CN112428333B - 一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，属于复合材料热结构异型舱段制造领域；包括旋转微调底座、柔性调整平台、附形底托、4个柔性附形压块、模块化标准平台、4个液压连杆、4个液压升降圆台、4个滑轨和液压升降支撑平台；基于舱段的一曲面、一后端面及一定位孔实现舱段附形定位；通过柔性可调装置实现舱段定位后高效、高精度找正，并且可以调整产品的高度，使其满足不同机床加工行程、限位的要求；通过特定附形装夹压块实现舱段装夹的可靠性，大幅降低舱段加工中存在的振动；实现舱段级弱刚度孔的高效、低振动加工工艺，提升复合材料异型舱段的制造水平及制造品质。

Description

一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置

技术领域

本发明属于复合材料热结构异型舱段制造领域，涉及一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置。

背景技术

在碳碳复合材料异型结构舱段装配完成后，需以舱段后端面为基准整体加工舵轴孔、挂点孔等弱刚度孔。由于复合材料舱段由数百件零部件集成装配而成，其整体结构复杂，舱段刚度分布不均，存在刚度薄弱环节，在该位置附近进行机械加工时易引发强烈振动。另一方面，异型复合材料舱段复杂气动外形找正难度大、时间长，且存在普通连杆压板装夹刚度不足的情况，进一步造成弱刚度孔加工振动大、加工效率低，孔径易超差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，提升了复合材料异型舱段的制造水平及品质。

本发明解决技术的方案是：

一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，包括旋转微调底座、柔性调整平台、附形底托、4个柔性附形压块、模块化标准平台、4个液压连杆、4个液压升降圆台、4个滑轨和液压升降支撑平台；

其中，旋转微调底座水平放置；柔性调整平台为长方体结构，且柔性调整平台水平放置在旋转微调底座的顶端；模块化标准平台水平设置在柔性调整平台的上方，且模块化标准平台的底端四角处通过4个液压连杆与柔性调整平台顶端对应的四角处连接；附形底托设置在模块化标准平台的上表面；4个滑轨分别设置在柔性调整平台上表面的四边处，且每个滑轨与柔性调整平台对应边平行放置；4个液压升降圆台与4个滑轨一一滑动对接；每个液压升降圆台的顶部设置1个柔性附形压块；液压升降支撑平台设置在柔性调整平台上表面的中心处，且位于模块化标准平台的下方；外部舱段放置在附形底托上表面，通过4个柔性附形压块实现对外部舱段的压紧装夹。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，所述附形底托的上表面设置有曲面，且曲面上设置有定位孔；曲面的型面与外部舱段的外壁型面一致；外部舱段的侧壁上设置有特征孔；外部舱段外壁向下放置在附形底托的曲面上；通过曲面与外部舱段外壁型面的配合，通过定位孔与外部舱段特征孔的找正，实现外部舱段在附形底托上位置的找正。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，所述模块化标准平台上表面沿长度方向设置有倒置的T形槽；附形底托的底部对应设置有T形凸起；附形底托通过T形凸起与T形槽的配合，从侧面平移穿入模块化标准平台；附形底托的顶部设置有定位锁止机构；当附形底托完整平移至模块化标准平台上方后，通过定位锁止机构进行限位锁紧；防止附形底托与模块化标准平台发生位置移动。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，每个液压连杆的两端各设置1个连接球副；液压连杆的顶端通过1个连接球副与模块化标准平台对接；液压连杆的底端通过1个连接球副与柔性调整平台对接；通过4个液压连杆实现对模块化标准平台高度的调整。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，每个液压升降圆台实现沿对应滑轨平移；且液压升降圆台实现沿竖直方向的伸缩平移，实现对顶部柔性附形压块高度的调整。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，所述旋转微调底座的外壁四角处设置有4个吊耳；通过吊耳实现对旋转微调底座的吊起平移。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，所述旋转微调底座内部设置有蜗轮、微调锁止卡盘、锁止卡钳、蜗杆和手摇刻度调整盘；其中，蜗轮轴向竖直设置在旋转微调底座内部的中部；蜗杆与蜗轮侧壁啮合配合，且蜗杆的一端伸出旋转微调底座的侧壁；手摇刻度调整盘设置在蜗杆的伸出端；微调锁止卡盘和锁止卡钳设置在蜗杆侧壁上。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，所述旋转微调底座的运动过程为：

