[发明专利]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

权利要求书

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）、第一齿轮（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）安装在安装基座（16）上；与上压紧装置（3）相连的下压紧装置（4）通过其上的第一平面轴承（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)通过固定V形块（11）、活动V型块（13）和可伸缩式短圆柱销（12）定位在底板（9）上并位于安装圆环（10）中，固定V形块（11）和可伸缩式短圆柱销（12）固定在底板（9）上，活动V型块（13）也安装在底板（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）；所述第一齿轮（8）由电机（7）驱动，电机（7）和主轴（1）均受控于信息处理器（15），第一齿轮（8）与下压紧装置（4）中的第二齿轮（41）相配合；上压紧装置（3）为圆环形结构，其上设有上连接孔（31），所述上连接孔（31）沿上压紧装置（3）的底面圆周方向均匀分布，上压紧装置（3）的外圆上设有压紧顶出凹槽（32）；所述下压紧装置（4）中有用于与第一齿轮（8）配合传动的第二齿轮（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）上表面转动的第一平面轴承（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；第一平面轴承（44）绕活动孔（43）周边布置；螺栓穿过上压紧装置（3）和下压紧装置（4）上对应的上连接孔（31）下连接孔（42）将两者相连。

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：所述电机（7）与第一齿轮（8）相连，并驱动第一齿轮（8）转动，电机（7）通过支架安装在安装基座（16）上。

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：所述可伸缩式短圆柱销（12）中有销柱基座（121）、安装孔（122）和短圆柱销（123），所述安装孔（122）用于将可伸缩式短圆柱销（12）固定在底板（9）上，所述短圆柱销（123）可伸出或收缩至销柱基座（121）中。

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：所述压板（14）中设计有连接孔（141）、防滑花纹（142）和第二平面轴承（143），所述连接孔（141）用于与自动夹紧机构（17）相连，所述防滑花纹（142）用于将上压紧装置（3）向上顶出时防滑，所述第二平面轴承（143）用于将上压紧装置（3）压紧在阀板（6）上时仍可使其转动，所述防滑花纹（142）工作时作用在压紧顶出凹槽（32）的上边上，所述第二平面轴承（143）工作时作用在压紧顶出凹槽（32）的下边上。

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：所述信息处理器（15）用于从搅拌摩擦加工设备系统中收集搅拌头（2）的运动轨迹数据并自动计算与搅拌头（2）运动相适应的下压紧装置（4）的转动速度，并通过电机（7）和第一齿轮（8）驱动下压紧装置（4）转动，使下压紧装置（4）中的活动孔（43）能够随着搅拌头（2）的运动与转动，同时根据搅拌头（2）新的运动位置进行反馈更新，以确定下压紧装置（4）的实时转动速度，从而确保搅拌头（2）的运动与下压紧装置（4）的转动同步，使搅拌头（2）可以在阀板（6）的不同位置上进行连续加工。

6.一种基于权利要求1所述的用于闸阀阀板表面搅拌摩擦加工的随动夹具的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第二齿轮和与电机相连的第一齿轮相啮合，随后用压板压紧上压紧装置的压紧顶出凹槽，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。