CN114407113B - 一种碳纤维产品的固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纤维产品的固定方法，用于对待切割加工的碳纤维产品进行固定，采用固定治具，采用包括吸盘吸附、定位件定位中至少一种进行固定，吸盘吸附包括：根据产品的大小、形状，确定产品上吸盘吸附位置与产品待切割边缘之间的距离和吸盘之间的间距，以及选择吸盘形状、吸盘盘口大小，将吸盘设置在固定治具上，产品则吸附在设置好的吸盘上；定位件定位包括：根据产品的形状，在产品上设置多个定位件，在固定治具上开设与定位件形状、位置相匹配的定位槽，将产品的定位件插入在与之对应的定位槽内，解决了碳纤维产品加工吸附、定位的问题，大大提高了碳纤维产品加工质量，提高了生产良率，从而降低了碳纤维的制造成本。

Description

一种碳纤维产品的固定方法

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料领域，具体涉及一种碳纤维产品的固定方法。

背景技术

材料轻量化是实现节能减排的重要措施之一，对国家工业的可持续发展具有重要意义。而碳纤维复合材料以其比重轻，比强度高，抗疲劳性能好等诸多优势，广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车、医疗等领域，但碳纤维复合材料及碳纤维复合材料构件高精度和高质量的要求，致使加工成为关键一项任务，加工切割质量管控中，吸附能力成为重要参数之一，若碳纤维复合材料或碳纤维复合构件在加工前不能被稳定吸附，则会导致其在加工切割时产生晃动而使得产品报废。

目前碳纤维制品，特别是汽车等造型异形的制品，曲面复杂，导致产品安装不方便，产品无法定位，难固定，会影响加工。因为碳钎维表面含有成型脱模剂，表面光亮光滑，导致产品无法吸附工装，安装要靠肘夹人工辅助固定，存在生产安全、加工效率低、易产生撞机等风险。产品安装定位精度差，导致预定吸附位置偏移，从而导致吸附牢度变差，加工时易照成产品报废。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维产品的固定方法，用于对待切割加工的碳纤维产品进行固定。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种碳纤维产品的固定方法，该方法用于对待切割加工的碳纤维产品进行固定，所述固定方法采用固定治具，采用包括吸盘吸附、定位件定位中的至少一种方式进行固定，

吸盘吸附方式包括：根据产品的大小、形状，确定吸盘在产品上的吸附位置与产品的待切割边缘之间的距离和吸盘之间的间距，以及选择吸盘的形状、吸盘盘口的大小，将吸盘设置在固定治具上，产品则吸附在设置好的吸盘上；

定位件定位方式包括：根据产品的形状，在产品上设置多个定位件，在固定治具上开设与定位件形状、位置相匹配的定位槽，将产品的定位件插入在与之对应的定位槽内。

优选地，当同时采用吸盘吸附和定位件定位方式时，吸盘和定位槽设置在同一固定治具上。

进一步优选地，吸盘设置在固定治具上后，在其自然状态下，吸盘的盘口的最低点与固定治具表面之间的距离为5.5-7mm。距离过短则产品受固定治具表面的阻碍，可能会导致吸盘无法牢固吸附在产品上；距离过长则吸盘的稳定性较差，可能会导致产品跟随吸盘一同晃动。

优选地，当产品具有边长≥300mm的见方区域时，吸盘在产品上吸附的位置与产品的待切割边缘之间的距离为20-40mm；当产品边长≤300mm时，吸盘在产品上吸附的位置与产品的待切割边缘之间的距离为15-25mm。

进一步优选地，当产品具有边长≥300mm的见方区域时，吸盘在产品上吸附的位置与产品的待切割边缘之间的距离为22-40mm；当产品边长＜300mm时，吸盘在产品上吸附的位置与产品的待切割边缘之间的距离为15-22mm。

优选地，产品的形状包括平面度、曲率半径，在产品的平面度≤1的位置吸附完整吸盘；在产品的曲率半径≤100mm的位置吸附仿形吸盘，该仿形吸盘的盘口通过完整吸盘切割成与产品吸附位置一致的形状。

进一步优选地，在产品的平面度≤1的位置，根据该位置区域的大小，选择吸盘的盘口大小并确定相邻吸盘之间的距离，

该区域为边长≥160mm的见方区域时，选择吸盘盘口的口径为Φ90-Φ120mm的吸盘，并且相邻吸盘之间的距离为400-600mm；该区域为边长为≥45mm且＜160mm的见方区域时，选择吸盘盘口的口径为Φ40-Φ60mm的吸盘，并相邻吸盘之间的距离为200-380mm；该区域为边长为≥15mm且＜45mm的见方区域时，选择吸盘盘口的口径为Φ10-Φ20mm的吸盘，并且相邻吸盘之间的距离为100-200mm。

