CN110562420B - 一种翼型板及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种翼型板，该翼型板整体为长条形结构，且该翼型板在垂直于自身长度方向的断面形状为翼型；所述翼型板长度方向上的一端为固定用的安装端，另一端为外侧端；其特征在于：所述翼型板整体由铝材料制得；所述翼型板的长度方向上位于所述安装端和外侧端之间的部分为中间部分，所述中间部分在垂直于该翼型板长度方向的断面的翼型形状和大小一致；所述安装端和外侧端在顺翼型板长度方向的投影均全部落在所述翼型形状的边缘所围成的区域内。本发明还公开了一种翼型板的加工工艺。本发明的技术方案能够帮助提高翼型板的加工效率，降低加工成本。

Description

一种翼型板及其加工工艺
技术领域
本发明属于水下装备用翼型板领域，具体涉及一种翼型板及其加工工艺。
背景技术
水下机器人（ROV）、水雷或潜航器均是一种水下装备。
目前现有技术中，采用在水下装备的外侧安装两个翼型板构成机翼的方式，来提升水下装备的机动性能和续航性能，实现精准快速的水下航行。
公告号为CN107985537A和CN109305312A的技术方案各自公开了一种装有机翼的潜航器，但是此种机翼仍存在以下不足之处：
通过其技术方案可看出，构成其机翼的翼型板呈现的结构是：靠近潜航器主体部分的翼型板的弦长较长，而该翼型板上远离潜航器主体部分的弦长则较短。这样的结构往往需要使用铸造工艺来生产加工，且在铸造完成后还需要利用机床来对铸件的表面进行切削或打磨，加工难度更大，且较为耗时。
基于此，申请人考虑设计一种更易于加工，加工效率更高的翼型板。并进一步设计一种更为高效的翼型板的加工工艺。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种更易于加工的翼型板。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种翼型板，该翼型板整体为长条形结构，且该翼型板在垂直于自身长度方向的断面形状为翼型；所述翼型板长度方向上的一端为固定用的安装端，另一端为外侧端；其特征在于：
所述翼型板整体由铝材料制得；
所述翼型板的长度方向上位于所述安装端和外侧端之间的部分为中间部分，所述中间部分在垂直于该翼型板长度方向的断面的翼型形状和大小一致；所述安装端和外侧端在顺翼型板长度方向的投影均全部落在所述翼型形状的边缘所围成的区域内。
同现有技术相比较，本发明的翼型板具有的优点是：
1、沿长度方向的断面形状不会渐变，整体形状更为为规整，易于采用机床（如：数控加工中心）进行加工。
2、由铝材料制得翼型板具有质轻的优点，能够降低水下装备的载重，从而降低航行能耗，帮助提高水下装备的续航性能。
3、本发明的翼型板克服了技术偏见
现有的水下装备（如：潜航器）的机翼在设计时都是仿制飞机机翼的设计理念设计，飞机机翼设计时都是靠近机体一端截面积更大，因为飞机在高速飞行时在考虑降低空气阻力的同时要考虑在高阻力下保证机翼自身结构强度。
本技术方案中，在水下装备上增设机翼（翼型板）后，没有将翼型板上靠近水下装备一端的横截面设计得更大，而是保持整个翼型板中间部分的截面形状和大小一致，是因为水下装备行驶速度低于飞机，翼型板所受力更小，能够保证结构功能和可靠性。与此同时，还能够降低加工难度和造价，获得更好的效益。
本发明进一步要解决的技术问题是：如何提供一种更为高效的翼型板的加工工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种翼型板的加工工艺，其特征在于：所述翼型板为上述翼型板，所述翼型板加工工艺包括以下步骤：
首先，采用热挤压工艺并通过铝材挤压机来完成加工；
随后，采用数控加工中心来加工所述翼型板的安装端和外侧端。
本方案的翼型板的结构较为规整，适于直接采用数控机床或数控加工中心直接进行加工，但是，如直接用车刀来加工成型翼型板的表面的话，这样不仅费车刀（导致加工成本更高），且加工时间也较长（影响加工效率的提升）。
