[发明专利]一种薄壁平板磁流变液柔性支撑方法

说明书

本发明一种薄壁平板磁流变液柔性支撑方法属于薄壁件装夹技术领域，涉及一种薄壁平板磁流变液柔性支撑方法。该方法首先将薄壁平板装夹至阵列式可控励磁夹具上，并对薄壁平板可靠密封；然后，通过抽真空，构建薄壁平板与夹具体间真空负压环境，在设定外压下，实施磁流变液自动灌注；最后，通过多路开关控制位置编码的阵列式励磁单元，磁流变液励磁相变，完成励磁区域固化支撑。该方法中磁流变液励磁工作于挤压模式，弹性模量更高，保证了支撑刚性；磁场控制模块由阵列式励磁单元组成，通过对励磁单元位置编码，可实现单元、分区、整体等多模式励磁要求；可实现薄壁平板的柔性装夹。

技术领域

本发明属于薄壁件装夹技术领域，涉及一种薄壁平板磁流变液柔性支撑方法。

背景技术

薄壁件是航空航天高端装备上的典型件，其可靠装夹是保证材料高效去除和零件最终加工几何精度的核心环节。对面形较平缓的大型薄壁件，特别是近似于薄壁平板大都采用靠模装夹方式。然而，成型后的毛坯件存在较大面形误差，造成零件与胎模间不贴合，存在装夹间隙；而加工中产生的复杂应力变形，如零件胀形，又加剧了这一问题，甚至出现大面积“空洞”现象。在薄壁件加工中，大型压板、真空吸附等辅助手段被实际采用，对零件施以强力压紧或吸附，尽量让零件安装面与夹具支撑面强制贴合。然而，“松绑”后的薄壁件往往因应力重平衡而产生明显的弯扭变形，甚至导致零件报废。

磁流变液受外加磁场激励能迅速固化，在常温下即可轻松实现液-固相变互逆转换。因此，既可以利用磁流变液的流体特性柔性充填装夹间隙，又可以通过可控磁场实现局部或整体固化支撑。近年来，磁流变液已应用于磁流变阻尼、磁流变加工、磁流变驱动等领域，也有学者将其应用于零件柔性装夹。在这些应用中，磁流变液大多工作在阀模式或剪切模式。由于磁流变液剪切模量通常较低，特别对于零件装夹，其往往难以提供足够的支撑刚性。而，磁流变液挤压弹性模量可高出剪切模量1～2个数量级，为薄壁件高可靠柔性装夹提供了可行的方案选择。

2009年，袁胜等在专利《一种蒙皮类零件检验的固持装置》，申请号CN200910215311.9中，采用磁流变液作为支撑介质，通过永磁吸盘实现零件的整体支撑。励磁磁矢垂直于自重方向，磁流变液工作于剪切模式。2004年，张先舟等在专利《磁流变柔性夹具》，申请号CN02138468.1中提出了一种具有可变刚度的柔性表面的夹持装置，通过调节多路磁流变阀满足不同刚度、不同形状的夹持要求。

上述方法与装置均未提及基于挤压模式的一种薄壁平板磁流变液柔性支撑方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服上述方法的不足，针对薄壁平板与夹具支撑面难以紧密贴合致使装夹不可靠的难题，发明了一种薄壁平板磁流变液柔性支撑方法。该方法中，夹具支撑面上设计有等距分布的矩形截面凹槽，纵横正交，便于磁流变液顺畅流动和间隙填充；采用基于真空负压的自动灌注，保证了磁流变液的填充密实度；磁场控制模块由阵列式励磁单元组成，通过对励磁单元位置编码，可实现单元、分区、整体等多模式励磁要求；励磁磁矢方向平行于外加载荷方向，磁流变液工作于挤压模式，弹性模量更高，保证了支撑刚性。

本发明采用的技术方案是一种薄壁平板磁流变液柔性支撑方法，其特征是，支撑方法中，首先将薄壁平板装夹至阵列式可控励磁夹具上，并对薄壁平板可靠密封；然后，通过抽真空，构建薄壁平板与夹具体间真空负压环境，在设定外压下，实施磁流变液自动灌注；最后，通过多路开关控制位置编码的阵列式励磁单元，磁流变液励磁相变，完成励磁区域固化支撑；方法的具体步骤如下：

第一步设计并组装阵列式可控励磁夹具

阵列式可控励磁夹具由夹具体1、励磁单元阵列2、密封圈4、压边5、螺钉6组成；

所述夹具体1上加工有夹具凸台1h、梯形截面环槽1g、夹具支撑面1c、肋板顶面1d，在肋板顶面1d向下加工有若干个均布的方槽1a，在每个方槽1a的底面向下加工有导线出口孔1b，在夹具体1右侧面加工有通道1f；