进一步优选地，所述吸盘包括吸盘主体，所述吸盘主体的一端与气源连通，所述吸盘主体的另一端形成所述吸盘的盘口，所述吸盘主体的两端之间具有波纹段，所述波纹段可以在其轴向上伸长或收缩。

优选地，当吸盘吸附在产品表面时，保持吸盘内的气压为-0.7~-0.84MPa。

优选地，固定治具的表面具有与产品表面形状相同的仿形面，通过匹配产品表面与固定治具仿形面、定位件与定位槽，将产品准确固定在固定治具上，

当产品为左右对称的形状时，至少设置三组定位件与定位槽进行定位；当产品为左右不对称的形状时，至少设置两组定位件与定位槽进行定位。

优选地，定位件设置在产品的外框、内框、内孔和待切割区域中的至少一处。

优选地，在定位件内开设孔；在定位槽的槽底开设口径小于其口径的底槽，产品的定位件插入在定位槽内后，将一杆件从定位件的孔穿入至定位槽的底槽内并同时位于该孔和该底槽内。

进一步优选地，定位件贯穿产品的上下表面设置，定位件的孔沿定位件的插入方向贯穿定位件。

优选地，定位件的插入方向的周面为锥形面，定位槽的侧壁面与定位件的插入方向的周面相匹配。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过吸盘吸附和定位件定位解决了碳纤维产品加工吸附、定位的问题，并根据产品形状大小的不同来决定吸盘大小、形状和间距以及定位件的数量，大大提高了碳纤维产品加工质量，提高了生产良率，同时避免过多不必要的吸附和定位，从而降低了碳纤维的制造成本。

附图说明

附图1为本实施例中完整吸盘的结构示意图；

附图2为本实施例中吸盘的盘口与固定治具表面距离的高度差示意图；

附图3为本实施例中仿形吸盘的结构示意图；

附图4为本实施例中产品设置有定位件的一侧的配合示意图；

附图5为本实施例中产品设置有定位件的另一侧的配合示意图；

附图6为本实施例中定位槽的结构示意图；

附图7为本实施例中定位件与定位槽的配合示意图。

以上附图中：1、产品；2、固定治具；3、吸盘；31、盘口；32、波纹段；33、完整吸盘；34、仿形吸盘；4、定位件；41、定位件的孔；5、定位槽；51、底槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。

如图2、7所示，一种碳纤维产品的固定方法，该方法用于对待切割加工的碳纤维产品进行固定，以确保碳纤维产品在切割加工时稳固而保证切割精度。固定方法采用固定治具2，采用包括吸盘3吸附、定位件4定位中的至少一种方式进行固定，将待加工的产品1固定在固定治具2上。吸盘3吸附方式包括：根据产品1的大小、形状，确定吸盘3在产品1上的吸附位置与产品1的待切割边缘之间的距离和吸盘3之间的间距，以及选择吸盘3的形状、吸盘3盘口31的大小，吸盘3的位置、形状、大小确定好后，将吸盘3设置在固定治具2上，产品1则吸附在设置好的吸盘3上。定位件4定位方式包括：根据产品1的形状，在产品1上设置多个定位件4，并在固定治具2上开设与定位件4形状、位置相匹配的定位槽5，将产品1的定位件4插入在与之对应的定位槽5内。吸盘3吸附与定位件4定位可以相互配合，当同时采用吸盘3吸附和定位件4定位方式时，吸盘3和定位槽5设置在同一固定治具2上，定位件4定位可以确保吸盘3吸附位置的准确性，产品1的不同位置的吸附要求不相同，同时吸盘3吸附可以保证产品1可以稳定固定在固定治具2上。

固定治具2的表面具有与产品1表面形状相同的仿形面，通过吸盘3吸附和定位件4定位的方式，可以使产品1表面与固定治具2表面刚好贴近并留有一丝空隙。

如图1-3所示，吸盘3吸附方式主要解决的是产品1吸附牢度的问题。吸盘3包括吸盘主体、连接部，吸盘主体通过连接部连接在固定治具2上，吸盘主体的一端穿过连接部与气源连通，吸盘主体的另一端形成吸盘3的盘口31，吸盘3的盘口31采用碗状、椭圆等形状，可以很好借力贴敷表面，解决碳钎维产品1成型出现的微变形。吸盘主体的两端之间具有波纹段32，波纹段32与盘口31相接，吸盘3盘口31和波纹段32形似风琴型，波纹段32可以在其轴向上伸长或收缩，吸盘3吸附时波纹段32收缩变短，具有很好收缩性，增强吸力。由于碳钎维产品表面含有脱模剂，较光滑，吸盘3吸附压力偏大时，会导致吸盘3形变过大，盘口31边缘内扣，导致吸附失效；吸盘3吸附压力偏小时，吸力不够，导致加工产生震动失效。因此当吸盘3吸附在产品1表面时，保持吸盘3内的气压为-0.7~-0.84MPa。

