一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具及随动控制方法技术

一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具及随动控制方法,其特征是它包括上压紧装置、下压紧装置、轴承、电机、齿轮、底板、压板、信息处理器等。加工之前，首先将阀板定位在底板上，然后将轴承安装在底板的安装圆环上，随后将上压紧装置和下压紧装置固定在一起并安装在轴承外圈上，同时使下压紧装置中的齿轮和电机相连的齿轮配合在一起，随后用压板将上、下压紧装置压紧。加工时，信息处理器通过搅拌头的运动轨迹自动计算出与之相适应的上、下压紧装置的转动速度，并通过电机驱动上、下压紧装置运动，不断为搅拌头的运动提供运动空间。本发明专利技术易于实现，便于控制，可进行整个阀板表面的搅拌摩擦加工。面的搅拌摩擦加工。面的搅拌摩擦加工。

【技术实现步骤摘要】
一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具及随动控制方法


[0001]本专利技术属于专用夹具领域，尤其是一种搅拌摩擦焊接夹具，具体地说是一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具及随动控制方法。

技术介绍

[0002]阀板是闸阀中的关键零件，在长期的使用过程中易发生腐蚀、磨损等破坏，当阀板产生腐蚀、磨损等破坏后会直接影响闸阀的使用寿命。采用搅拌摩擦加工技术对阀板表面进行改性加工可有效提高阀板表面的耐腐蚀、耐磨等性能，从而延长阀板的使用寿命。由于对阀板表面进行搅拌摩擦加工时搅拌头需连续运动至阀板表面的不同位置，而现有搅拌摩擦设备中的通用夹具无法实现对阀板整个表面连续加工的要求，因此有必要设计一种可用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具，并提出一种有效的控制方法使随动夹具的运动和搅拌头的运动能够同步进行。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对搅拌摩擦加工设备中的通用夹具无法对阀板整个表面连续加工的问题，提供了一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具及随动控制方法。
[0004]本专利技术的技术方案之一是：一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具，主要包括上压紧装置、下压紧装置、轴承、电机、齿轮、安装圆环、固定V型块、可伸缩式短圆柱销、活动V型块、压板、信息处理器等。
[0005]所述上压紧装置为圆环形结构，其上设计有上连接孔、压紧凹槽和顶出凹槽，所述上连接孔用于与下压紧装置连接，所述压紧凹槽用于压板压紧时定位，所述顶出凹槽用于将上压紧装置顶出时定位。
[0006]所述下压紧装置中设计有齿轮、下连接孔、活动孔、平面轴承和安装内孔，所述齿轮用于与电机相连的齿轮配合进行传动，所述下连接孔用于与上压紧装置相连，所述活动孔用于为搅拌头提供运动空间，所述活动孔的宽度大于搅拌头的直径，所述活动孔的整体长度大于阀板的半径，所述平面轴承位于下压紧装置的底面，使上压紧装置在被压紧的情况下仍能在阀板上表面进行转动，所述安装内孔用于与轴承外圈配合。
[0007]所述电机与所述齿轮相连，所述齿轮与下压紧装置中的齿轮相配合，所述电机用于驱动下压紧装置进行转动。
[0008]所述可伸缩式短圆柱销包括基座、安装孔和短圆柱销，所述安装孔用于将可伸缩式短圆柱销固定在夹具底板上，所述短圆柱销可伸出或收缩至基座中。
[0009]所述压板中设计有连接孔、防滑花纹和平面轴承，用于将上压紧装置和下压紧装置压紧在阀板表面上，所述连接孔用于与自动夹紧机构17相连，所述自动夹紧机构可上下运动，向下可压紧阀板，向上可进行阀板的拆卸，所述防滑花纹用于将上下压紧装置向上顶
出时防滑，并作用在上压紧装置的顶出凹槽中，所述平面轴承用于将上下压紧装置压紧在阀板上时仍可使上下压紧装置转动，并作用在上压紧装置的压紧凹槽中。
[0010]所述信息处理器用于从搅拌摩擦加工设备系统中收集搅拌头的运动轨迹数据并自动计算与搅拌头运动相适应的下压紧装置的转动速度，并通过电机和齿轮驱动下压紧装置转动，所述信息处理器可将搅拌头的运动轨迹实时反馈给电机，使搅拌头的运动和下压紧装置的转动同步进行，实现夹具随动装置的精准控制。
[0011]本专利技术的技术方案之二是：一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动控制方法，其特征在于：首先将轴承内圈安装到底板的安装圆环上，将上压紧装置和下压紧装置通过螺栓组固定在一起，然后对阀板进行定位，即先将阀板放到夹具底板上并与固定V型块11接触，随后将可伸缩式短圆柱销12的圆柱销部分伸出插入到阀板中的径向孔中，然后推动活动V型块13与阀板外圆面接触，随后将固定后的上压紧装置和下压紧装置套入轴承外圈并使下压紧装置中的齿轮和与电机相连的齿轮相啮合，随后用压板压紧上压紧装置的压紧凹槽，最后将搅拌头定位至阀板中心处；正式加工时，信息处理器通过不断获取搅拌头进行圆周运动的进给速度F、x和y坐标自动计算与之相匹配的电机转速，并同步输送给电机，通过电机驱动下压紧装置转动，为搅拌头的运动提供加工空间，实现夹具的随动自动控制。
[0012]搅拌头在阀板表面运动时信息处理器可获知搅拌头进行圆周运动的前进速度F和在水平面上运动的坐标x和y，坐标原点设在阀板圆心处，则搅拌头进行运动时满足下式：
