CN114434362A - 用于复材筒体或罩体固定的吸盘定心式夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了航空航天产品加工技术领域一种用于复材筒体或罩体固定的吸盘定心式夹具，包括安装在底座上的支撑板和支撑架，支撑架穿过支撑板设置，支撑架上经气弹簧安装有支撑杆，支撑杆的底部铰接在支撑架上，气弹簧一端铰接在支撑架上、另一端铰接在支撑杆上，支撑杆的顶部铰接有吸盘座，吸盘座上安装有吸盘，底座上还设置有真空泵，真空泵通过气管与吸盘相连，气管从支撑架的底部穿入、并从支撑架的顶部穿出连接在吸盘上，本发明适用范围广，使用方便，设备运行平稳，可用于实验、研究等多种用途。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天产品加工技术领域，特别涉及一种复材筒体或罩体夹具。
背景技术
碳纤维、玻璃纤维复合材料因为其比强度，比模量高、密度小，强度高、高温性能好、成型性好的特性，在航空航天领域的应用日益广泛，其中一部分复合材料零部件为筒体或罩体。目前，在复合材料筒体或罩体表面加工所使用的夹具仍多为传统的机械夹紧方式，这样容易导致其纤维断裂、分层，甚至丧失优良的力学性能。并且加工时需要不断改变装夹位置，既浪费大量时间，还会因为再次装夹而可能损坏已加工面。在修复复合材料表面缺陷涂层的过程中，传统机械夹具容易导致完好涂层的破损。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于复材筒体或罩体固定的吸盘定心式夹具，解决了现有夹具夹紧过程容易导致纤维断裂、分层的问题，解决了现有夹紧需要改变位置时不方便的问题，解决了现有夹具容易导致涂层破损的问题，解决了现有夹具无法装夹不规则筒体的问题。
本发明的目的是这样实现的： 一种用于复材筒体或罩体固定的吸盘定心式夹具，包括安装在底座上的支撑板和支撑架，所述支撑架穿过支撑板设置，所述支撑架上经气弹簧安装有支撑杆，所述支撑杆的底部铰接在支撑架上，所述气弹簧一端铰接在支撑架上、另一端铰接在支撑杆上，所述支撑杆的顶部铰接有吸盘座，所述吸盘座上安装有吸盘，所述底座上还设置有真空泵，所述真空泵通过气管与吸盘相连，所述气管从支撑架的底部穿入、并从支撑架的顶部穿出连接在吸盘上。
本发明的工作原理如下：
将待夹紧的复材筒体或罩体从夹具的顶部套入，并支撑在支撑板上，支撑杆在气弹簧的作用下伸开，使得吸盘贴合在筒体或罩体的内壁上，待吸盘全部贴合后，控制真空泵工作，使得吸盘吸住筒体或罩体，从而完成筒体或罩体的固定。
本发明采用吸盘通过负压的方式吸住筒体或罩体，相对于传统夹具，不会对筒体或罩体施加双向挤压力，从而解决了传统夹具使用时容易导致纤维断裂、分层的问题。
本发明采用吸盘从筒体或罩体的内部通过负压方式固定，相对于传统夹具，在夹取外表面有缺陷涂层需修复的筒体或罩体时，不会破坏表面的涂层，从而解决了现有夹具夹紧待表面修复的筒体或罩体时表面容易破损的问题。
本发明采用伸缩杆配合气弹簧实现了以伸缩杆底部为圆心、伸缩杆长度为半径的整个弧形面位置的夹取，实现不规则形状的夹取，解决了现有夹具对筒体或罩体形状的限制，适用范围更广。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明设计结构简单，经济性高，尤其是当加工碳纤维、玻璃纤维复合材料筒体或罩体时，不需要多次装夹，一次夹紧便可加工整个表面，生产效率高，还避免了对复合材料表面造成的损伤，此外还可装夹不同直径的筒体以及形状不规则的罩体工件，本发明适用范围广，使用方便，设备运行平稳，可用于实验、研究等多种用途。
作为本发明的进一步改进，所述支撑板可升降的安装在底座上。筒体或罩体在加工过程中需要频繁的调节夹取位置，现有技术中的夹具一般通过手动的方式来完成夹紧松开，效率太低，本发明的夹取松开仅仅通过真空泵控制即可轻松实现固定，同时配合上支撑板的升降性能，可轻松实现夹取点在竖直方向上的调节，另外水平方向的调节仅需旋转罩体或筒体即可实现，从改变筒体或罩体的高度和吸盘吸附的位置，使其达到最优位置，如此解决了现有技术中更换夹紧位置不方便的问题。
