CN112405051A - 一种复合材料开口结构加工工装及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空航天制造技术领域，特别涉及一种复合材料开口结构加工工装及加工方法。所述工装包括若干组支撑框结构、底座结构和底座平台；所述底座平台设置在底座结构的上端；若干组所述支撑框结构依次安装在底座结构上，构成工装的工作面；所述工作面上设置有若干组真空吸附系统，所述真空吸附系统包括抽气孔、真空槽和密封槽；所述真空槽设置在支撑框结构的上端，所述抽气孔设置在所述真空槽的槽底中心位置，所述密封槽设置在真空槽的四周边缘处。通过支撑框结构上独立的真空吸附系统，对复合材料开口结构进行吸附、固定；避免了零件加工过程中滑移导致拉刀、弹刀等现象，提高了结构的加工精度。

Description

一种复合材料开口结构加工工装及加工方法

技术领域

本发明属于航空航天制造技术领域，特别涉及一种复合材料开口结构加工工装及加工方法。

背景技术

航空航天类复合材料结构开口较多，型面较复杂，且一般为薄壁结构，刚度较小，其本身还存在固化变形，在数控加工时需要将零件固定牢固，防止零件在加工过程中变形、滑移，造成拉刀、弹刀而导致零件尺寸超差或者报废。

现有数控加工固定方式多采用夹具固定。容易导致复合材料加持区分层，且针对开口区域，夹紧装置设计较为复杂，加工过程可能需要多次换装，加工质量无法保证，加工效率较低，导致加工成本增加。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种复合材料开口结构加工工装，所述工装包括若干组支撑框结构、底座结构和底座平台；

所述底座平台设置在底座结构的上端；若干组所述支撑框结构依次安装在底座结构上，构成工装的工作面；

所述工作面上设置有若干组真空吸附系统，所述真空吸附系统包括抽气孔、真空槽和密封槽；所述真空槽设置在支撑框结构的上端，所述抽气孔设置在所述真空槽的槽底中心位置，所述密封槽设置在真空槽的四周边缘处；

所述工作面上还设置有若干组孔加工区和若干组定位装置；

所述工作面的两端处的支撑框结构上和底座平台上板面上分别设置有若干组基准孔。

进一步的，所述工装包括九组支撑框结构；九组所述支撑框结构均安装在底座平台上，且若干组所述支撑框结构沿底座平台上板面中心线依次分布。

进一步的，所述支撑框结构包括安装下部和支撑上部；所述安装下部为长方形框体，其下端与底座平台的上板面固定连接；所述支撑上部为半圆形框体，其两端分别与安装下部的上端固定连接，所述支撑上部的弧形板位于支撑框结构的上端，且凸出方向竖直向上。

进一步的，九组所述支撑框结构中，位于中间位置的七组所述支撑框结构的支撑上部均安装有真空吸附系统。

进一步的，所述真空槽设置在所述支撑上部的弧形板上，且真空槽位于弧形板的上板面中心位置，真空槽的长度方向与弧形板的长度方向平行。

进一步的，所述定位装置包括工装定位孔和定位销；所述孔加工区和工装定位孔均设置在所述支撑上部的弧形板上。

进一步的，所述底座结构有若干组横向筋和纵向筋构成，且在纵向筋中加设有斜筋。

本发明还提供了一种复合材料开口结构加工方法，所述加工方法包括：

将复合材料开口结构放在工装的工作面上，并通过定位装置对复合材料开口结构进行定位；

将工装上的抽气孔接上抽真空装置，对真空槽进行抽真空处理，密封槽密封区域为加压吸附区，使复合材料开口结构的蒙皮紧紧吸附在工装的工作面上；

数控加工系统根据工装的基准孔建立加工坐标系，根据加工坐标系和编程文件进行数控加工。

本发明提出的复合材料开口结构加工工装，通过支撑框结构上独立的真空吸附系统，对复合材料开口结构进行吸附、固定；避免了零件加工过程中滑移导致拉刀、弹刀等现象，提高了结构的加工精度；避免了因夹具夹持导致的零件损伤。并且通过设置孔加工区，保证制孔时不会产生工装碎屑对零件表面造成划伤。框架式工作面和底座可节约材料成本，减轻工装质量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的复合材料开口结构加工工装的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的复合材料开口结构加工工装的俯视图；

图3示出了根据本发明实施例的真空吸附系统的结构示意图。

图中：1支撑框结构、2底座结构2、3真空吸附系统、4底座平台、5抽气孔、6真空槽、7密封槽、8基准孔、9定位销、10孔加工区、11工装定位孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种复合材料开口结构加工工装，示例性的，如图1-3所示，所述工装包括若干组支撑框结构1和底座结构2，若干组所述支撑框结构1均安装在底座结构2的上方；所述底座结构2由若干组横向筋和纵向筋构成，并且在纵向筋中增加斜筋，提高了底座结构2的刚度，提高了工装的整体稳定性。

具体的，所述底座结构2上方安装有底座平台4，若干组所述支撑框结构1安装在底座平台4上。

所述支撑框结构1的组数可根据实际使用需要进行调整，此处以工装包括九组支撑框结构1为例进行示例性说明。

九组所述支撑框结构1沿底座平台4上板面中心线依次安装，构成工装的工作面。所述支撑框结构1包括安装下部和支撑上部；所述安装下部为长方形框体，其下端与底座平台4的上板面固定连接；所述支撑上部为半圆形框体，其两端分别与安装下部的上端固定连接，所述支撑上部的弧形板位于支撑框结构1的上端，且凸出方向竖直向上。

进一步的，多组支撑框结构1上设置有真空吸附系统3。同样的，设置有真空吸附系统3的支撑框结构1组数也可根据实际使用需要进行调整，此处以工装设置有七组真空吸附系统3为例进行示例性说明。九组所述支撑框结构1中，位于中间位置的七组所述支撑框结构1的支撑上部均安装有真空吸附系统3。