摇动手摇刻度调整盘，通过蜗轮和蜗杆配合，带动蜗轮旋转，带动柔性调整平台旋转；时刻观察手摇刻度调整盘上的刻度，当蜗轮旋转到位后，停止摇动手摇刻度调整盘；通过微调锁止卡盘和锁止卡钳实现限位锁死。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，所述柔性附形压块为倒置L形结构，且4个柔性附形压块均指向附形底托设置；初始状态4个柔性附形压块未安装在对应的4个液压升降圆台上。

在上述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，外部舱段装夹的过程为：

吊起外部舱段；通过调整摇动手摇刻度调整盘带动柔性调整平台旋转；通过驱动4个液压连杆实现对附形底托高度调整，直至附形底托位于外部舱段正下方时，将外部舱段放置在附形底托的上表面；并通过曲面和定位孔完成外部舱段的定位找准；

驱动液压升降支撑平台竖直上升，直至液压升降支撑平台顶部与模块化标准平台底部接触，实现对模块化标准平台的辅助支撑；

调整4个液压升降圆台在对应滑轨的水平位置；4个液压升降圆台竖直向上伸出，直至4个液压升降圆台的顶端高于外部舱段顶部所在平面；在每个液压升降圆台的顶部对应安装1个柔性附形压块；4个液压升降圆台竖直向下缩回，实现4个柔性附形压块对外部舱段的压紧装夹。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明通过柔性可调装置实现舱段定位后高效、高精度找正，并且可以调整产品的高度，使其满足不同机床加工行程、限位的要求；

(2)本发明通过特定附形装夹压块实现舱段装夹的可靠性，大幅降低舱段加工中存在的振动；

(3)本发明实现舱段级弱刚度孔的高效、低振动加工工艺，提升复合材料异型舱段的制造水平及制造品质。

附图说明

图1为本发明装夹装置整体示意图；

图2为本发明旋转微调底座内部示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

针对以整舱后端面为基准整体加工结构复杂、刚度分步不均的舱上舵轴孔、挂点孔等弱刚度孔时易发生振动，复杂气动外形导致普通压板、连杆装夹找正难度大、时间长的情况。本发明提出一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，实现舱段级弱刚度孔的高效、低振动加工工艺，提升复合材料异型舱段的制造水平及制造品质。

适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，如图1所示，包括旋转微调底座1、柔性调整平台2、附形底托3、4个柔性附形压块4、模块化标准平台11、4个液压连杆12、4个液压升降圆台19、4个滑轨20和液压升降支撑平台21；

其中，旋转微调底座1水平放置；柔性调整平台2为长方体结构，且柔性调整平台2水平放置在旋转微调底座1的顶端；模块化标准平台11水平设置在柔性调整平台2的上方，且模块化标准平台11的底端四角处通过4个液压连杆12与柔性调整平台2顶端对应的四角处连接；附形底托3设置在模块化标准平台11的上表面；4个滑轨20分别设置在柔性调整平台2上表面的四边处，且每个滑轨20与柔性调整平台2对应边平行放置；4个液压升降圆台19与4个滑轨20一一滑动对接；每个液压升降圆台19的顶部设置1个柔性附形压块4；液压升降支撑平台21设置在柔性调整平台2上表面的中心处，且位于模块化标准平台11的下方；外部舱段放置在附形底托3上表面，通过4个柔性附形压块4实现对外部舱段的压紧装夹。

附形底托3的上表面设置有曲面16，且曲面16上设置有定位孔18；曲面16的型面与外部舱段的外壁型面一致；外部舱段的侧壁上设置有特征孔；外部舱段外壁向下放置在附形底托3的曲面16上；通过曲面16与外部舱段外壁型面的配合，通过定位孔18与外部舱段特征孔的找正，实现外部舱段在附形底托3上位置的找正。

模块化标准平台11上表面沿长度方向设置有倒置的T形槽14；附形底托3的底部对应设置有T形凸起；附形底托3通过T形凸起与T形槽14的配合，从侧面平移穿入模块化标准平台11；附形底托3的顶部设置有定位锁止机构15；当附形底托3完整平移至模块化标准平台11上方后，通过定位锁止机构15进行限位锁紧；放置附形底托3与模块化标准平台11发生位置移动。

每个液压连杆12的两端各设置1个连接球副13；液压连杆12的顶端通过1个连接球副13与模块化标准平台11对接；液压连杆12的底端通过1个连接球副13与柔性调整平台2对接；通过4个液压连杆12实现对模块化标准平台11高度的调整。

