一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统

1.本发明属于先进轻量化合金板料电致塑性成形加工技术领域，具体涉及一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统。


背景技术：

2.轻量化合金零件的电辅助热渐进成形技术主要利用电流流过板料产生焦耳热使其塑性提高来顺利成形，这样对成形工具头的要求比较高，需要具有高温韧性、强度、硬度、耐腐蚀及磨损的性能，同时成形工具还需要进行良好的绝缘措施，因此，造成在这种工艺在更换成形工具时工序多，大幅降低了生产效率；从目前的研究来看，主要以成形工具的高温耐磨损能力和温度检测为目标，在高温耐磨损能力方面，提出多种润滑及表面处理方法来提高成形工具的高温耐磨性能，在温度检测方面，采用嵌有温度感应器的成形工具头进行实时测温，而在成形工具的快速装夹和更换方面的设计鲜有报道。
3.因此，为了解决上述问题，本文提出一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统。


技术实现要素：

4.本发明的目是设计具有更换速度快，结构简单，操作容易，能够保证成形工具安装到位，并在成形工具安装到位后能够自动夹紧的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，使之更好地满足现代工业的发展需求。
5.为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，包括安装架、夹紧装置和成形工具，其特征在于：所述安装架包括底座、固定安装在底座顶部的刀柄、设置在底座侧端的输入口和控制块；所述夹紧装置包括固定连接底座下端的安装套筒、固定安装在安装套筒内部的松紧机构和夹紧机构、设置在安装套筒内部中间位置的夹紧仓、固定安装在安装套筒底部的底板、设置在底板中部与夹紧仓联通的导向孔；所述成形工具穿过导向孔安装在夹紧装置内部。
6.进一步的，所述刀柄利用螺栓与机床主轴固定连接。
7.进一步的，所述输入口与外部电源线相连；所述控制块内部设置有控制单元和计时器、表面设置有控制按钮。
8.进一步的，所述松紧机构包括固定安装在安装套筒顶端内部的松紧舵机、固定连接松紧舵机输出端的牵引盘、圆周等距分布在安装套筒内部的多个松紧槽、固定连接牵引盘且滑槽连接松紧槽的松紧杆；所述松紧舵机电性连接控制块。
9.进一步的，所述夹紧机构包括等距圆周设置在安装套筒中部且与夹紧仓联通的松紧仓、滑槽连接松紧仓且固定连接松紧杆末端的夹紧块、等距分布在夹紧块靠夹紧仓侧的带线圈夹紧头；带线圈夹紧头电性连接至控制块。
10.进一步的，所述带线圈夹紧头采用导磁性良好的金属材料制成。
11.进一步的，所述夹紧仓顶部侧壁设置有探测传感器、固定安装在夹紧仓内壁的绝缘垫；红外传感器电性连接至控制块。
12.进一步的，所述导向孔主体呈圆台形，小端直径与夹紧仓相同，所述导向孔内壁固定安装有绝缘垫。
13.进一步的，所述绝缘垫采用耐高温高压的绝缘材料制成。
14.本发明的有益效果是：
15.本发明通过将刀柄通过螺栓固定安装至机床主轴，保证整个夹具系统能够随主轴运动而运动；通过设置主体呈圆台形的导向孔，能够实现在安装成形工具时，成形工具够快速沿导向孔进入到夹紧仓内，实现快速安装成形工具；通过在夹紧仓和导向孔内部设置绝缘垫，能够实现在工作过程中防止电流流入机床；通过在夹紧仓顶部设置红外传感器，可以实现监测成形工具置入夹紧仓深度，保证成形工具在夹紧固定前能够达到夹紧仓的一定深度，避免成形工具固定长度不够，影响加工精度和导致成形工具脱落造成危险，同时能够在探测到成形工具到达一定深度后，将信号反馈至控制块，由控制块自动控制启动夹紧机构对成形工具进行夹紧；通过设置松紧机构，能够实现对夹紧块的位置进行主动调整，实现主动夹紧和放松，便于在更换成形工具时，快速拆卸和快速固定成形工具；通过设置带线圈夹紧头，可以在通电后提供强大的电磁力，紧固的吸附成形工具，加强对成形工具的固定，保障在加工过程中成形工具稳定性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明整体结构示意图；
18.图2是本发明正视图；
19.图3是本发明沿图2中a-a线剖面示意图；
20.图4是本发明沿图2中b-b线剖面示意图；
21.图5是本发明图3中a处放大示意图；
22.图6是本发明带线圈夹紧头在安装套筒周向分布示意图；
23.图7是本发明安装成形工具后结构示意图；
24.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
25.1、安装架；11、底座；12、刀柄；13、输入口；14、控制块；2、夹紧装置；21、安装套筒；22、松紧机构；221、松紧舵机；222、牵引盘；223、松紧槽；224、松紧杆；23、夹紧机构；231、松紧仓；232、夹紧块；233、带线圈夹紧头；24、夹紧仓；241、探测传感器；242、绝缘垫；25、底板；26、导向孔；3、成形工具。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例1
