[发明专利]一种磁流变液随动支撑方法

说明书

本发明一种磁流变液随动支撑方法属于装夹技术领域，特别涉及一种磁流变随动支撑方法。该方法首先设计并组装随动励磁装置，在夹具体上安装薄壁件并形成空腔，向空腔内注入磁流变液。再通过控制励磁电流调控励磁磁场强度，控制磁流变液的支撑刚度，以满足不同薄壁件装夹刚性需求。在随动励磁条件下，使得磁流变液工作于挤压模式，可获得更高的弹性模量。通过对目标区域磁流变液实施随动励磁固化和卸磁松弛，实现对大型薄壁件随动支撑和柔性装夹。该方法的励磁磁场精确可控，磁流变液瞬时液固转换，保证了薄壁件磁流变随动支撑连续性和柔性，装夹可靠性好。

技术领域

本发明属于装夹技术领域，特别涉及一种磁流变液随动支撑方法。

背景技术

薄壁件被广泛应用于航空航天等领域的关键装备中，其上设计有尺寸和位置精度相对严格的复杂加工特征，而且往往要求等剩余壁厚或变壁厚。然而，由于该类零件具有壁薄、刚度差、面形复杂等特点，实现可靠装夹难度大。目前，针对薄壁件装夹，工程中可选的装夹方案主要包括靠模装夹、真空吸附装夹、点阵支撑装夹、镜像支撑装夹等。靠模装夹操作简单，由于成型后的薄壁件廓形误差较大(毫米级)，胎膜与薄壁件难以完全贴合，势必存在装夹缝隙；真空吸附相对平稳，但对于复杂面形薄壁结构，吸附可靠性差；点阵支撑适于敞开式薄壁件，但支撑点空隙区域往往呈悬空状态，易出现切削变形和振动，且装夹系统整体柔性较差；镜像支撑装夹是解决大型、超大型薄壁结构加工支撑的有效方案，但需要较大的支撑空间，且运动控制非常复杂。

磁流变液是一种形态可控的智能材料，其在常温下通过外加磁场能快速、可逆、连续地实现固-液可控转换。为此，利用磁流变液的流体特性柔性充填装夹间隙，并通过磁场调控实现加工目标区域的随动固化支撑，可为复杂薄壁件支撑装夹提供一种柔性解决方案。2016年，山东大学专利CN106514369A中，发明了“一种用于复杂曲面类薄壁件铣削的柔性夹具”，可实现加工颤振抑制。2017年，大连理工大学在专利CN106881609A中，发明了“一种薄壁平板磁流变液柔性支撑方法”，设计了阵列式励磁单元，实现了磁流变液于初始装夹状态下对缝隙的柔性充填，然而该方式不能实现随动支撑。

上述研究均未提及面向薄壁件可靠装夹的一种磁流变液随动支撑方法。

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，针对薄壁零件加工中的可靠装夹难题，发明了一种磁流变液随动支撑方法。该方法设计并组装具有可控励磁、冷却功能的随动励磁装置，通过控制励磁电流调控励磁磁场，以调控磁流变液的支撑刚度。将励磁装置安装至主轴，通过对目标区域磁流变液的随动励磁固化和卸磁松弛，实现薄壁件的磁流变随动支撑。该方法的励磁磁场精确可控，磁流变液瞬时液固转换，保证了薄壁件磁流变随动支撑连续性和柔性，装夹可靠性好。

本发明采用的技术方案是一种磁流变液随动支撑方法，该方法首先设计并组装随动励磁装置，在夹具体上安装薄壁件并形成空腔，向空腔内注入磁流变液；再通过控制励磁电流调控励磁磁场强度，控制磁流变液的支撑刚度，以满足不同薄壁件装夹刚性需求；通过对目标区域磁流变液实施随动励磁固化和卸磁松弛，实现对大型薄壁件随动支撑和柔性装夹；方法的具体步骤如下：

第一步 设计并组装随动励磁装置

随动励磁装置I由内壳1、外壳2、励磁线圈3三部分组成；内壳1为阶梯形状，使其与铣刀6、刀柄7和主轴8的轮廓相容；将励磁线圈3缠绕至内壳1上，形成励磁内核；再利用外壳上螺栓组件4和外壳下螺栓组件5把外壳2与内壳1连接在一起，冷却液经由内壳1上的流入通道1a进入励磁线圈3，并从外壳2上的流出通道2a流出，实现对励磁线圈3的冷却；

第二步 填充磁流变液