CN110524276B

CN110524276B - 用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统

Info

Publication number: CN110524276B
Application number: CN201910735477.7A
Authority: CN
Inventors: 张建富; 冯平法; 阿曼沙; 马恪; 吴志军; 郁鼎文
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: CN110524276A

Abstract

本发明公开了一种用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统，包括：夹具体，用于装夹蜂窝复合材料；固持装置，用于固定蜂窝复合材料；定位杆组，定位杆组包括多根定位杆，多个多根定位杆与蜂窝复合材料蜂格对应设置，以装夹蜂窝复合材料。该系统用于实现蜂窝复合材料加工的高精度、高灵活性、高稳定夹持，可以灵活、简便的固定和拆卸蜂窝复合材料，固定、拆卸周期短，固定精度高、稳定性好，且广泛的适用于复杂轮廓或大尺寸工件，且极大的增大夹具与工件的接触面积，从而提供足够的支撑力，并保证固定精度，有效解决现有装夹装置对于蜂窝复合材料的装夹效率和精度不高的问题，灵活便捷，简单易实现。

Description

用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统

技术领域

本发明涉及蜂窝复合材料的加工技术领域，特别涉及一种用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统。

背景技术

蜂窝复合材料因其具有良好的比强度、比刚度等优异性能而广泛用于航空航天承力结构中。在蜂窝复合材料加工时，不仅要求高精度和高加工效率，还需要避免出现加工缺陷，以免蜂窝复合材料夹层结构失效，夹持方法不当是影响加工效率和精度的关键因素之一。

常见的蜂窝复合材料由于特殊的结构，具有薄壁，柔性、脆性结构等问题，并在承受侧向力时极易发生形变，带来了复杂的固持问题。常见的固持方式(如在底部用胶固定)容易带来较大的悬臂高度，且由于夹持面积小，导致夹持力较低，使得加工中出现蜂格弯曲、剪切和压缩，进而导致蜂格出现裂痕和损坏，难以保证加工精度和加工稳定性。另外，如采用聚乙二醇熔融法固持时，加工后去除聚乙二醇复杂，导致加工效率低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统，该系统可以用于实现蜂窝复合材料加工的高精度、高灵活性、高稳定夹持，有效解决现有装夹装置对于蜂窝复合材料的装夹效率和精度不高的问题，灵活便捷，简单易实现。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统，包括：夹具体，用于装夹蜂窝复合材料；固持装置，用于固定所述蜂窝复合材料；定位杆组，所述定位杆组包括多根定位杆，所述多根定位杆与所述蜂窝复合材料蜂格对应设置，以装夹所述蜂窝复合材料。