28.参阅图1至图7所示，一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，包括安装架1、夹紧装置2和成形工具3，其特征在于：所述安装架1包括底座11、固定安装在底座11顶部的刀柄12、设置在底座11侧端的输入口13和控制块14；所述夹紧装置2包括固定连接底座11下端的安装套筒21、固定安装在安装套筒21内部的松紧机构22和夹紧机构23、设置在安装套筒21内部中间位置的夹紧仓24、固定安装在安装套筒21底部的底板25、设置在底板25中部与夹紧仓24联通的导向孔26；所述成形工具3穿过导向孔26安装在夹紧装置2内部。
29.所述刀柄12利用螺栓与机床主轴固定连接。保证整个夹具系统能够随主轴运动而运动。
30.所述输入口13与外部电源线相连；所述控制块14内部设置有控制单元和计时器、表面设置有控制按钮。实现自动处理电性连接至控制块14元器件的电信号，并根据电信号对元器件进行相应的自动控制。
31.所述松紧机构22包括固定安装在安装套筒21顶端内部的松紧舵机221、固定连接松紧舵机221输出端的牵引盘222、圆周等距分布在安装套筒21内部的多个松紧槽223、固定连接牵引盘222且滑槽连接松紧槽223的松紧杆224；所述松紧舵机221电性连接控制块14。能够实现对夹紧块232的位置进行主动调整，实现主动夹紧和放松，便于在更换成形工具3时，快速拆卸和快速固定成形工具3。
32.所述夹紧机构23包括等距圆周设置在安装套筒21中部且与夹紧仓24联通的松紧仓231、滑槽连接松紧仓231且固定连接松紧杆222末端的夹紧块232、等距分布在夹紧块231靠夹紧仓24侧的带线圈夹紧头233；带线圈夹紧头233电性连接至控制块14。保证在夹紧时能够从多方向对成形工具进行夹紧，确保成形工具和夹紧装置连接稳定性。
33.所述带线圈夹紧头233采用导磁性良好的金属材料制成。使带线圈夹紧头233在通电后具有高强度的电磁力，保证夹紧程度，提高夹紧成形工具后的稳定性。
34.所述夹紧仓24顶部侧壁设置有探测传感器241、固定安装在夹紧仓24内壁的绝缘垫242；红外传感器241电性连接至控制块14。可以实现监测成形工具3置入夹紧仓深度，保证成形工具3在夹紧固定前能够达到夹紧仓24的一定深度，避免成形工具3固定长度不够，影响加工精度和导致成形工具3脱落造成危险，同时能够在探测到成形工具3到达一定深度后，将信号反馈至控制块14，由控制块14自动控制启动夹紧机构23对成形工具3进行夹紧；
35.所述导向孔26主体呈圆台形，小端直径与夹紧仓24相同，所述导向孔26内壁固定安装有绝缘垫242。能够将成形工具3够快速沿导向孔进入到夹紧仓24内，实现快速安装成形工具3。
36.所述绝缘垫242采用耐高温高压的绝缘材料制成。实现在工作过程中防止电流流入机床，对成形工具3和加工件造成破坏，对操作人员造成损伤。
37.实施例2
38.本实施例对本发明如何进行自主判断成形工具安装位置及选用传感器类型和判断标准做具体如下所述：
39.本发明所述探测传感器241采用红外传感器或超声波传感器，能够实现对成形工具安装端顶部进行探测，实现对成形工具安装是否到位进行判断；即当成形工具安装端顶部越过探测传感器241后即可对成形工具进行夹紧。
40.实施例3
41.本发明的使用方法如下：
42.s1、使用本装置时，首先将刀柄12利用螺栓与机床主轴固定连接；然后将外部电源线连接至输入口13，实现对控制块14、松紧舵机221、带线圈夹紧头233和探测传感器241等用电元器件提供电源，再根据所使用成形工具3夹紧端大小通过控制块14上的控制按钮设置松紧舵机221行程，保证能够夹紧成形工具3；完成装置使用前准备。
43.s2、此时通过操作控制块14上的控制按钮启动装置，使装置内部的探测传感器241通电，进入工作状态；此时将加工所需使用的成形工具3通过导向孔26安装到夹紧装置2内的夹紧仓24内部，当成形工具3安装端顶部越过探测传感器241后，探测传感器241将信号通过电信号的形式输送到控制块14，然后有控制块14上的控制单元处理反馈信息，根据反馈信息自动控制松紧舵机221动作，实现将固定连接松紧杆222末端的夹紧块231靠夹紧仓24，使夹紧块231上的带线圈夹紧头233紧贴成形工具外壁；此时在控制块14内部的计时器作用下，在松紧舵机221通电一段时间后，带线圈夹紧头233自动通电并断开松紧舵机221的供电，此时带线圈夹紧头233产生高强度的电磁力，紧固吸附成形工具3；完成成形工具3安装。
44.s3、此时通过设置在导向孔26内壁和夹紧仓24内壁的绝缘垫242，可以实现防止漏电时电流流入机床，影响加工进程和对操作人员造成损伤；加强装置的使用安全性。
45.s4、当需要更换成形工具3时，操作人员首先将机床主轴停止，然后手动按压控制块14上的控制按钮，实现对带线圈夹紧头233进行手动断电，使其失去电磁力，在计时器作用下，带线圈夹紧头233断电后，自动给松紧舵机221提供反向电流，使松紧舵机221反转，将夹紧块231远离夹紧仓24，即可拆卸原有成形工具3，然后将所需使用的成形工具3根据s2中的操作进行安装；即可完成更换成形工具。