为了进一步方便控制支撑板的升降，所述支撑板经剪刀式升降架安装在底座上。剪刀式升降架作为常规升降辅助工具，结构简单，使用方便。
作为本发明的进一步限定，所述支撑架上安装有丝杆滑台，所述丝杆滑台的滑台固定连接推臂，推臂的顶部固定连接有套设在支撑架外周的推盘，推盘上安装有配合支撑杆的滚轮。在实际使用过程中，支撑杆的撑开可通过气弹簧起送实现，缩回一般手动操作，如此也带来了一定的不便利性，本发明通过设计丝杆滑台、推臂、推盘与支撑杆以及气弹簧相互配合作用，轻松实现了支撑杆的伸出与缩回，进一步减少人工作业，降低成本，提高效率和可靠性。
作为本发明的进一步限定，所述支撑架的顶部设有分流盖，分流盖进气口经气管与真空泵相连，分流盖的出气口经气管与吸盘相连。分流盖的设计对于节约了气管。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明立体结构示意图。
图2为本发明中丝杆滑台、推臂、推盘结构示意图。
其中，1底座，2支撑板，3支撑架，4升降架，5气弹簧，6支撑杆，7丝杆滑台，8推臂，9推盘，10滚轮，11吸盘座，12吸盘，13分流盖，14气管，15真空泵。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1-2所示的一种用于复材筒体或罩体固定的吸盘定心式夹具，包括安装在底座1上的支撑板2和支撑架3，支撑板2经剪刀式升降架4安装在底座1上，支撑板2的中心开孔，支撑架3为方管结构，支撑架3穿过支撑板2通孔设置，支撑架3的四个面上经气弹簧5安装有支撑杆6，支撑杆6设置有四根（并不局限于四根，可根据实际需要进行调节，对应的方管支撑架3也要调整），对应的气弹簧5也设置有四根，支撑杆6的底部铰接在支撑架3上，气弹簧5根部铰接在支撑架3上部、气弹簧5的活塞杆铰接在支撑杆6上，支撑架3上安装有丝杆滑台7，丝杆滑台7的滑台固定连接推臂8，推臂8的顶部固定连接有套设在支撑架3外周的推盘9，推盘9上安装有配合支撑杆6的滚轮10，支撑杆6的顶部铰接有吸盘座11，吸盘座11上安装有吸盘12，底座1上还设置有真空泵15，真空泵15通过气管14与吸盘12相连，气管14从支撑架3的底部穿入，连接在分流盖13的进气口，分流盖13固定在支撑架3的顶部，分流盖13的出气口经气管14与吸盘12相连。
下面结合几个具体实例对本发明做进一步说明。
实例1：以高度为1600mm、内径小于1500mm且形状不规则的某型机头天线罩（罩体）为例，具体装夹过程如下：
1.根据夹具装夹的位置要求，吸盘12吸附位置大约在距离天线罩底端1000mm~1200mm处。先将天线罩放置在支撑板2上面，并且将四个吸盘12罩住。通过升降架4上的手摇螺纹杆调节支撑板2的高度，将支撑板2提升约400mm~450mm；
2. 利用丝杆滑台7上的伺服电机来驱动滚珠丝杆的旋转，进而促使推臂8下移，使滚轮10与支撑杆6分离，在气弹簧5的推力下，支撑杆6张开，直至吸盘12与天线罩内壁接触。由于该型天线罩是不规则的罩体，所以四个吸盘12不会同时接触到天线罩内壁。当其中一个吸盘12与天线罩内壁接触时，与该吸盘12配套的气弹簧5不会再延伸，与此同时，其他几个气弹簧5会继续延伸，直至吸盘12与天线罩内壁接触。当四个吸盘12都已与内壁贴合时，启动真空泵15，在吸盘12贴合部位会产生负压吸附工件，达到装夹工件的效果；
3.当天线罩加工完成后，关闭真空泵15，消除吸盘12与天线罩内壁贴合处的负压；利用伺服电机来驱动滚珠丝杆反向旋转，使推臂8上移，滚轮10与支撑杆6接触后，在滚轮10的约束下，支撑杆6会逐渐的收缩，直至支撑杆6被收回到垂直状态，将天线罩从支撑板2上取下即可。
实例2：以高度为1200mm、两端内径分别为864mm和1000mm的某型火箭发动机机匣（筒体）为例，具体装夹过程如下：