吸盘3设置在固定治具2上后，在其自然状态下，吸盘3的盘口31的最低点与固定治具2表面之间的距离为h=5.5-7mm，如图2所示，距离过短则产品1受固定治具2表面的阻碍，吸盘3的收缩程度不够，无法达到目标吸力，可能会导致吸盘3无法牢固吸附在产品1上；距离过长则吸盘3的稳定性较差，吸盘3通常采用可发生形变的弹性材质，可能会导致产品1跟随吸盘3一同晃动。

根据产品1上各区域的大小，确定吸盘3吸附在产品1上时距产品1切割边缘的距离，产品1某区域较大时，可以适当远一点，利用产品1自身性质消除切割应力。当产品1具有边长≥300mm的见方区域时，吸盘3在产品1上吸附的位置与产品1的待切割边缘之间的距离为20-40mm；当产品1边长≤300mm时，吸盘3在产品1上吸附的位置与产品1的待切割边缘之间的距离为15-25mm。对于其中重合的部分，根据产品1切割精度的要求选择是否细化，若切割精度要求不高，则重合部分可以任意选择，灵活性更高，对于产品1切割精度的要求比较高时，则具体应为：当产品1具有边长≥300mm的见方区域时，吸盘3在产品1上吸附的位置与产品1的待切割边缘之间的距离为22-40mm；当产品1边长＜300mm时，吸盘3在产品1上吸附的位置与产品1的待切割边缘之间的距离为15-22mm。

根据产品1的表面形变程度、平整程度，选择吸盘3的形状、大小并确定吸盘3的间距。产品1的形状包括平面度、曲率半径，用以选择吸盘3的形状。在产品1的平面度≤1的位置，认定该位置较为平整，吸附完整吸盘33可以确保吸附牢度，如图1所示；在产品1的曲率半径≤100mm的位置，认定该位置弯折程度较大，完整吸盘33的盘口31有缝隙会漏气，因此吸附仿形吸盘34，该仿形吸盘34的盘口31通过完整吸盘33切割成与产品1吸附位置一致的形状，如图3所示，切割部分可延伸至吸盘3的波纹段32处。

在产品1的平面度≤1的位置，即在较为平整的区域，根据该位置区域的大小，选择吸盘3的盘口31大小并确定相邻吸盘3之间的距离，该区域为边长≥160mm的见方区域时，选择吸盘3盘口31的口径为Φ90-Φ120mm的吸盘3，并且相邻吸盘3之间的距离为400-600mm；该区域为边长为≥45mm且＜160mm的见方区域时，选择吸盘3盘口31的口径为Φ40-Φ60mm的吸盘3，并相邻吸盘3之间的距离为200-380mm；该区域为边长为≥15mm且＜45mm的见方区域时，选择吸盘3盘口31的口径为Φ10-Φ20mm的吸盘3，并且相邻吸盘3之间的距离为100-200mm，可以有效利用产品1自身的弹性消除剪切应力。

如图4-7所示，定位件4定位方式主要解决的是产品1定位问题。通过匹配产品1表面与固定治具2仿形面、定位件4与定位槽5，将产品1准确固定在固定治具2上。产品1的稳定主要由吸盘3吸附解决，但产品1的位置由定位件4确定，因此，当产品1为左右对称的形状时，为确保产品1与固定治具2的位置相匹配，同时与切割工位相匹配，则至少设置三组定位件4与定位槽5进行定位，作为防呆设计，防止产品1放反；当产品1为左右不对称的形状时，则至少设置两组定位件4与定位槽5进行定位，产品1表面和固定治具2的仿形面也可用于确定产品1的方向。