技术特征：
1.一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，包括安装架(1)、夹紧装置(2)和成形工具(3)，其特征在于：所述安装架(1)包括底座(11)、固定安装在底座(11)顶部的刀柄(12)、设置在底座(11)侧端的输入口(13)和控制块(14)；所述夹紧装置(2)包括固定连接底座(11)下端的安装套筒(21)、固定安装在安装套筒(21)内部的松紧机构(22)和夹紧机构(23)、设置在安装套筒(21)内部中间位置的夹紧仓(24)、固定安装在安装套筒(21)底部的底板(25)、设置在底板(25)中部与夹紧仓(24)联通的导向孔(26)；所述成形工具(3)穿过导向孔(26)安装在夹紧装置(2)内部。2.根据权利要求1所述的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，其特征在于：所述刀柄(12)利用螺栓与机床主轴固定连接。3.根据权利要求1所述的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，其特征在于：所述输入口(13)与外部电源线相连；所述控制块(14)内部设置有控制单元和计时器、表面设置有控制按钮。4.根据权利要求1所述的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，其特征在于：所述松紧机构(22)包括固定安装在安装套筒(21)顶端内部的松紧舵机(221)、固定连接松紧舵机(221)输出端的牵引盘(222)、圆周等距分布在安装套筒(21)内部的多个松紧槽(223)、固定连接牵引盘(222)且滑槽连接松紧槽(223)的松紧杆(224)；松紧舵机(221)电性连接控制块(14)。5.根据权利要求1所述的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，其特征在于：所述夹紧机构(23)包括等距圆周设置在安装套筒(21)中部且与夹紧仓(24)联通的松紧仓(231)、滑槽连接松紧仓(231)且固定连接松紧杆(222)末端的夹紧块(232)、等距分布在夹紧块(231)靠夹紧仓(24)侧的带线圈夹紧头(233)；带线圈夹紧头(233)电性连接至控制块(14)。6.根据权利要求5所述的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，其特征在于：所述带线圈夹紧头(233)采用导磁性良好的金属材料制成。7.根据权利要求1所述的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，其特征在于：所述夹紧仓(24)顶部侧壁设置有探测传感器(241)、固定安装在夹紧仓(24)内壁的绝缘垫(242)；红外传感器(241)电性连接至控制块(14)。8.根据权利要求1所述的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，其特征在于：所述导向孔(26)主体呈圆台形，小端直径与夹紧仓(24)相同，所述导向孔(26)内壁固定安装有绝缘垫(242)。9.根据权利要求7所述的一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，其特征在于：所述绝缘垫(242)采用耐高温高压的绝缘材料制成。

技术总结
本发明公开了一种电辅助热渐进成形快换刀夹具系统，包括安装架、夹紧装置和成形工具，其特征在于：所述安装架包括底座、安装在底座顶部的刀柄、设置在底座侧端的输入口和控制块；所述夹紧装置包括连接底座下端的安装套筒、安装在安装套筒内部的松紧机构和夹紧机构、设置在安装套筒内部中间位置的夹紧仓、安装在安装套筒底部的底板、设置在底板中部与夹紧仓联通的导向孔；所述成形工具穿过导向孔安装在夹紧装置内部。本发明结构简单，操作容易，能够在更换成形工具时保证成形工具安装到位，并自动进行夹紧；实现快速安装，通过手动按动按钮，能够主动放松对成形工具的夹紧力，实现快速拆卸，实现成形工具的快速更换。实现成形工具的快速更换。实现成形工具的快速更换。


技术研发人员：李正芳 高正源 安治国 孙鹏飞
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/20