带测力功能的夹具的制作方法

本发明涉及一种夹具，特别是涉及一种带测力功能的夹具。

背景技术：

文献“design,developmentandtestingofafour-componentmillingdynamometerforthemeasurementofcuttingforceandtorque,mechanicalsystemsandsignalprocessing,vol21(3),p1499-1511”公开了一种可以测量切削力的测力台。该测力台通过支撑测力台台面的8角应变环来测量切削力，测量切削力时，工件装夹在该测力台台面上，但受测力台台面尺寸限制，该测力台只能装夹比测力台台面尺寸小的工件。大型整体结构件尺寸较大，且结构复杂，刚度变化大，且多为薄壁结构，不能安装在测力台上进行切削力测量。但在其铣削加工过程中，由于装夹点位置选择不合理，或者切削参数选择不合理，导致铣削加工过程中工件发生较大变形，严重影响加工质量和效率。为了提高加工质量，需要对其加工过程中切削力进行测量，以用于加工过程控制，以及装夹布局、加工参数等优化。

技术实现要素：

为了克服现有夹具实用性差的不足，本发明提供一种带测力功能的夹具。该夹具包括底座和测力单元，所述的测力单元由v型座、pvdf压电片和v型块构成，v型座上有两个v型座斜面和安装螺纹孔，v型块的左端面有两个v型块斜面，v型块的右端面是圆柱形面，测力时，圆柱形面与被支撑的工件表面接触。螺钉通过v型块中的沉头通孔与螺纹孔配合，将v型块与v型座连为一体，并压紧pvdf压电片。所述的底座上有与测力单元配合的凹槽和导线槽，导线槽用于引出pvdf压电片的导线。所述的测力单元与底座上的凹槽过盈配合安装。本发明多个夹具同时使用，根据每个夹具在空间的位置，以及所测量力的大小和方向，通过力的合成，唯一确定作用在工件上切削力的大小和方向，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带测力功能的夹具，其特点是包括底座7和测力单元1，所述的测力单元1由v型座5、pvdf压电片3，4和v型块2构成，v型座5上有两个v型座斜面501，502和螺纹孔503，v型座斜面501，502与pvdf压电片3，4的一面配合安装。v型块2的左端面有两个v型块斜面201，202，v型块斜面201，202与pvdf压电片3，4的另一面配合安装，v型块2的右端面是圆柱形面，测力时，圆柱形面与被支撑的工件表面接触，v型块2上有贯穿的沉头通孔203。螺钉6通过v型块2中的沉头通孔203与v型座5上的螺纹孔503配合，将v型块2与v型座5连为一体，并压紧pvdf压电片3，4。所述的底座7上有与测力单元1配合的凹槽701和导线槽702，导线槽702用于引出pvdf压电片3，4的导线。所述的测力单元1与底座7上的凹槽701过盈配合安装。pvdf压电片3，4所在平面不平行。

本发明的有益效果是：该夹具包括底座和测力单元，所述的测力单元由v型座、pvdf压电片和v型块构成，v型座上有两个v型座斜面和安装螺纹孔，v型块的左端面有两个v型块斜面，v型块的右端面是圆柱形面，测力时，圆柱形面与被支撑的工件表面接触。螺钉通过v型块中的沉头通孔与螺纹孔配合，将v型块与v型座连为一体，并压紧pvdf压电片。所述的底座上有与测力单元配合的凹槽和导线槽，导线槽用于引出pvdf压电片的导线。所述的测力单元与底座上的凹槽过盈配合安装。本发明多个夹具同时使用，根据每个夹具在空间的位置，以及所测量力的大小和方向，通过力的合成，唯一确定作用在工件上切削力的大小和方向，实用性好。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明带测力功能的夹具的结构示意图。

图2是图1的装配爆炸示意图。

图3是图1另一方向的结构示意图。

图4是图3的a-a剖视图。

图中，1-测力单元，2-v型块，201，202-v型块斜面，203-沉头通孔，3，4-pvdf压电片，5-v型座，501，502-v型座斜面，503-螺纹孔，6-螺钉，7-底座，701-凹槽，702-导线槽。

具体实施方式

以下实施例参照图1～4。

本发明带测力功能的夹具，oo为整个夹具的中心线，测力单元1和通过过盈配合安装在底座7中。测力单元1包括v型块2，其右端面为与被支撑的工件表面接触的圆柱形面，左端面为两个与pvdf压电片3，4配合接触的v型块斜面201，202。v型块2具有贯穿其的沉头通孔203。v型座5，其上有两个与pvdf压电片3，4配合接触的v型座斜面501，502和安装螺纹孔503。螺钉6通过v型块2中的沉头通孔203与螺纹孔503配合，通过连接v型块2和v型座5，压紧pvdf压电片3，4。为了使pvdf压电片3，4工作在线性范围内，需要施加一定预压值以消除非线性接触间隙，这一过程通过扭矩扳手拧紧螺钉6实现。

底座7上有与测力单元1配合的凹槽701，以及用于引出pvdf压电片3，4导线的导线槽702。

ll为与中心线oo垂直的面，pvdf压电片3与ll平面所成的夹角为a，pvdf压电片4与ll平面所成的夹角为b，夹角a和b大小可以不同，夹角a和b角度在30°到45°之间为宜。

pvdf压电片3，4的所在平面不平行，它们通过v型块2和v型座5的约束作用在空间中呈现v型的位置关系。作用在圆柱形面上的接触力，通过v型块2传递到pvdf压电片3，4，pvdf压电片3，4受到的压力的大小与其输出电荷成正比，方向垂直于pvdf压电片3，4所在的平面。根据力的合成与分解，得到作用在圆柱形面上力的大小和方向。

本发明还提供一种测力方法。

提供若干个(至少3个)带测力功能的夹具；

将多个带测力功能的夹具的圆柱形面与被支撑结构接触，接触面应存在一定接触压力，该夹具可以测量由切削力引起的接触力变化。

根据每个带测力功能的夹具在空间的位置，以及所测量力的大小和方向，通过力的合成，可以唯一确定作用在工件上的切削力大小和方向。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种带测力功能的夹具，用于解决现有夹具实用性差的技术问题。技术方案是该夹具包括底座和测力单元，所述的测力单元由V型座、PVDF压电片和V型块构成，V型座上有两个V型座斜面和安装螺纹孔，V型块的左端面有两个V型块斜面，V型块的右端面是圆柱形面，测力时，圆柱形面与被支撑的工件表面接触。V型块与V型座连为一体并压紧PVDF压电片。所述的底座上有与测力单元配合的凹槽和导线槽，导线槽用于引出PVDF压电片的导线。所述的测力单元与底座上的凹槽过盈配合安装。本发明多个夹具同时使用，根据每个夹具在空间的位置，以及所测量力的大小和方向，通过力的合成，唯一确定作用在工件上切削力的大小和方向，实用性好。

技术研发人员：张定华;刘冬生;罗明;胡媛
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2018.11.27
技术公布日：2019.04.09