本发明实施例的用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统，用于实现蜂窝复合材料加工的高精度、高灵活性、高稳定夹持，可以灵活、简便得固定和拆卸蜂窝复合材料，固定、拆卸周期短，固定精度高、稳定性好，且广泛的适用于复杂轮廓或大尺寸工件，且极大的增大夹具与工件的接触面积，从而提供足够的支撑力，并保证固定精度，有效解决现有装夹装置对于蜂窝复合材料的装夹效率和精度不高的问题，灵活便捷，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述夹具体包括：第一类支撑架和第二类支撑架，底座，所述底座具有连接孔槽、第一类装卡槽、第二类装卡槽和对刀块的长方形板，其中，通过所述连接孔槽与机床工作台进行连接，所述第一类支撑架的底面设置有第一螺孔，所述第一类支撑架与所述第一类装卡槽宽度一致，以通过所述第一类装卡槽固定于所述底座上，且所述第二类支撑架底面设有第二螺孔，所述第二类支撑架与所述第二类装卡槽宽度一致，以通过所述第二类装卡槽固定于所述底座上。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一类支撑架具有至少三个不同高度且互不干涉的插槽和/或平台。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第二类支撑架上设置有与所述第一类支撑架上的插槽或平台高度一致的至少三组螺孔。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述固持装置包括：至少一块定位支撑板，所述定位支撑板为带有多组和蜂窝类似孔的第一长方体板件，且所述定位支撑板上的孔位置与所述蜂窝复合材料的蜂格排列方式一致，所述定位支撑板上的孔数量小于或等于所述蜂窝复合材料的蜂格数量，所述定位支撑板上的孔直径小于所述蜂窝复合材料的蜂格内径；夹紧调整板，所述夹紧调整板为带有多组与蜂窝类似孔的第二长方体板件，所述夹紧调整板的孔分布与定位支撑板一致，所述夹紧调整板的孔直径大于所述蜂窝复合材料的蜂格内径；驱动装置，用于控制所述夹紧调整板夹紧和调整所述定位杆的高度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述至少一块定位支撑板包括第一定位支撑板和第二定位支撑板时，所述夹紧调整板和第一定位支撑板、所述第二定位支撑板同时打孔，所述第一定位支撑板和所述第二定位支撑板分别固定在所述第一类支撑架的上方和下方插槽或平台，并由旋合在所述第二类支撑架上的螺钉调整所述第一定位支撑板和所述第二定位支撑板的横向位置对齐，所述夹紧调整板安装在所述第一类支撑架的中间插槽或平台上，所述夹紧调整板由旋合在所述第二类支撑架上的驱动装置调整横向位置，与所述第一定位支撑板和所述第二定位支撑板对齐，并在所述定位杆组完成材料安装后，通过所述驱动装置进行夹紧。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述至少一块定位支撑板为第三定位支撑板时，通过在所述底座上打孔配合所述第三定位支撑板进行定位。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述定位杆组包括多根不同长度和规格的长杆组成，所述定位杆组的下端为圆柱形，与定位支撑板的孔成间隙配合，所述定位杆组的上端为多边形、圆柱形或梯形。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述蜂窝复合材料放置在所述定位支撑板上，并被所述定位杆组穿过，实现定位，且在装夹定位时，将所述蜂窝复合材料和所述定位支撑板、所述夹紧调整板对齐后插入所述定位杆组，或者将所述定位杆组插入所述定位支撑板和所述夹紧调整板后放置所述蜂窝复合材料。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述定位支撑板夹紧所述调整板，调整完成后，通过所述驱动装置调节所述定位支撑板的横向位置，夹紧工件材料。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的第一类支撑架、第二类支撑架和底座安装示意图；

图3为根据本发明实施例的支撑杆、定位支撑板、夹紧调整板安装示意图；

图4为根据本发明实施例的支撑杆、定位支撑板、夹紧调整板和蜂窝复合材料安装示意图。

附图标记说明：

用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统10、夹具体100、底座110、第一类支撑架120、第二类支撑架130、安装支撑架的螺钉140、固持装置200、至少一块定位支撑板(图中未具体标识)、第一定位支撑板211、第二定位支撑板212、第三定位支撑板(图中未具体标识)、夹紧调整板220、驱动装置(图中未具体标识)、螺钉240、刀架250、定位杆组300和蜂窝复合材料400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统。

图1是本发明一个实施例的用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统的结构示意图。

如图1所示，该用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统10包括：夹具体100、固持装置200和定位杆组300。

其中，夹具体100用于装夹蜂窝复合材料。固持装置200用于固定蜂窝复合材料。定位杆组300包括多根定位杆，多根定位杆与蜂窝复合材料蜂格对应设置，以装夹蜂窝复合材料。本发明实施例的系统10可以用于实现蜂窝复合材料加工的高精度、高灵活性、高稳定夹持，有效解决现有装夹装置对于蜂窝复合材料的装夹效率和精度不高的问题，灵活便捷，简单易实现。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，夹具体100包括：底座110、第一类支撑架120和第二类支撑架130。

其中，如图2所示，本发明实施例的系统10还包括：安装支撑架的螺钉140，螺钉旋合在支撑架上，并将支撑架固定在底板上。

具体而言，底座110是带有连接孔槽、第一类装卡槽、第二类装卡槽和对刀块的长方形板。底座110上的连接孔槽用于实现本发明与机床工作台的快速便捷安装。第一类支撑架120底面有螺孔，第一类支撑架120与底座110上的第一类装卡槽宽度一致，通过第一类装卡槽定位、螺钉140固定在底座上。第一类支撑架120有至少三个不同高度、互不干涉的插槽或平台。第二类支撑架130底面有螺孔，第二类支撑架130与底座110上的第二类装卡槽宽度一致，通过第二类装卡槽定位、螺钉140固定在底座110上。第二类支撑架130上有与第一类支撑架120上的插槽或平台高度一致的至少三组螺孔。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，固持装置200包括：至少一块定位支撑板(图中未具体标识)、夹紧调整板220、驱动装置(图中未具体标识)。

