CN110076596A - 复合材料层合板铣削加工专用夹具 - Google Patents

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刘冬生
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Abstract

本发明公开了一种复合材料层合板铣削加工专用夹具，用于解决现有铣削加工专用夹具实用性差的技术问题。技术方案是由底座、酚醛树脂块、4个支撑螺栓、4个大垫片、4个压紧螺栓、4个压板、4个T型螺母、4个小垫片、4个酚醛树脂压头、4个压头连接螺栓和4个支撑螺栓组成。酚醛树脂块支撑层合板，酚醛树脂压头压紧层合板，在保证夹紧层合板的同时能保护复合材料层合板表面无压痕；采用具有良好的铣削加工性能酚醛树脂支撑层合板能够极大限度减小了铣刀切入支撑物对切削过程产生的影响。克服了现有专用夹具无法从已受损脆性复合材料试件中加工出微小试验件的不足，且适用范围广，提高了脆性小尺寸复合材料试件切削加工的表面质量，降低了成本。

Description

复合材料层合板铣削加工专用夹具
技术领域
本发明涉及一种铣削加工专用夹具，特别是涉及一种复合材料层合板铣削加工专用夹具。
背景技术
纤维增强树脂基复合材料具有高的比强度、比刚度，使其在航空、航天、航海和汽车产业等领域得到广泛应用。然而，纤维增强树脂基复合材料在使用过程中不可避免地会遭受外来物的冲击，因此，对纤维增强树脂基复合材料低速冲击内部损伤进行高精度检测并对损伤特性进行分析则显出了重要的工程应用价值。
复合材料损伤检测包括无损检测和有损检测。无损检测虽然可以在保持试件完好的情况下对试件内部损伤进行探测，但是其能够获取的损伤信息非常有限。有损检测则需要对损伤后试件进行切割，得到含损伤的微小试验块，然后对试验块进行如计算机断层扫描，断面电子显微分析等高精度损伤探测与观测，为后续深入分析试件内部损伤的发生及扩展提供支持。
纤维增强树脂基复合材料属于脆性材料，受低速冲击后内部分层严重，对其进行有损检测，如计算机断层扫描，断面电子显微分析等，需要将试件切割成尺寸不超过10mm×5mm，或者尺寸尽可能小的试验块以达到期望的分辨率；同时，受设备仪器的限制，试验块尺寸过大无法放入检测设备，通常需要检测的试验块尺寸不能超过10mm×10mm；而适用于复合材料切削的金刚石涂层刀具，其直径通常为Φ10mm，要从尺寸为150mm×100mm的低速冲击后试验件上横穿受冲击点，切割出尺寸不超过10mm×5mm的小试验块；同时还必须保证尽可能不引入新的损伤，以免对损伤检测结果造成干扰。以上这些特点对纤维增强树脂基复合材料受低速冲击后试件的装夹提出了相当高的要求。
在加工时，需要依靠夹具确保受冲击后的试验件处于正确的位置与夹紧，并防止在加工过程中由于切削力、振动导致夹具松动引起位置改变甚至试件破碎。现有复合材料加工通常采用侧铣，钻削等方式，且加工尺寸较大，采用传统的切削加工夹具即可。
专利“用于钻铣削加工碳纤维复合材料的专用夹具”公开了一种用于钻铣削加工碳纤维复合材料的专用夹具。夹具由三个部分组成：切削角度调节装置、板长调节装置和板厚调节装置。通过左压板，右压板，左夹具体和右夹具体对碳纤维复合材料试件进行悬空夹持和固定。因此，需要单独加工出专用的左、右压板和左、右夹具体，才能进行复合材料试件侧铣。且该夹具对试件无底部支撑，故无法加工微小的脆性复合材料试件。
因此，从已受损的脆性复合材料试件上切割出尺寸微小的试验块，同时须保证试件不受损，必须开发出专用夹具，以保证加工质量，提高加工效率。
发明内容
为了克服现有铣削加工专用夹具实用性差的不足，本发明提供一种复合材料层合板铣削加工专用夹具。该专用夹具由底座、酚醛树脂块、4个支撑螺栓、4个大垫片、4个压紧螺栓、4个压板、4个T型螺母、4个小垫片、4个酚醛树脂压头、4个压头连接螺栓和4个支撑螺栓组成。酚醛树脂块支撑层合板，酚醛树脂压头压紧层合板，在保证夹紧层合板的同时能保护复合材料层合板表面无压痕；采用具有良好的铣削加工性能酚醛树脂支撑层合板能够极大限度减小了铣刀切入支撑物对切削过程产生的影响。克服了现有专用夹具无法从已受损脆性复合材料试件中加工出微小试验件的不足，且适用范围广，提高了脆性小尺寸复合材料试件切削加工的表面质量，降低了成本，提高了生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合材料层合板铣削加工专用夹具，其特点是由底座1、酚醛树脂块2、4个支撑螺栓、4个大垫片、4个压紧螺栓、4个压板、4个T型螺母、4个小垫片、4个酚醛树脂压头、4个压头连接螺栓和4个支撑螺栓组成。
所述底座1上开有横向和纵向分布的标准T型槽，用于放置与压紧螺栓配合的T型螺母；底座1中心开有矩形槽，用于放置支撑复合材料层合板3的酚醛树脂块2；矩形槽的长和宽尺寸与复合材料层合板3尺寸相同，深度低于所放置的酚醛树脂块2的高度，酚醛树脂块2放入后上表面高于所述底座1上表面。底座1四角均开有半槽，整个底座1通过外部压板安装于铣床工作台上。
