CN113695933B - 一种多曲率长条类零件柔性切割夹具及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多曲率长条类零件柔性切割夹具及切割方法，属于复合材料成型技术领域。包括支撑底座、设置在支撑底座上的用于限制零件横向运动的支撑板组件、用于限制零件纵向运动的挂钩弹簧和设置在支撑底座两端用于固定挂钩弹簧的圆棒连杆和与圆棒连杆连接的支撑杆；所述支撑板组件由若干个倾斜角度和高度不一的固定在支撑底座上的支撑板构成，零件底部卡合在这若干个支撑板上，挂钩弹簧压在零件上且其两端与圆棒连杆连接。本发明可实现一套夹具实现多个相似长条薄壁曲面零件的切割，节约大量工装成本和切割准备时间，大大提高了零件切割效率，解决了现有每种零件都需要切割夹具、费用高、效率低的问题。

Description

一种多曲率长条类零件柔性切割夹具及切割方法

技术领域

本发明涉及复合材料加工领域，具体涉及一种多曲率长条类零件柔性切割夹具及切割方法。

背景技术

飞机为减小空气阻力，根据空气动力学其外形多为多曲面。这些多曲面外形零件目前有一大类主要由多个不同曲率长条类薄壁件拼装、焊接完成。该类长条类薄壁零件在成形后，通常需要根据每项零件的曲率设计制造一个相应的切割夹具，用于在切割中保证零件割切的尺寸精度和位置精度。通常情况下该切割夹具需要有外形与零件一致的上下模，通过将零件固定夹紧在上下模之间，再用高能束切割零件外形。由于同一飞机上变曲率零件较多，每项零件都需制造一套夹具费用高、周期长，且切割不同零件时需频繁更换夹具，生产效率相对较低。

发明内容

本发明目的在于针对现有每种零件都需要切割夹具、费用高、效率低的问题，根据多曲面“几”字形零件特点，提供了一种多曲率长条类零件柔性切割夹具及切割方法，可实现一套夹具实现多个相似长条薄壁曲面零件的切割，节约大量工装成本；且该切割夹具装夹零件方便快捷，且不需要在多套工装中频繁更换，节约了大量切割准备时间，大大提高了零件切割效率。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种多曲率长条类零件柔性切割夹具，其特征在于，包括支撑底座、设置在支撑底座上的用于限制零件横向运动的支撑板组件、用于限制零件纵向运动的挂钩弹簧和设置在支撑底座两端用于固定挂钩弹簧的圆棒连杆和与圆棒连杆连接的支撑杆；所述支撑板组件由若干个倾斜角度和高度不一的固定在支撑底座上的支撑板构成，零件底部卡合在这若干个支撑板上，挂钩弹簧压在零件上且其两端与圆棒连杆连接。

进一步的，若干个所述的支撑板以支撑底座的纵向中心位置为对称中心对称分布，这若干个支撑板的顶部开设有与零件的底部轮廓相配合的凹槽，所述凹槽与零件的“几”字形凸起配合起限位作用。

进一步的，所述支撑杆垂直于支撑底座设置，支撑底座两端的两对支撑杆相互平行。

进一步的，各个支撑板两侧边缘宽度小于“几”字形零件宽度，这若干个支撑板根据零件的外形弧度对称布置在支撑底座上。

进一步的，支撑底座两端的每对支撑杆顶端均设有深2~5mm、孔径φ2－φ5.3的定位圆孔凹槽。

进一步的，每对支撑杆有平行于支撑底座连接两支撑杆的n个(n≥3)圆棒连杆，这由低到高的n个圆棒连杆距支撑底座的高度均分别为h1、h2、……、hn，且有h1＜h2＜……＜hn，hn小于位于中心位置的垂直于支撑底座的支撑板上的凹槽距离支撑底座的高度H，且每一个圆棒连杆的中心位置设有V型槽用于弹簧挂钩的限位。