1.根据夹具装夹的位置要求，吸盘12吸附位置大约在距离机匣底端800mm~900mm处；先将机匣放置在支撑板2上面，通过升降架4上的手摇螺纹杆调节支撑板2的高度，将支撑板2提升约100mm~200mm；
2. 利用伺服电机来驱动滚珠丝杆的旋转，进而促使推臂8下移，使滚轮10与支撑杆6分离。在气弹簧5的推力下，支撑杆6张开，直至吸盘12与机匣内壁接触。由于该型机匣是对称的筒体，所以四个吸盘12会同时接触到机匣内壁。当四个吸盘12都已与内壁贴合时，启动真空泵15，在吸盘12贴合部位会产生负压吸附工件，达到装夹工件的效果。然后可在机匣表面进行机加打孔等操作；
3.待机加完成后，关闭真空泵15，消除吸盘12与机匣内壁贴合处的负压。利用伺服电机来驱动滚珠丝杆反向旋转，使推臂8上移。滚轮10与支撑杆6接触后，在滚轮10的约束下，支撑杆6会逐渐的收缩，直至支撑杆6被收回到垂直状态，将机匣从支撑板2上取下即可。
实例3：以高度为130mm、外径为400mm、壁厚为3mm的某型火箭发动机壳体前群（筒体）为例，具体装夹过程如下：
1.根据夹具装夹的位置要求，吸盘12吸附位置大约在距离前裙底端200mm处，先将前裙放置在支撑板2上面，由于该前裙高度较低，可在支撑板2上先放置一个合适的垫块，通过升降架4上的手摇螺纹杆调节支撑板2的高度，让吸盘12处于一个合适的贴合位置；
2. 利用伺服电机来驱动滚珠丝杆的旋转，进而促使推臂8下移，使滚轮10与支撑杆6分离，在气弹簧5的推力下，支撑杆6张开，直至吸盘12与前裙内壁接触，由于该型前裙壁厚较薄，为了避免因吸附力较大而导致的前裙变形，要选择合适的真空泵15工作压力，待夹紧后，再进行前裙的机加工作；
3.待机加完成后，关闭真空泵15，消除吸盘12与前裙内壁贴合处的负压。利用丝杆滑台7中伺服电机来驱动滚珠丝杆反向旋转，使推臂8上移。滚轮10与支撑杆6接触后，在滚轮10的约束下，支撑杆6会逐渐的收缩，直至支撑杆6被收回到垂直状态，将前裙取下即可。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于复材筒体或罩体固定的吸盘定心式夹具，其特征在于，包括安装在底座(1)上的支撑板(2)和支撑架(3)，所述支撑架(3)穿过支撑板(2)设置，所述支撑架(3)上经气弹簧(5)安装有支撑杆(6)，所述支撑杆(6)的底部铰接在支撑架(3)上，所述气弹簧(5)一端铰接在支撑架(3)上、另一端铰接在支撑杆(6)上，所述支撑杆(6)的顶部铰接有吸盘座(11)，所述吸盘座(11)上安装有吸盘(12)，所述底座(1)上还设置有真空泵(15)，所述真空泵(15)通过气管(14)与吸盘(12)相连，所述气管(14)从支撑架(3)的底部穿入、并从支撑架(3)的顶部穿出连接在吸盘(12)上。
2.根据权利要求1所述的用于复材筒体或罩体固定的吸盘(12)定心式夹具，其特征在于，所述支撑板(2)可升降的安装在底座(1)上。
3.根据权利要求2所述的用于复材筒体或罩体固定的吸盘(12)定心式夹具，其特征在于，所述支撑板(2)经剪刀式升降架(4)安装在底座(1)上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于复材筒体或罩体固定的吸盘(12)定心式夹具，其特征在于，所述支撑架(3)上安装有丝杆滑台(7)，所述丝杆滑台(7)的滑台固定连接推臂(8)，推臂(8)的顶部固定连接有套设在支撑架(3)外周的推盘(9)，推盘(9)上安装有配合支撑杆(6)的滚轮(10)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于复材筒体或罩体固定的吸盘(12)定心式夹具，其特征在于，所述支撑架(3)的顶部设有分流盖(13)，分流盖(13)进气口经气管(14)与真空泵(15)相连，分流盖(13)的出气口经气管(14)与吸盘(12)相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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