變剛度夾具裝卸過程中熱力特性轉變方法研究

尹海斌，李朝旭

(1.武漢理工大學 機電工程學院，湖北 武漢 430070；2.湖北省數字制造重點實驗室，湖北 武漢 430070)

電腦刺繡機在刺繡之前，布料需要繃直夾緊，目前刺繡廠商大多采用彈簧鋼夾具將布料夾緊在移框上。而彈簧鋼夾具的剛度較大，這就導致其拆卸比較困難。為了夾緊布料又要裝卸輕松，該夾具需要具備在夾緊與裝卸兩種狀態之間的切換功能。

為了實現這一目標，國內外學者做了很多相關性研究。徐志剛等設計了一種組合夾具[1]，通過控制機構的夾持力或位移來實現夾具的等效剛度變化；陳虹微等設計了液壓自動定心夾具[2]，通過調整流體的壓力來改變夾具夾緊松開狀態。這些設計存在結構復雜而力重比低、夾緊力要維持而耗能等問題。為解決這些問題，筆者研制了一種基于形狀記憶聚合物(shape memory polymer, SMP)的變剛度夾具[3]，但目前還沒有一種合適的熱力轉變裝置來實現便利化裝卸。

目前，對熱驅動的SMP材料的熱力轉變方式主要可以分為以下3種:①非接觸型[4]，該類型不需要直接接觸SMP表面或使用傳熱介質，使用光能或磁場等方式對SMP進行加熱；②直接接觸型[5]，其加熱元件與SMP表面直接接觸傳導熱量；③介質接觸型[6]，其通過加熱元件加熱傳熱介質，常用的介質接觸型加熱方式有水浴與空氣加熱的方式，再通過這些介質對SMP進行加熱。在本文的應用場景中，非接觸加熱型無需加熱介質，可以在極端條件下對多個SMP進行加熱，但是這種加熱方式需要特定材料配方的夾具，不屬于本文討論范圍?！?br>