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（1）其中：为搅拌头在阀板表面作圆周运动时的角速度。
[0013]可得：
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（2）要保证搅拌头在下压紧装置的活动孔中有足够的运动空间，在搅拌头做圆周运动的同时下压紧装置应以相同的角速度进行同步转动，即，则下压紧装置中的齿轮在其分度圆处的圆周速度v1可表示为：
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（3）其中：为下压紧装置的转动角速度，R为下压紧装置中齿轮的分度圆半径。
[0014]若要保证下压紧装置中齿轮的圆周速度为v1,则与电机相连齿轮的转动角速度可表示为：
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（4）其中：r为与电机相连齿轮的分度圆半径。
[0015]电机的转速n与之间的关系为：
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（5）可得：
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（6）由此可知，信息处理器在获取搅拌头进行圆周运动的前进速度F和在阀板平面上运动的坐标x和y后，就可通过公式（6）计算出使下压紧装置与搅拌头同步运动时的电机转速n，并将该数值传输给电机，使电机驱动下压紧装置转动，信息处理器不断获取搅拌头运动的F、x、y然后进行处理后反馈给电机，实现下压紧装置与搅拌头的同步运动。
[0016]本专利技术的有益效果是：1.本专利技术利用夹具压紧装置随搅拌头运动轨迹自动转动的原理不断为搅拌头的搅拌摩擦加工提供运动空间，压紧装置可在压紧阀板的同时进行转动，可实现对闸阀阀板完整表面进行搅拌摩擦加工的要求。
[0017]2.本专利技术的夹具随动控制方法简单，控制过程采用齿轮传动，传动过程稳定，易于实现，根据搅拌头的运动可以完成压紧装置的同步控制。
[0018]3.在搅拌摩擦设备原有通用工作台的基础之上加以改进就可实现本专利技术的功能，并且阀板的安装和拆卸简单，加工过程操作简单。
附图说明
[0019]图1是本专利技术专利一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具及随动控制方法的整体爆炸图。
[0020]图2是上压紧装置的顶面示意图。
[0021]图3是上压紧装置的底面示意图。
[0022]图4是下压紧装置的顶面示意图。
[0023]图5是下压紧装置的底面示意图。
[0024]图6是可伸缩式短圆柱销示意图。
[0025]图7是压板的顶面示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具，其特征在于：它包括上压紧装置（3）、下压紧装置（4）、轴承（5）、电机（7）、齿轮（8）、安装圆环（10）、固定V型块（11）、可伸缩式短圆柱销（12）、活动V型块（13）、压板（14）和信息处理器（15），所述上压紧装置（3）和下压紧装置（4）通过螺栓连接在一起，并安装在轴承（5）的外圈上，所述轴承（5）的内圈安装在安装圆环（10）上，所述压板（14）安装在自动夹紧机构（17）上并能在其带动下上下移动以实现对上压紧装置（3）的压紧和松开，自动夹紧机构（17）安装在基座（16）上；与上压紧装置（3）相连的下压紧装置（4）通过其上的轴承（44）压紧在阀板（6）上，上压紧装置（3）和下压紧装置（4）既将阀板（6）压紧又能作与阀板（6）的相对运动，阀板（6）固定在底板（9）上；搅拌头（2）由主轴（1）带动移动，搅拌头（2）穿过上压紧装置（3）的通孔和下压紧装置（4）的活动孔（43）作用在阀板（6）；所述齿轮（8）由电机（7）驱动，电机（7）和主轴（1）均受控于信息处理器（15），齿轮（8）与下压紧装置（4）中的齿轮（41）相配合。2.根据权利要求1所述的用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具，其特征在于：所述上压紧装置（3）中有上连接孔（31）、压紧顶出凹槽（32）。3.根据权利要求1所述的用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具，其特征在于：所述下压紧装置（4）中有用于与齿轮（8）配合传动的齿轮（41）、用于与上压紧装置（3）装配的下连接孔（42）、用于搅拌头加工运动的活动孔（43）、用于下压紧装置（4）在阀板（6）上表面转动的平面轴承（44）和用于与轴承（5）外圈装配的安装内孔（45）；活动孔（43）从下压紧装置（4）的中心沿径向分布，其长度大于阀板的半径，其宽度大于搅拌头的直径；平面轴承（44）绕活动孔（43）周边布置。4.根据权利要求1所述的用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具，其特征在于：所述电机（7）与齿轮（8）相连，并驱动齿轮（8）转动，电机（7）通过支架安装在基座（16）上。5.根据权利要求1所述的用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具，其特征在于：所述可伸缩式短圆柱销（12）中有基座（121）、安装孔（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛小乐，汪洪峰，姜迪，刘胜荣，宋娓娓，蒲家飞，董旗，
申请(专利权)人：黄山学院，
类型：发明
国别省市：