本发明的翼型板的加工工艺，首先采用铝材挤压机来加工，能够快速且高效的加工出断面为翼型的长条板料，随后，利用仅需要利用数控加工中心来单独加工外侧端和安装端即可，这样可大幅提高加工效率，降低加工成本。
附图说明
图1为翼型的术语示意图。
图2为水下装备上安装有本发明翼型板的结构示意图。
图3为本发明翼型板的结构示意图。
图4为图3中I处放大图。
图5为本发明翼型板的结构示意图（不同于图3的视角）。
图6为图5中II处放大图。
图7为本发明翼型板的外侧端的正视图。
图8为图7中P-P剖视图。
图9为本发明翼型板加工工艺中采用的夹具的立体图。
图10为本发明翼型板加工工艺中采用的夹具的右视图。
图中标记为：
C（弦线）弦长；A前缘；B后缘；T厚度；
1翼型板：11安装端（111装配孔，112安装用凹槽），12外侧端（121插槽）；
夹具：21底座（211低台阶，212高台阶），22压块（221调节用凸起，222调节用条形孔）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图8所示，一种翼型板1，该翼型板1整体为长条形结构，且该翼型板1在垂直于自身长度方向的断面形状为翼型；所述翼型板1长度方向上的一端为固定用的安装端11，另一端为外侧端12；
所述翼型板1整体由铝材料制得；
所述翼型板1的长度方向上位于所述安装端11和外侧端12之间的部分为中间部分，所述中间部分在垂直于该翼型板1长度方向的断面的翼型形状和大小一致；所述安装端11和外侧端12在顺翼型板1长度方向的投影均全部落在所述翼型形状的边缘所围成的区域内。
本实施方式中，以翼型板1上靠近水下装备的一侧为内侧，远离水下装备的一侧为外侧。
实施时，所述铝材料为纯铝材料或含铝的合金材料。
其中，所述翼型板1的断面的翼型形状关于该翼型的弦线对称，且所述翼型板1的后缘具有一个与所述弦线相垂直的垂直平面。
上述垂直面的设置，可使得板料在装夹时能够与夹具的上对应的平面相接触，并形成可获得支承和定位效果更好的面接触结构。
其中，所述安装端11设置有多个装配孔111，各个所述装配孔111均为沿着该翼型板1的板厚方向贯穿。
上述装配孔111的设置，易于采用连接螺栓与螺母的连接件来实现快速可靠的装配固定。
其中，所述翼型板1上安装端11处的两个板面各自内凹形成有一个的安装用凹槽112，且该安装用凹槽112的槽底为装配平面，所述多个装配孔111开设在所述装配平面上。
上述安装用凹槽112的设置，不仅便于水下装备上对应的安装部位插入并实现准确的定位。
更进一步，安装用凹槽112的设置还便于水下装备上对应的安装部的外形面与翼型板1的安装用凹槽112周围的外侧面平滑过渡，有效降低水阻，优化巡航性能。
此外，上述安装用凹槽112的设置，还便于缩短连接螺栓的长度，降低重量，提升续航。
其中，所述安装用凹槽112槽底的所述装配平面为四边形，并使得所述安装用凹槽112具有四侧；所述安装用凹槽112的其中两侧处在前缘和在翼型板1长度方向内侧边缘且均为开口侧，所述安装用凹槽112的另外两侧为封闭侧面。
采用上述结构后，对应的，水下装备上对应的安装部位的结构呈横向的U型结构；这样一来，在装配时，即可方便快捷的将翼型板1的内侧端横向滑入并便捷的插入水下装备上对应的安装部位的U型结构内，提升装配效率。
其中，所述外侧端12的端面上设置有插槽121。
装有翼型板1的水下装备在未从母装备（如，母船或装载用的水下装备）上释放前，往往通过母装备上的夹持机构来进行夹固。但在母装备行驶驱动力较大快速行驶时，较大的力会作用于在翼型板1表面，从而容易引起翼型板1微变形或弯曲变形。为了避免此种情形，设置上述插槽121后，即可在母装备上设置对应的插件来插入上述插槽121，从而对未释放的水下装备的翼型板1的外侧端12形成良好的支承，避免母装备行驶时的水压对翼型板1的不利影响，更好的确保翼型板1的可靠性。