其中，如图3所示，本发明实施例的系统10还包括：刀架250，由于蜂窝材料较软，不利于对刀，因此，本发明实施例使用该对刀架来对刀。

定位支撑板为带有多组和蜂窝类似孔的第一长方体板件，且定位支撑板上的孔位置与蜂窝复合材料的蜂格排列方式一致，定位支撑板上的孔数量小于或等于蜂窝复合材料的蜂格数量，定位支撑板上的孔直径略小于蜂窝复合材料的蜂格内径；夹紧调整板220为带有多组与蜂窝类似孔的第二长方体板件，夹紧调整板220的孔分布与定位支撑板一致，夹紧调整板的孔直径略大于蜂窝复合材料的蜂格内径；驱动装置，用于控制夹紧调整板夹紧和调整定位杆的高度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，至少一块定位支撑板包括第一定位支撑板211和第二定位支撑板212时，夹紧调整板220和第一定位支撑板211、第二定位支撑板212同时打孔，从而保证孔的位置精度。第一定位支撑板211和第二定位支撑板212分别固定在第一类支撑架120的上方和下方插槽或平台，并由旋合在第二类支撑架130上的螺钉240调整第一定位支撑板211和第二定位支撑板212的横向位置对齐，夹紧调整板220安装在第一类支撑架120的中间插槽或平台上，夹紧调整板220由旋合在第二类支撑架130上的驱动装置调整横向位置，与第一定位支撑板211和第二定位支撑板212对齐，并在定位杆组300完成材料安装后，通过螺钉240实现夹紧的功能，或者，通过驱动装置进行夹紧。其中，驱动装置可以为螺纹旋合、电机等，用于夹紧和调整定位杆的高度

进一步地，在本发明的一个实施例中，至少一块定位支撑板为第三定位支撑板时，通过在底座上打孔配合第三定位支撑板进行定位。

可以理解的是，如图3所示，本发明实施例也可通过在底座110上打孔代替第二定位支撑板212，配合第一定位支撑板211进行定位。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，定位杆组300为由不同长度和规格的细长杆组成，定位杆组300为由不同长度和规格的细长杆组成，定位杆组300的下端为圆柱形，与定位支撑板商的孔成间隙配合；定位杆组300的上端为可以多边形，与蜂窝复合材料的蜂格成间隙配合，配合精度及间隙大小基于蜂窝复合材料400的加工精度确定定位支撑板；在要求精度不高或其他情况时，上端也可以为圆柱形，避免调节定位杆的角度；上端还可以是六边形一半的梯形，便于安装的同时可以使得定位杆与蜂窝复合材料是面接触的。蜂窝复合材料400放置在第一定位支撑板上211，并被定位杆组300穿过，完成定位。在装夹定位时，可先将蜂窝复合材料400和第一定位支撑板211、第二定位支撑板212、夹紧调整板220对齐，然后插入定位杆组300；也可以先将定位杆组300插入第一定位支撑板211、第二定为支撑板212和夹紧调整板220，然后放置蜂窝复合材料400。第一定位支撑板211、夹紧调整板220和第二定位支撑板212根据材料的大小、加工形状等需求定位杆组300的数量、各个定位杆组300的高度，调整完成后，通过第二类支架上120的螺钉240调节夹紧调整板220的横向位置，夹紧定位杆组300。定位杆组300高度的调整，可以采用手动的方法，也可通过驱动装置实现自动调整。

另外，对于大尺寸蜂窝复合材料400，第一定位支撑板211、第二定位支撑板212和夹紧调整板220可使用两套或多套的装夹系统10夹紧蜂窝复合材料400，先固定其中的一套装夹系统定位蜂窝复合材料400的位置，然后向不同方向移动其他的装夹系统，使得安装在不同装夹系统上的不同定位杆组300从不同方向接触并夹紧蜂窝复合材料400。根据不同尺寸与规格的蜂窝复合材料400，有相应尺寸的多种定位支撑板211、夹紧调整板220和定位杆组300。