本发明还提供了一种多曲率长条类零件柔性切割夹具的切割方法，包括以下步骤：

步骤S1：将零件对称放入支撑板组件上，使“几”字形凸起部位与支撑板凹槽配合起限位作用，防止零件横向窜动；

步骤S2：将挂钩弹簧的两端挂钩分别与底座两端连杆钩连，保证两挂钩中间弹簧部分嵌入零件凹槽中心位置，通过挂钩弹簧的压紧力使零件与至少与一个支撑板完全接触贴合，以防止沿零件纵向窜动；

步骤S3：高能束切割装置通过支撑底座两端四个支撑杆顶部的定位圆孔凹槽中的任意两个对零件进行位置校准定位；

步骤S4：根据校准定位和零件外形尺寸进行两侧高能束切割，待切割完毕冷却后取下弹簧，取出已切割零件，再进行下一件零件的放置、切割。

综上所述，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种结构相对简单、成本低廉的的多曲率长条类零件柔性切割夹具和简便操作方法，对于相似大曲率的零件无需订制多套切割夹具，利用金属材料的弹性变形可完全回复的特性，通过挂钩弹簧和支撑板对“几”字形零件进行快速限位固定，可实现一套夹具快速切割多种曲率的金属零件，大大提高了高能束切割的效率，同时还大幅降低了单件零件的生产成本。

附图说明

图1是夹具与零件装夹完成后的整体效果示意图；

图2为支撑板组件的结构示意图；

图3是零件示意图；

图4是夹具的局部放大图；

图中：

1、零件，2、支撑底座，3、支撑板，4、圆棒连杆，5、支撑杆，6、凹槽，7、定位圆孔凹槽，8、V型槽，9、弹簧，10、长槽，11、凸起。

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、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本发明提供了一种多曲率长条类零件1柔性切割夹具，用于多曲面“几”字形零件1的装夹加工，如图3所示为多曲率长条形零件1的典型结构示意图，该零件1呈“几”字形，零件1的上表面为一个长条形的带有弧度的长槽10，零件1的下表面为方形的凸起11结构。

如图1所示为本发明一种多曲率长条类零件1柔性切割夹具，包括支撑底座2、设置在支撑底座2上的用于限制零件1横向运动的支撑板3组件、用于限制零件1纵向运动的挂钩弹簧9和设置在支撑底座2两端用于固定挂钩弹簧9的圆棒连杆4和与圆棒连杆4连接的支撑杆5。

如图2所示，支撑底座2为一个长方形底座，支撑板3组件由若干个倾斜角度和高度不一的固定在支撑底座2上的支撑板3构成，这若干个支撑板3以支撑底座2的中心位置为对称中心，沿支撑底座2的长度方向根据零件1的外形弧度对称布置在支撑底座2上，在中心位置处的支撑板3垂直于支撑底座2，其余支撑板3均与支撑底座2呈一定的角度倾斜布置。

在各个支撑板3的顶部均设置有用于限制零件1横向运动的凹槽6，该凹槽6与零件1底部轮廓相配合。

优选的，各个支撑板3两侧边缘宽度小于“几”字形零件1宽度。

安装时，“几”字形零件1底部的凸起11卡合在这若干个支撑板3中的一个或几个凹槽6上，挂钩弹簧压在零件1上表面的长槽10内，且其两端通过挂钩与圆棒连杆4连接。

支撑杆5垂直于支撑底座2设置，支撑底座2两端的两对支撑杆5相互平行，圆棒连杆4连接在每对支撑杆5之间。

每对支撑杆5有平行于支撑底座2连接两支撑杆5的n个(n≥3)圆棒连杆4，这由低到高的n个圆棒连杆4距支撑底座2的高度均分别为h1、h2、……、hn，且有h1<h2<……<hn，其中，hn小于位于中心位置的垂直于支撑底座2的支撑板3上的凹槽6距离支撑底座2的高度H，且每一个圆棒连杆4的中心位置设有V型槽8用于挂钩弹簧9的限位。