与此同时，上述插槽121与母装备上插件相配合的结构，不会对释放后的水下装备的向前行驶造成不利影响，确保水下装备能够从母装备上顺利释放。
此外，上述插槽121的设置，还能够降低翼型板1外侧端12的重量和整体的重量，从而帮助降低释放后的水下装备的航行能耗。
其中，所述外侧端12的插槽121的槽口朝向背离迎水面的方向。
这样一来，既能够更好的降低水阻；还因为水下装备脱离母装备时是迎水向前行驶，故这样可确保使用本方案的翼型板1的释放更加可靠。
实施时，所述外侧端12的插槽121的槽顶面在翼型板1的弦长方向位于前缘和后缘之间的部分为沿着翼型板1的长度方向内的凹状。设置该凹状结构后，对应的在母装备的插件上设置有插入该凹状的插入配合结构，该插入配合结构的外露使其能够被迅速观测到，从而帮助迅速判断出是否插接到位。
如图8所示，实施时，所述插槽121内靠近前缘的侧壁与前缘连线相平行，所述插槽121内靠近后缘的侧壁为半圆筒形面且与外侧端12面相垂直；所述插槽121内的底壁具有一个连接平面和一个第二半圆筒形面，所述连接平面的一端与所述外侧端12面相平行且与所述插槽121内靠近后缘的侧壁底部相连接，另一端通过整体垂直于前缘的所述第二半圆筒形面与所述插槽121内靠近前缘的侧壁相连接。
对应的，母装备上用于插入该插槽121内的插件上插入部分的结构，能够与该插槽121的内壁贴合相连接。这样一来，即可获得优点是：
1、插槽121内靠近前缘的侧壁和所述插槽121内靠近后缘的侧壁的导向效果均较为理想；
2、插件沿翼型板1长度方向施加的支承力是作用于两个半圆筒形面（插槽121内靠近后缘的侧壁与第二半圆筒形面）。半圆筒形不仅能够在狭窄的空间增加接触面积，降低接触应力，起到更好的防止变形的保护作用外；还能够获得更好的接触限位效果（能够沿圆筒形的筒形面的曲面形成180周向角的限位效果），实现更为可靠的挂载效果。
以下为一种翼型板1的加工工艺：
一种翼型板的加工工艺，所述翼型板1为上述翼型板1，所述翼型板1加工工艺包括以下步骤：
首先，采用热挤压工艺并通过铝材挤压机来完成加工；
随后，采用数控加工中心来加工所述翼型板1的安装端11和外侧端12。
本实施方式中，铝材挤压机及其所采用的热挤压工艺均为现有技术，在此不作赘述。
其中，所述数控加工中心还包括用于夹固所述翼型板1的中间部分的夹具。
夹具的采用可使得翼型板1能够被稳固的夹持住，从而可更好的确保翼型板1外侧端12和安装端11的加工精度。
如图9和图10所示，所述夹具包括底座21和压块22；
所述底座21整体为长条形块状结构，所述底座21的上表面在宽度方向具有低台阶211和高台阶212组成的两级台阶，且所述低台阶211的上表面下凹设置有贴合支承面，所述贴合支承面能够与所述翼型板1的弧形板面贴合接触；所述高台阶212上靠近所述低台阶211的前侧面用于与翼型板1的后缘相抵接；所述高台阶212的上表面设置有相互错开的夹具固定用连接孔和压块用锁紧孔，沿底座21的长度方向间隔设置的多个所述夹具固定用连接孔和至少两个所述压块用锁紧孔；且每个所述压块用锁紧孔为螺纹孔且其中通过螺纹旋接有压块用锁紧螺栓；
每个所述压块用锁紧孔处配合设置有一块所述压块22，所述压块22整体为长度方向顺底座21的宽度方向的长条形平块状；所述压块22的前段能够处在所述低台阶211上，所述压块22的后段能够处在所述高台阶212上，且所述压块22的后段的末端具有向下的调节用凸起221，且所述调节用凸起221的下端面为轴向顺底座21长度方向的半圆柱型面；所述压块22上位于前端和后段之间的板面上还竖向贯穿设置有一个顺压块22长度方向的调节用条形孔222，所述压块用锁紧螺栓的螺杆部分穿过所述调节用条形孔222。
实施时，优选所述夹具固定用连接孔为侧壁为光滑的通孔，采用穿过夹具固定用连接孔的螺杆来固定在加工中心的固定台上。
采用上述夹具的结构后，不仅可实现翼型板1的快装和快拆，还能够获得最优的夹紧效果。具体原理如下：
旋转压块用锁紧螺栓，当压块用锁紧螺栓的螺栓头没有抵压压块22时，压块22可绕着压块用锁紧螺栓转动或顺着调节用条形孔222后退，以方便翼型板1的装入或拆除，从帮助提高翼型板1的装入和拆除效率。