综上，本发明对蜂窝复合材料加工的主要益处包括：

1)本发明将大大减少工件在夹具系统上的装卸时间，并具有更高精度，更小的悬臂高度，保证加工质量和精度，提高生产率。

2)本发明将解决固定蜂窝复合材料的问题，该技术可以广泛的用于薄壁，多孔结构材料的固定装夹。

3)本发明通过调节支撑杆的高度可以适应多样化的几何轮廓，在装夹时有更高的灵活性。

4)本发明的支撑杆将为工件的蜂格壁提供更多支撑，有助于解决细胞壁的挠曲和弯曲、加工过程中细胞的剪切和压缩、裂缝、内部结构损坏等问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

Claims

1.一种用于蜂窝复合材料的杆组式装夹系统，其特征在于，包括：

夹具体，用于装夹蜂窝复合材料，所述夹具体包括：第一类支撑架和第二类支撑架，底座，所述底座具有连接孔槽、第一类装卡槽、第二类装卡槽和对刀块的长方形板，其中，通过所述连接孔槽与机床工作台进行连接，所述第一类支撑架的底面设置有第一螺孔，所述第一类支撑架与所述第一类装卡槽宽度一致，以通过所述第一类装卡槽固定于所述底座上，且所述第二类支撑架底面设有第二螺孔，所述第二类支撑架与所述第二类装卡槽宽度一致，以通过所述第二类装卡槽固定于所述底座上；

固持装置，用于固定所述蜂窝复合材料，所述固持装置包括：至少一块定位支撑板，所述定位支撑板为带有多组和蜂窝类似孔的第一长方体板件，且所述定位支撑板上的孔位置与所述蜂窝复合材料的蜂格排列方式一致，所述定位支撑板上的孔数量小于或等于所述蜂窝复合材料的蜂格数量，所述定位支撑板上的孔直径小于所述蜂窝复合材料的蜂格内径；夹紧调整板，所述夹紧调整板为带有多组与蜂窝类似孔的第二长方体板件，所述夹紧调整板的孔分布与定位支撑板一致，所述夹紧调整板的孔直径大于所述蜂窝复合材料的蜂格内径；

定位杆组，所述定位杆组包括多根定位杆，所述多根定位杆与所述蜂窝复合材料蜂格对应设置，以装夹所述蜂窝复合材料；

驱动装置，用于控制所述夹紧调整板夹紧和调整所述定位杆的高度，其中，所述至少一块定位支撑板包括第一定位支撑板和第二定位支撑板，所述夹紧调整板和第一定位支撑板、所述第二定位支撑板同时打孔，所述第一定位支撑板和所述第二定位支撑板分别固定在所述第一类支撑架的上方和下方插槽或平台，并由旋合在所述第二类支撑架上的螺钉调整所述第一定位支撑板和所述第二定位支撑板的横向位置对齐，所述夹紧调整板安装在所述第一类支撑架的中间插槽或平台上，所述夹紧调整板由旋合在所述第二类支撑架上的驱动装置调整横向位置，与所述第一定位支撑板和所述第二定位支撑板对齐，并在所述定位杆组完成材料安装后，通过所述驱动装置进行夹紧。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一类支撑架具有至少三个不同高度且互不干涉的插槽和/或平台。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二类支撑架上设置有与所述第一类支撑架上的插槽或平台高度一致的至少三组螺孔。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一块定位支撑板为第三定位支撑板时，通过在所述底座上打孔配合所述第三定位支撑板进行定位。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位杆组包括多根不同长度和规格的长杆组成，所述定位杆组的下端为圆柱形，与定位支撑板的孔成间隙配合，所述定位杆组的上端为多边形或圆柱形。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述蜂窝复合材料放置在所述定位支撑板上，并被所述定位杆组穿过，实现定位，且在装夹定位时，将所述蜂窝复合材料和所述定位支撑板、所述夹紧调整板对齐后插入所述定位杆组，或者将所述定位杆组插入所述定位支撑板和所述夹紧调整板后放置所述蜂窝复合材料。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述定位支撑板夹紧所述调整板，调整完成后，通过所述驱动装置调节所述定位支撑板的横向位置，夹紧工件材料。