第一压板7、第二压板16、第三压板24和第四压板31将复合材料层合板3与酚醛树脂块2压紧在底座1上。第一压板7、第二压板16、第三压板24和第四压板31的前端开有通孔，第一压头连接螺栓11、第二压头连接螺栓18、第三压头连接螺栓26和第四压头连接螺栓29分别穿过第一小垫片9、第二小垫片17、第三小垫片25和第四小垫片28以及通孔，与第一酚醛树脂压头10、第二酚醛树脂压头19、第三酚醛树脂压头27和第四酚醛树脂压头30上的内螺纹配合。
第一压板7、第二压板16、第三压板24和第四压板31的后端开有螺纹孔，分别与第一支撑螺栓4、第二支撑螺栓12、第三支撑螺栓20和第四支撑螺栓35配合，实现压板的支撑。
第一压紧螺栓6、第二压紧螺栓14、第三压紧螺栓21和第四压紧螺栓33先分别穿过第一大垫片5、第二大垫片15、第三大垫片22和第四大垫片32，再分别穿过第一压板7、第二压板16、第三压板24和第四压板31上的U型通孔，与第一T型螺母8、第二T型螺母13、第三T型螺母23和第四T型螺母34配合。四个T型螺母放置在底座1的T型槽内。拧紧压紧螺栓，实现复合材料层合板3的夹紧。改变T型螺母在底座1上T型槽中的位置以及压紧螺栓在U型通孔中的位置，能够改变酚醛树脂压头在复合材料层合板上表面压紧位置，实现复合材料层合板不同位置装夹要求。
本发明的有益效果是：该专用夹具由底座、酚醛树脂块、4个支撑螺栓、4个大垫片、4个压紧螺栓、4个压板、4个T型螺母、4个小垫片、4个酚醛树脂压头、4个压头连接螺栓和4个支撑螺栓组成。酚醛树脂块支撑层合板，酚醛树脂压头压紧层合板，在保证夹紧层合板的同时能保护复合材料层合板表面无压痕；采用具有良好的铣削加工性能酚醛树脂支撑层合板能够极大限度减小了铣刀切入支撑物对切削过程产生的影响。克服了现有专用夹具无法从已受损脆性复合材料试件中加工出微小试验件的不足，且适用范围广，提高了脆性小尺寸复合材料试件切削加工的表面质量，降低了成本，提高了生产效率。
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是本发明复合材料层合板铣削加工专用夹具的结构示意图。
图2是本发明复合材料层合板铣削加工专用夹具的结构爆炸图。
图中，1-底座，2-酚醛树脂块，3-复合材料层合板，4-第一支撑螺栓，5-第一大垫片，6-第一压紧螺栓，7-第一压板，8-第一T型螺母，9-第一小垫片，10-第一酚醛树脂压头，11-第一压头连接螺栓，12-第一支撑螺栓，13-第二T型螺母，14-第二压紧螺栓，15-第二大垫片，16-第二压板，17-第二小垫片，18-第二压头连接螺栓，19-第二酚醛树脂压头，20-第三支撑螺栓，21-第三压紧螺栓，22-第三大垫片，23-第三T型螺母，24-第三压板，25-第三小垫片，26-第三压头连接螺栓，27-第三酚醛树脂压头，28-第四小垫片，29-第四压头连接螺栓，30-第四酚醛树脂压头，31-第四压板，32-第四大垫片，33-第四压紧螺栓，34-第四T型螺母，35-第四支撑螺栓。
具体实施方式
以下实施例参照图1～2。
本发明复合材料层合板铣削加工专用夹具由底座1，酚醛树脂块2，4个支撑螺栓，4个大垫片，4个压紧螺栓，4个压板，4个T型螺母，4个小垫片，4个酚醛树脂压头，4个压头连接螺栓，4个支撑螺栓组成。
所述底座1上开有横向和纵向分布的标准T型槽，用于放置与压紧螺栓配合的T型螺母；底座1中心开有矩形槽，用于放置支撑复合材料层合板3的酚醛树脂块2；矩形槽的长和宽尺寸与复合材料层合板3尺寸相同，深度低于所放置的酚醛树脂块2的高度，以保证酚醛树脂块2放入后上表面高于所述底座1上表面。底座1四角均开有半槽，可使整个底座1通过外部压板安装于铣床工作台上。
所述压板前端开有通孔，压头连接螺栓穿过小垫片和压板前端通孔与酚醛树脂压头配合，实现酚醛树脂压头与压板的固定连接；压板中间开有U型通孔，压紧螺栓通过大垫片和U型通孔与T型螺母配合，T型螺母置于底座1的T型槽中；压板后端开有螺纹孔，支撑螺栓与该螺纹孔配合，实现压板的支撑。
改变T型螺母在底座1上T型槽中的位置以及压紧螺栓在U型通孔中的位置，可以改变酚醛树脂压头在复合材料层合板上表面压紧位置。
第一压板7,第二压板16,第三压板24,第四压板31将复合材料层合板3与酚醛树脂块2压紧在底座1上。第一压板7,第二压板16,第三压板24,第四压板31的前端开有通孔，第一压头连接螺栓11,第二压头连接螺栓18,第三压头连接螺栓26,第四压头连接螺栓29分别穿第一小垫片9,第二小垫片17,第三小垫片25，第四小垫片28和通孔，分别与第一酚醛树脂压头10,第二酚醛树脂压头19,第三酚醛树脂压头27,第四酚醛树脂压头30上的内螺纹配合。
第一压板7,第二压板16,第三压板24,第四压板31的后端开有螺纹孔，分别与第一支撑螺栓4，第二支撑螺栓12，第三支撑螺栓20，第四支撑螺栓35配合，实现压板的支撑。
第一压紧螺栓6，第二压紧螺栓14，第三压紧螺栓21，第四压紧螺栓33先分别穿过第一大垫片5，第二大垫片15，第三大垫片22，第四大垫片32，再分别穿过第一压板7,第二压板16,第三压板24,第四压板31上的U型通孔，与第一T型螺母8，第二T型螺母13，第三T型螺母23，第四T型螺母34配合。四个T型螺母放置在底座1的T型槽内。拧紧压紧螺栓，实现复合材料层合板3的夹紧。改变T型螺母在底座1上T型槽中的位置以及压紧螺栓在U型通孔中的位置，可以改变酚醛树脂压头在复合材料层合板上表面压紧位置，以实现复合材料层合板不同位置装夹要求。

