路调节装置；图中：1为主轴连接装置，2为光路调节装置，3为激光器固定装置，4大齿轮、5定制轴承、6夹具、7丝杠、8夹具框架、9手轮，10楔形推进块，11夹棒，12推进导轨，13螺栓，14长型手轮，15轴承，16专用镜座，17压紧螺栓，18复位弹簧，19小齿轮，20伺服电机，21电机夹具。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置，其特征在于，包括一个夹具框架，所述的夹具框架包括一个水平架和一个与水平架相连的竖直架，在所述的水平架上安装有驱动整个框架旋转的驱动装置，且所述的驱动装置又与主轴连接装置相连；在所述的竖直架上固定有激光器固定装置和光路调节装置；所述的激光器固定装置包括两套楔形夹具，两套楔形夹具在水平面内运动，运动方向相互垂直，两套楔形夹具夹持激光器的四个方向；所述的光路调节装置安装在两套楔形夹具的下方。

【技术特征摘要】
1.一种激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置，其特征在于，包括一个夹具框架，所述的夹具框架包括一个水平架和一个与水平架相连的竖直架，在所述的水平架上安装有驱动整个框架旋转的驱动装置，且所述的驱动装置又与主轴连接装置相连；在所述的竖直架上固定有激光器固定装置和光路调节装置；所述的激光器固定装置包括两套楔形夹具，两套楔形夹具在水平面内运动，运动方向相互垂直，两套楔形夹具夹持激光器的四个方向；所述的光路调节装置安装在两套楔形夹具的下方。2.如权利要求1所述的一种激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置，其特征在于，所述的楔形夹具包括手轮、螺栓、推进导轨、楔形推进块和夹棒；所述的螺栓一端连接手轮，另一端驱动楔形推进块沿着所述的推进导轨前进；所述的楔形推进块包括两个楔形面，两个楔形面各自与一个夹棒配合，两个夹棒在楔形推进块推进或者退出过程中相向或者相反运动。3.如权利要求2所述的一种激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置，其特征在于，所述的楔形推进块为一个槽型结构。4.如权利要求2所述的一种激光辅助渐进成形一体化通用装夹装置，其特征在于，所述的楔形推进块的内部设有支撑结构，所述的夹棒一端与所述的楔形面配合，另一端穿过楔形推进块，用于夹持激光器。5.如权利要求2所述的一种激光辅助渐进成形一体化通用装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李燕乐，翟维东，全振荣，刘鹏业，孙杰，李方义，李剑峰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东,37