所述真空吸附系统3包括抽气孔5、真空槽6和密封槽7。所述真空槽6设置在所述支撑上部的弧形板上，且真空槽6位于弧形板的上板面中心位置，真空槽6的长度方向与弧形板的长度方向平行。所述抽气孔5设置在所述真空槽6的槽底，且位于槽底中心位置。所述密封槽7设置在真空槽6的四周边缘处，且所述密封槽7内装有橡胶条进行密封；每组支撑框结构1可实现独立密封，用于真空吸附复合材料开口结构。

需要说明的是，所述抽气孔5、真空槽6和密封槽7的位置和形状可根据各支撑框结构1的结构和形状进行适应性调整。示例性的，所述抽气孔5为直径8mm的圆孔，真空槽6的宽为8mm，深度为3mm。

进一步的，所述支撑上部的弧形板上还设置有孔加工区10，在对复合材料开口结构进行制孔加工时，可在孔加工区10完成制孔加工操作，避免了制孔过程中，产生的工装废屑对复合材料开口结构表面划伤。具体的，所述孔加工区10的结构尺寸，可根据复合材料开口结构上蒙皮制孔的结构尺寸设置，避免刀具穿透蒙皮导致工装划伤和刀具损伤。

进一步的，所述支撑框结构构成的工装工作面上还设置有若干组定位装置。所述定位装置包括工装定位孔11和定位销9，用于定位蒙皮和工装。示例性的，所述工装工作面上设置有两组定位装置，其中两组工装定位孔11分别设置在两组支撑框结构1上，且工装定位孔11位于对应支撑框结构1的弧形板中心位置。

所述工装中位于两端的两组支撑框结构1上和底座平台4上分别设置有若干组基准孔8，且若干组基准孔8沿底座平台4板面中心线对称设置，用于机械加工过程中建立加工坐标系。

在上述一种复合材料开口结构加工工装的基础上，本发明实施例还提供了一种复合材料开口结构加工方法，示例性的，所述加工方法包括：

将已制好蒙皮定位孔的复合材料开口结构放在工装的工作面上，使蒙皮定位孔对准工装定位孔11，将定位销9依次插进蒙皮定位孔和工装定位孔11中，对复合材料开口结构进行定位，使其在工装的工作面上的位置固定；

将工装上的抽气孔5接上抽真空装置，对真空槽6进行抽真空处理，密封槽7密封区域为加压吸附区，使复合材料开口结构的蒙皮紧紧吸附在工装工作面上；

数控加工系统根据基准孔8建立加工坐标系，根据加工坐标系和编程文件进行数控加工。

需要说明的是，所述编程文件为控制数控加工系统工作的指令文件，可根据加工需要编辑生成。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种复合材料开口结构加工工装，其特征在于，所述工装包括若干组支撑框结构(1)、底座结构(2)和底座平台(4)；

所述底座平台(4)设置在底座结构(2)的上端；若干组所述支撑框结构(1)依次安装在底座结构(2)上，构成工装的工作面；

所述工作面上设置有若干组真空吸附系统(3)，所述真空吸附系统(3)包括抽气孔(5)、真空槽(6)和密封槽(7)；所述真空槽(6)设置在支撑框结构(1)的上端，所述抽气孔(5)设置在所述真空槽(6)的槽底中心位置，所述密封槽(7)设置在真空槽(6)的四周边缘处；

所述工作面上还设置有若干组孔加工区(10)和若干组定位装置；

所述工作面的两端处的支撑框结构(1)上和底座平台(4)上板面上分别设置有若干组基准孔(13)。

2.根据权利要求1所述的复合材料开口结构加工工装，其特征在于，所述工装包括九组支撑框结构(1)；九组所述支撑框结构(1)均安装在底座平台(4)上，且若干组所述支撑框结构(1)沿底座平台(4)上板面中心线依次分布。

3.根据权利要求2所述的复合材料开口结构加工工装，其特征在于，所述支撑框结构(1)包括安装下部和支撑上部；所述安装下部为长方形框体，其下端与底座平台(4)的上板面固定连接；所述支撑上部为半圆形框体，其两端分别与安装下部的上端固定连接，所述支撑上部的弧形板位于支撑框结构(1)的上端，且凸出方向竖直向上。

4.根据权利要求3所述的复合材料开口结构加工工装，其特征在于，九组所述支撑框结构(1)中，位于中间位置的七组所述支撑框结构(1)的支撑上部均安装有真空吸附系统(3)。

5.根据权利要求4所述的复合材料开口结构加工工装，其特征在于，所述真空槽(6)设置在所述支撑上部的弧形板上，且真空槽(6)位于弧形板的上板面中心位置，真空槽(6)的长度方向与弧形板的长度方向平行。

6.根据权利要求3所述的复合材料开口结构加工工装，其特征在于，所述定位装置包括工装定位孔(11)和定位销(9)；所述孔加工区(10)和工装定位孔(11)均设置在所述支撑上部的弧形板上。

7.根据权利要求1所述的复合材料开口结构加工工装，其特征在于，所述底座结构(2)有若干组横向筋和纵向筋构成，且在纵向筋中加设有斜筋。

8.一种复合材料开口结构加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：

将复合材料开口结构放在工装的工作面上，并通过定位装置对复合材料开口结构进行定位；

将工装上的抽气孔接上抽真空装置，对真空槽进行抽真空处理，密封槽密封区域为加压吸附区，使复合材料开口结构的蒙皮紧紧吸附在工装的工作面上；

数控加工系统根据工装的基准孔建立加工坐标系，根据加工坐标系和编程文件进行数控加工。

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