Claims (1)

1.一种复合材料层合板铣削加工专用夹具，其特征在于：由底座(1)、酚醛树脂块(2)、4个支撑螺栓、4个大垫片、4个压紧螺栓、4个压板、4个T型螺母、4个小垫片、4个酚醛树脂压头、4个压头连接螺栓和4个支撑螺栓组成；
所述底座(1)上开有横向和纵向分布的标准T型槽，用于放置与压紧螺栓配合的T型螺母；底座(1)中心开有矩形槽，用于放置支撑复合材料层合板(3)的酚醛树脂块(2)；矩形槽的长和宽尺寸与复合材料层合板(3)尺寸相同，深度低于所放置的酚醛树脂块(2)的高度，酚醛树脂块(2)放入后上表面高于所述底座(1)上表面；底座(1)四角均开有半槽，整个底座(1)通过外部压板安装于铣床工作台上；
第一压板(7)、第二压板(16)、第三压板(24)和第四压板(31)将复合材料层合板(3)与酚醛树脂块(2)压紧在底座(1)上；第一压板(7)、第二压板(16)、第三压板(24)和第四压板(31)的前端开有通孔，第一压头连接螺栓(11)、第二压头连接螺栓(18)、第三压头连接螺栓(26)和第四压头连接螺栓(29)分别穿过第一小垫片(9)、第二小垫片(17)、第三小垫片(25)和第四小垫片(28)以及通孔，与第一酚醛树脂压头(10)、第二酚醛树脂压头(19)、第三酚醛树脂压头(27)和第四酚醛树脂压头(30)上的内螺纹配合；
第一压板(7)、第二压板(16)、第三压板(24)和第四压板(31)的后端开有螺纹孔，分别与第一支撑螺栓(4)、第二支撑螺栓(12)、第三支撑螺栓(20)和第四支撑螺栓(35)配合，实现压板的支撑；
第一压紧螺栓(6)、第二压紧螺栓(14)、第三压紧螺栓(21)和第四压紧螺栓(33)先分别穿过第一大垫片(5)、第二大垫片(15)、第三大垫片(22)和第四大垫片(32)，再分别穿过第一压板(7)、第二压板(16)、第三压板(24)和第四压板(31)上的U型通孔，与第一T型螺母(8)、第二T型螺母(13)、第三T型螺母(23)和第四T型螺母(34)配合；四个T型螺母放置在底座(1)的T型槽内；拧紧压紧螺栓，实现复合材料层合板(3)的夹紧；改变T型螺母在底座(1)上T型槽中的位置以及压紧螺栓在U型通孔中的位置，能够改变酚醛树脂压头在复合材料层合板上表面压紧位置，实现复合材料层合板不同位置装夹要求。
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