每个液压升降圆台19实现沿对应滑轨20平移；且液压升降圆台19实现沿竖直方向的伸缩平移，实现对顶部柔性附形压块4高度的调整。

旋转微调底座1的外壁四角处设置有4个吊耳5；通过吊耳5实现对旋转微调底座1的吊起平移。

如图2所示，旋转微调底座1内部设置有蜗轮6、微调锁止卡盘7、锁止卡钳8、蜗杆9和手摇刻度调整盘10；其中，蜗轮6轴向竖直设置在旋转微调底座1内部的中部；蜗杆9与蜗轮6侧壁啮合配合，且蜗杆9的一端伸出旋转微调底座1的侧壁；手摇刻度调整盘10设置在蜗杆9的伸出端；微调锁止卡盘7和锁止卡钳8设置在蜗杆9侧壁上。旋转微调底座1的运动过程为：

摇动手摇刻度调整盘10，通过蜗轮6和蜗杆9配合，带动蜗轮6旋转，带动柔性调整平台2旋转；时刻观察手摇刻度调整盘10上的刻度，当蜗轮6旋转到位后，停止摇动手摇刻度调整盘10；通过微调锁止卡盘7和锁止卡钳8实现限位锁死。

柔性附形压块4为倒置L形结构，且4个柔性附形压块4均指向附形底托3设置；初始状态4个柔性附形压块4未安装在对应的4个液压升降圆台19上。

旋转微调底座1位于整个装置最底部，包括位于底座四角位置用于起吊的吊耳5。柔性调整平台2位于旋转微调底座1的上方，包括位于顶部用以安装附形底托3的模块化标准平台11；位于模块化标准平台11和柔性调整平台座之间、分布于四角位置的液压四连杆12和连接球副13用以实现模块化标准平台11的姿态调整，使其满足不同机床加工行程、限位的要求，并实现舱段定位后高效、高精度找正。所述附形底托3位于模块化标准平台11的上面，附形底托3下部接近两侧位置设与模块化标准平台11相配合的梯形槽14，另外在附形底托3前方有定位锁止机构15；附形底托3通过上部的一曲面16及一定位孔18实现其与舱体的附形定位，在模块化标准平台11下方设有液压升降支撑平台21，对找正后的平台提供足够支撑，提高舱体装夹的可靠性与效率。所述柔性附形压块4位于滑轨20上方的液压升降圆台19上，滑轨20位于柔性调整平台2上，实现对舱体低刚度部位的附形装夹，提高舱段装夹的可靠性，大幅降低舱段加工中存在的振动。

外部舱段装夹的过程为：

吊起外部舱段；通过调整摇动手摇刻度调整盘10带动柔性调整平台2旋转；通过驱动4个液压连杆12实现对附形底托3高度调整，直至附形底托3位于外部舱段正下方时，将外部舱段放置在附形底托3的上表面；并通过曲面16和定位孔18完成外部舱段的定位找准；

驱动液压升降支撑平台21竖直上升，直至液压升降支撑平台21顶部与模块化标准平台11底部接触，实现对模块化标准平台11的辅助支撑；

调整4个液压升降圆台19在对应滑轨20的水平位置；4个液压升降圆台19竖直向上伸出，直至4个液压升降圆台19的顶端高于外部舱段顶部所在平面；在每个液压升降圆台19的顶部对应安装1个柔性附形压块4；4个液压升降圆台19竖直向下缩回，实现4个柔性附形压块4对外部舱段的压紧装夹。

本发明的特点为基于舱段的一曲面、一后端面及一定位孔实现舱段附形定位，通过柔性可调装置实现舱段定位后高效、高精度找正。通过特定附形装夹压块实现舱段装夹的可靠性，大幅降低舱段加工中存在的振动。通过柔性调整装置调整产品的高度，使其满足不同机床加工行程、限位的要求。实现舱段级弱刚度孔的高效、低振动加工工艺，提升复合材料异型舱段的制造水平及制造品质。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，其特征在于：包括旋转微调底座(1)、柔性调整平台(2)、附形底托(3)、4个柔性附形压块(4)、模块化标准平台(11)、4个液压连杆(12)、4个液压升降圆台(19)、4个滑轨(20)和液压升降支撑平台(21)；

其中，旋转微调底座(1)水平放置；柔性调整平台(2)为长方体结构，且柔性调整平台(2)水平放置在旋转微调底座(1)的顶端；模块化标准平台(11)水平设置在柔性调整平台(2)的上方，且模块化标准平台(11)的底端四角处通过4个液压连杆(12)与柔性调整平台(2)顶端对应的四角处连接；附形底托(3)设置在模块化标准平台(11)的上表面；4个滑轨(20)分别设置在柔性调整平台(2)上表面的四边处，且每个滑轨(20)与柔性调整平台(2)对应边平行放置；4个液压升降圆台(19)与4个滑轨(20)一一滑动对接；每个液压升降圆台(19)的顶部设置1个柔性附形压块(4)；液压升降支撑平台(21)设置在柔性调整平台(2)上表面的中心处，且位于模块化标准平台(11)的下方；外部舱段放置在附形底托(3)上表面，通过4个柔性附形压块(4)实现对外部舱段的压紧装夹；