如图4所示，支撑底座2两端的每对支撑杆5顶端均设有深2~5mm、孔径φ2－φ5.3的定位圆孔凹槽7。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种多曲率长条类零件1柔性切割夹具的切割方法，包括以下步骤：

步骤S1：将零件1对称放入支撑板3组件上，使“几”字形凸起11部位与支撑板3凹槽6配合起限位作用，防止零件1横向窜动；

步骤S2：将挂钩弹簧9的两端挂钩分别与底座两端连杆钩连，保证两挂钩中间弹簧部分嵌入零件1凹槽6中心位置，通过挂钩弹簧9的压紧力使零件1与至少与一个支撑板3完全接触贴合，以防止沿零件1纵向窜动；

步骤S3：高能束切割装置通过支撑底座2两端四个支撑杆5顶部的定位圆孔凹槽7中的任意两个对零件1进行位置校准定位；

步骤S4：根据校准定位和零件1外形尺寸进行两侧高能束切割，待切割完毕冷却后取下挂钩弹簧9，取出已切割零件，再进行下一件零件的放置、切割。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种多曲率长条类零件柔性切割夹具，其特征在于，包括支撑底座（2）、设置在支撑底座（2）上的用于限制零件（1）横向运动的支撑板（3）组件、用于限制零件（1）纵向运动的挂钩弹簧（9）和设置在支撑底座（2）两端用于固定挂钩弹簧（9）的圆棒连杆（4）和与圆棒连杆（4）连接的支撑杆（5）；所述支撑板（3）组件由若干个倾斜角度和高度不一的固定在支撑底座（2）上的支撑板（3）构成，零件（1）底部卡合在这若干个支撑板（3）上，挂钩弹簧（9）压在零件（1）上且其两端与圆棒连杆（4）连接，每对支撑杆（5）有平行于支撑底座（2）连接两支撑杆（5）的n个圆棒连杆（4），每一个圆棒连杆（4）的中心位置设有V型槽（8）用于挂钩弹簧（9）的限位；若干个所述的支撑板（3）以支撑底座（2）的纵向中心位置为对称中心对称分布，这若干个支撑板（3）的顶部开设有与零件（1）的底部轮廓相配合的凹槽（6），所述凹槽（6）与零件（1）的“几”字形凸起（11）配合起限位作用。

2.根据权利要求1所述的一种多曲率长条类零件柔性切割夹具，其特征在于，所述支撑杆（5）垂直于支撑底座（2）设置，支撑底座（2）两端的两对支撑杆（5）相互平行。

3.根据权利要求1所述的一种多曲率长条类零件柔性切割夹具，其特征在于，各个支撑板（3）两侧边缘宽度小于“几”字形零件（1）宽度，这若干个支撑板（3）根据零件（1）的外形弧度对称布置在支撑底座（2）上。

4.根据权利要求1所述的一种多曲率长条类零件柔性切割夹具，其特征在于，支撑底座（2）两端的每对支撑杆（5）顶端均设有深2~5mm、孔径φ2－φ5.3的定位圆孔凹槽（7）。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种多曲率长条类零件柔性切割夹具的切割方法，包括以下步骤：

步骤S1：将零件（1）对称放入支撑板（3）组件上，使“几”字形凸起（11）部位与支撑板（3）凹槽（6）配合起限位作用，防止零件（1）横向窜动；

步骤S2：将挂钩弹簧（9）的两端挂钩分别与底座两端连杆钩连，保证两挂钩中间弹簧部分嵌入零件（1）凹槽（6）中心位置，通过挂钩弹簧（9）的压紧力使零件（1）与至少与一个支撑板（3）完全接触贴合，以防止沿零件（1）纵向窜动；

步骤S3：高能束切割装置通过支撑底座（2）两端四个支撑杆（5）顶部的定位圆孔凹槽（7）中的任意两个对零件（1）进行位置校准定位；

步骤S4：根据校准定位和零件（1）外形尺寸进行两侧高能束切割，待切割完毕冷却后取下挂钩弹簧（9），取出已切割零件，再进行下一件零件的放置、切割。