另外，夹压翼型板1的过程中：首先，将压块22的前端搭接在翼型板1的上板面靠近前缘的位置；随后，旋紧压块用锁紧螺栓，在压块用锁紧螺栓头向下施加给压块22上表面的力、压块22前端下表面受到的翼型板1的反作用力以及高台阶212表面对压块22整体绕后下端下凸的的圆弧形面反作用力的共同作用下，压块22能够顺调节用条形孔222的长度方向微移，并自适应的到达压块22与翼型板1贴合得最为紧密且压紧效果最好之处，当压块22压紧后，压块22施加给翼型板1的上板面靠近前缘的位置的作用力不仅能够形成向下的压紧力，还能够形成一个使得翼型板1的后缘与所述高台阶212的靠近所述低台阶211的前侧面抵紧，从而获得最优的夹紧效果，有效确保加工精度。
实施时，优选所述底座21的长度小于所述翼型板1的中间部分3-10厘米。
以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种翼型板的加工工艺，其特征在于：所述翼型板整体为长条形结构，且该翼型板在垂直于自身长度方向的断面形状为翼型；所述翼型板长度方向上的一端为固定用的安装端，另一端为外侧端；其特征在于：
所述翼型板整体由铝材料制得；
所述翼型板的长度方向上位于所述安装端和外侧端之间的部分为中间部分，所述中间部分在垂直于该翼型板长度方向的断面的翼型形状和大小一致；所述安装端和外侧端在顺翼型板长度方向的投影均全部落在所述翼型形状的边缘所围成的区域内；
所述翼型板加工工艺包括以下步骤：
首先，采用热挤压工艺并通过铝材挤压机来完成加工；
随后，采用数控加工中心来加工所述翼型板的安装端和外侧端；
其中，所述数控加工中心还包括用于夹固所述翼型板的中间部分的夹具；
其中，所述夹具包括底座和压块；
所述底座整体为长条形块状结构，所述底座的上表面在宽度方向具有低台阶和高台阶组成的两级台阶，且所述低台阶的上表面下凹设置有贴合支承面，所述贴合支承面能够与所述翼型板的弧形板面贴合接触；所述高台阶上靠近所述低台阶的前侧面用于与翼型板的后缘相抵接；所述高台阶的上表面设置有相互错开的夹具固定用连接孔和压块用锁紧孔，沿底座的长度方向间隔设置的多个所述夹具固定用连接孔和至少两个所述压块用锁紧孔；且每个所述压块用锁紧孔为螺纹孔且其中通过螺纹旋接有压块用锁紧螺栓；
每个所述压块用锁紧孔处配合设置有一块所述压块，所述压块整体为长度方向顺底座的宽度方向的长条形平块状；所述压块的前段能够处在所述低台阶上，所述压块的后段能够处在所述高台阶上，且所述压块的后段的末端具有向下的调节用凸起，且所述调节用凸起的下端面为轴向顺底座长度方向的半圆柱型面；所述压块上位于前端和后段之间的板面上还竖向贯穿设置有一个顺压块长度方向的调节用条形孔，所述压块用锁紧螺栓的螺杆部分穿过所述调节用条形孔。
2.根据权利要求1所述的翼型板的加工工艺，其特征在于：所述翼型板的断面的翼型形状关于该翼型的弦线对称，且所述翼型板的后缘具有一个与所述弦线相垂直的垂直平面。
3.根据权利要求1所述的翼型板的加工工艺，其特征在于：所述安装端设置有多个装配孔，各个所述装配孔均为沿着该翼型板的板厚方向贯穿。
4.根据权利要求3所述的翼型板的加工工艺，其特征在于：所述翼型板上安装端处的两个板面各自内凹形成有一个的安装用凹槽，且该安装用凹槽的槽底为装配平面，所述多个装配孔开设在所述装配平面上。
5.根据权利要求4所述的翼型板的加工工艺，其特征在于：所述安装用凹槽槽底的所述装配平面为四边形，并使得所述安装用凹槽具有四侧；所述安装用凹槽的其中两侧处在前缘和在翼型板长度方向内侧边缘且均为开口侧，所述安装用凹槽的另外两侧为封闭侧面。
6.根据权利要求1所述的翼型板的加工工艺，其特征在于：所述外侧端的端面上设置有插槽。
7.根据权利要求5所述的翼型板的加工工艺，其特征在于：所述外侧端的插槽的槽口朝向背离迎水面的方向。
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