所述附形底托(3)的上表面设置有曲面(16)，且曲面(16)上设置有定位孔(18)；曲面(16)的型面与外部舱段的外壁型面一致；外部舱段的侧壁上设置有特征孔；外部舱段外壁向下放置在附形底托(3)的曲面(16)上；通过曲面(16)与外部舱段外壁型面的配合，通过定位孔(18)与外部舱段特征孔的找正，实现外部舱段在附形底托(3)上位置的找正；

每个液压连杆(12)的两端各设置1个连接球副(13)；液压连杆(12)的顶端通过1个连接球副(13)与模块化标准平台(11)对接；液压连杆(12)的底端通过1个连接球副(13)与柔性调整平台(2)对接；通过4个液压连杆(12)实现对模块化标准平台(11)高度的调整。

2.根据权利要求1所述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，其特征在于：所述模块化标准平台(11)上表面沿长度方向设置有倒置的T形槽(14)；附形底托(3)的底部对应设置有T形凸起；附形底托(3)通过T形凸起与T形槽(14)的配合，从侧面平移穿入模块化标准平台(11)；附形底托(3)的顶部设置有定位锁止机构(15)；当附形底托(3)完整平移至模块化标准平台(11)上方后，通过定位锁止机构(15)进行限位锁紧；防止附形底托(3)与模块化标准平台(11)发生位置移动。

3.根据权利要求2所述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，其特征在于：每个液压升降圆台(19)实现沿对应滑轨(20)平移；且液压升降圆台(19)实现沿竖直方向的伸缩平移，实现对顶部柔性附形压块(4)高度的调整。

4.根据权利要求3所述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，其特征在于：所述旋转微调底座(1)的外壁四角处设置有4个吊耳(5)；通过吊耳(5)实现对旋转微调底座(1)的吊起平移。

5.根据权利要求4所述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，其特征在于：所述旋转微调底座(1)内部设置有蜗轮(6)、微调锁止卡盘(7)、锁止卡钳(8)、蜗杆(9)和手摇刻度调整盘(10)；其中，蜗轮(6)轴向竖直设置在旋转微调底座(1)内部的中部；蜗杆(9)与蜗轮(6)侧壁啮合配合，且蜗杆(9)的一端伸出旋转微调底座(1)的侧壁；手摇刻度调整盘(10)设置在蜗杆(9)的伸出端；微调锁止卡盘(7)和锁止卡钳(8)设置在蜗杆(9)侧壁上。

6.根据权利要求5所述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，其特征在于：所述旋转微调底座(1)的运动过程为：

摇动手摇刻度调整盘(10)，通过蜗轮(6)和蜗杆(9)配合，带动蜗轮(6)旋转，带动柔性调整平台(2)旋转；时刻观察手摇刻度调整盘(10)上的刻度，当蜗轮(6)旋转到位后，停止摇动手摇刻度调整盘(10)；通过微调锁止卡盘(7)和锁止卡钳(8)实现限位锁死。

7.根据权利要求6所述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，其特征在于：所述柔性附形压块(4)为倒置L形结构，且4个柔性附形压块(4)均指向附形底托(3)设置；初始状态4个柔性附形压块(4)未安装在对应的4个液压升降圆台(19)上。

8.根据权利要求7所述的一种适用于特定定位特征的柔性可调舱段装夹装置，其特征在于：外部舱段装夹的过程为：

吊起外部舱段；通过调整摇动手摇刻度调整盘(10)带动柔性调整平台(2)旋转；通过驱动4个液压连杆(12)实现对附形底托(3)高度调整，直至附形底托(3)位于外部舱段正下方时，将外部舱段放置在附形底托(3)的上表面；并通过曲面(16)和定位孔(18)完成外部舱段的定位找准；

驱动液压升降支撑平台(21)竖直上升，直至液压升降支撑平台(21)顶部与模块化标准平台(11)底部接触，实现对模块化标准平台(11)的辅助支撑；

调整4个液压升降圆台(19)在对应滑轨(20)的水平位置；4个液压升降圆台(19)竖直向上伸出，直至4个液压升降圆台(19)的顶端高于外部舱段顶部所在平面；在每个液压升降圆台(19)的顶部对应安装1个柔性附形压块(4)；4个液压升降圆台(19)竖直向下缩回，实现4个柔性附形压块(4)对外部舱段的压紧装夹。

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