[发明专利]一种磁流变液随动支撑方法

摘要

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。

主权项

1.一种磁流变液随动支撑方法，其特征是，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)设计为阶梯形状，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 填充磁流变液将薄壁件(12)放置到夹具体(14)上，用薄壁件螺栓组件(13)完成装夹，则薄壁件(12)与夹具体(14)间形成空腔；磁流变液(15)经阀门(18)和入口通道(14a)被注入至空腔；透明观测管(16)通过流出通道(14b)与空腔连通，透明观测管(16)设置了填满线(16a)和警示线(16b)，填满线(16a)略高于薄壁件(12)的下表面，警示线(16b)与薄壁件(12)上表面齐平；当磁流变液(15)的液面到达填满线(16a)时，关闭阀门(18)停止填充，并利用密封圈(17)完成密封；最终实现磁流变液可靠填充；第三步 励磁磁场调控首先，按照支撑力F反算出磁流变液所需屈服应力τ1，式中，R为铣刀半径，h为磁流变液厚度，τ1为屈服应力，η为粘性系数，v为挤压速度；利用屈服应力τ1反算励磁磁场强度H，τ1＝271700CΦ1.5239Tanh(6.33×10‑6H)  (2)式中，Tanh为双曲正切函数，C为磁流变液系数，Φ为磁性颗粒体积分数；然后，利用励磁磁场强度H解算励磁电流I，式中，N为线圈匝数，Le为电磁铁下表面到磁流变液上表面的距离；通过调控励磁电流I改变励磁磁场强度H，以满足所需支撑力F要求；第四步磁流变液随动支撑控制借助转接工装(11)，利用主轴箱螺栓组件(10)将随动励磁装置I连接到主轴箱(9)上；随动励磁装置I被数控驱动至薄壁件(12)上方的工位1；励磁线圈(3)通电后产生励磁磁场，工位1对应空腔内的局部磁流变液励磁固化，固化后的磁流变(15a)实现对薄壁件(12)工位1处支撑；随动励磁装置I被数控驱动至薄壁件(12)上方的工位2，其间励磁线圈(3)保持通电，则励磁磁场随动至工位2；因工位1处励磁磁场消失，其对应空腔内的局部磁流变液卸磁松弛，而工位2对应空腔内的局部磁流变液励磁固化，进而实现了对薄壁件(12)的随动支撑控制。