如图5、6所示，各定位件4在产品1上具体设置时，通过穿孔设置在产品1上，开孔会引起形变，同时也不美观，因此，定位件4的位置不能影响产品1结构，也不能影响产品1自身的力学性能，为了避开产品1的结构区，定位件4设置在产品1的外框、内框、内孔和待切割区域中的至少一处。产品1的外框或内框结构较为稳固，穿孔不易出现异常，同时产品1在实际使用时，外框、内框用于与其他结构连接，可以被遮挡。产品1的内孔由于产品1的设计要求，本身为持续存在，可以直接用作定位件4的设置。产品1的待切割区域在切割后不再存在，定位件4即便造成该区域力学性能发生改变，也不影响产品1的使用。

如图5-7所示，定位件4的插入方向的周面为锥形面，定位槽5的侧壁面与定位件4的插入方向的周面相匹配，简化插入时的操作并可以确保产品1进行吸附时保持稳定。

在定位件4内开设孔；在定位槽5的槽底开设口径小于其口径的底槽51，产品1的定位件4插入在定位槽5内后，将一杆件从定位件的孔41穿入至定位槽5的底槽51内并同时位于该孔和该底槽51内，作为进一步确保定位准确的辅助手段。由于定位件4贯穿产品1的上下表面设置，定位件的孔41沿定位件4的插入方向贯穿定位件4。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碳纤维产品的固定方法，该方法用于对待切割加工的碳纤维产品进行固定，其特征在于：所述固定方法采用固定治具，同时采用吸盘吸附、定位件定位方式进行固定，吸盘和定位槽设置在同一固定治具上；

吸盘吸附方式包括：根据产品的大小、形状，确定吸盘在产品上的吸附位置与产品的待切割边缘之间的距离和吸盘之间的间距，以及选择吸盘的形状、吸盘盘口的大小，产品的形状包括平面度、曲率半径，在产品的平面度≤1的位置吸附完整吸盘，在产品的曲率半径≤100mm的位置吸附仿形吸盘，该仿形吸盘的盘口通过完整吸盘切割成与产品吸附位置一致的形状，将吸盘设置在固定治具上，吸盘设置在固定治具上后，在其自然状态下，吸盘的盘口的最低点与固定治具表面之间的距离为5.5-7mm，产品则吸附在设置好的吸盘上；

定位件定位方式包括：根据产品的形状，在产品上设置多个定位件，在固定治具上开设与定位件形状、位置相匹配的定位槽，将产品的定位件插入在与之对应的定位槽内。

2.根据权利要求1所述的碳纤维产品的固定方法，其特征在于：当产品具有边长≥300mm的见方区域时，吸盘在产品上吸附的位置与产品的待切割边缘之间的距离为20-40mm；当产品边长≤300mm时，吸盘在产品上吸附的位置与产品的待切割边缘之间的距离为15-25mm。

3.根据权利要求2所述的碳纤维产品的固定方法，其特征在于：当产品具有边长≥300mm的见方区域时，吸盘在产品上吸附的位置与产品的待切割边缘之间的距离为22-40mm；当产品边长＜300mm时，吸盘在产品上吸附的位置与产品的待切割边缘之间的距离为15-22mm。

4.根据权利要求1所述的碳纤维产品的固定方法，其特征在于：在产品的平面度≤1的位置，根据该位置区域的大小，选择吸盘的盘口大小并确定相邻吸盘之间的距离，

该区域为边长≥160mm的见方区域时，选择吸盘盘口的口径为Φ90-Φ120mm的吸盘，并且相邻吸盘之间的距离为400-600mm；该区域为边长为≥45mm且＜160mm的见方区域时，选择吸盘盘口的口径为Φ40-Φ60mm的吸盘，并相邻吸盘之间的距离为200-380mm；该区域为边长为≥15mm且＜45mm的见方区域时，选择吸盘盘口的口径为Φ10-Φ20mm的吸盘，并且相邻吸盘之间的距离为100-200mm。

5.根据权利要求1所述的碳纤维产品的固定方法，其特征在于：固定治具的表面具有与产品表面形状相同的仿形面，通过匹配产品表面与固定治具仿形面、定位件与定位槽，将产品准确固定在固定治具上，

当产品为左右对称的形状时，至少设置三组定位件与定位槽进行定位；当产品为左右不对称的形状时，至少设置两组定位件与定位槽进行定位。

6.根据权利要求1所述的碳纤维产品的固定方法，其特征在于：定位件设置在产品的外框、内框、内孔和待切割区域中的至少一处。

7.根据权利要求1所述的碳纤维产品的固定方法，其特征在于：在定位件内开设孔；在定位槽的槽底开设口径小于其口径的底槽，产品的定位件插入在定位槽内后，将一杆件从定位件的孔穿入至定位槽的底槽内并同时位于该孔和该底槽内。