CN114770982B - 一种组合式定位机构及其定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种组合式定位机构及其定位方法，属于复合材料成型技术领域。本组合式定位机构包括第一定位轴、第二定位轴和第三定位轴，组装时第二定位轴位于第一定位轴和第三定位轴中间，第二定位轴的两斜坡面分别与第一定位轴的一斜坡面和第三定位轴的一斜坡面作为配合面相接触，第二定位轴上的两销孔分别与第一定位轴上的一同等孔径的销孔和第三定位轴的一同等孔径的销孔正向对接，第一定位轴通过一定位销穿入第一定位轴和第二定位轴的销孔中实现与第二定位轴连接，第三定位轴通过一定位销穿入第三定位轴和第二定位轴的销孔中实现与第二定位轴连接。本组合式定位机构能够准确定位，脱模时快捷分离，避免划伤。

Description

一种组合式定位机构及其定位方法
技术领域
本发明涉及一种适用于复合材料翼面成型的组合式定位机构及其定位方法，属于复合材料成型技术领域。
背景技术
飞行器重量与性能及经济性关系密切，减轻飞行器结构重量是飞行器研制工作中的主要目标之一。复合材料翼面具有比刚度和比强度高、抗疲劳和抗腐蚀性能好等优良的力学性能，在航空、航天结构中得到了广泛的应用，其应用范围由最初的次承力结构扩展到现在的主承力结构。
复合材料翼面与机身之间的载荷传递通过金属接头实现。为满足飞行器的飞行气动特性，在翼面的生产过程中需要满足产品的设计安装角、上反角要求。在复合材料翼面成型过程中，翼面的安装角和上反角主要依靠定位轴和金属接头轴孔之间的定位配合来进行控制；为保证定位精度，定位轴和金属接头孔之间的设计配合间隙通常不超过0.05mm。但是，目前翼面装脱模过程定位轴在接头孔中的运动轨迹不易控制，当定位轴z向和金属接头孔z向存在一定角度时，定位轴的边角可能划伤金属接头孔及成型工装的配套定位轴孔，而由此产生的成型工装定位轴孔的划痕又会进一步影响定位轴的装拆过程，造成恶性循环。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种装模时准确定位、脱模时快捷分离、避免划伤的组合式定位机构及其定位方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种组合式定位机构，包括第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)，第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)均为含有一大端和一小端的楔形结构；组装时第二定位轴(20)位于第一定位轴(10)和第三定位轴(30)中间，第二定位轴(20)的两斜坡面分别与第一定位轴(10)的一斜坡面和第三定位轴(30)的一斜坡面作为配合面相接触，第二定位轴(20)的大端与第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的小端平齐，第二定位轴(20)的小端与第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的大端平齐，第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)共同构成一圆柱状定位机构；其中，第二定位轴(20)上的两销孔分别与第一定位轴(10)上的一同等孔径的销孔和第三定位轴(30)的一同等孔径的销孔正向对接，第一定位轴(10)通过一定位销(40)穿入第一定位轴(10)和第二定位轴(20)的销孔中实现与第二定位轴(20)连接，第三定位轴(30)通过一定位销(40)穿入第三定位轴(30)和第二定位轴(20)的销孔中实现与第二定位轴(20)连接。
优选地，所述第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)的大端和小端的弧形边缘含有倒圆角，圆角半径为0.5～3mm，倒圆角可以进一步防止划痕的产生。
优选地，所述第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的形状大小完全相同。
优选地，所述第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的形状大小不相同。
优选地，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与大端端面的两条交线相互平行，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与小端端面的两条交线相互平行。
优选地，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与大端端面的两条交线相互平行，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与小端端面的两条交线相互不平行。
优选地，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与大端端面的两条交线相互不平行，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与小端端面的两条交线相互平行。
优选地，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与大端端面的两条交线相互不平行，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与小端端面的两条交线相互不平行。
优选地，所述定位销(40)的一端设置有拔销孔，另一端为实心结构。可以通过拔销孔将定位销拔出，也可以通过敲击位于销孔内的定位销的实心结构的另一端敲出。
一种组合式定位机构的定位方法，包括以下步骤：
组合式定位机构的组装步骤：将第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)置入金属接头的轴孔中，将第一定位轴(10)和第三定位轴(30)分别与第二定位轴(20)沿斜坡面配合组合，再将两个定位销(40)装在销孔中，定位销(40)的两端面与各个第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)的两端面齐平；
组合式定位机构的拆卸步骤：将两个定位销(40)从销孔中取出，用外力沿轴向从第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的小端敲击第一定位轴(10)和第三定位轴(30)以从金属接头中的轴孔中取出，最后将第二定位轴(20)沿轴向从小端向大端移动脱出。
本发明与现有技术相比的有益效果：
1)本发明采用独特的组合式定位机构，当三个定位轴通过定位销组合安装到位时，定位轴外型面与金属接头轴孔紧密贴合，减少定位误差，提高翼面产品的合格率，金属接头孔内壁的粗糙度设计指标一般要求为≤0.8，本发明可以将该指标的合格率从30％提高到75％以上。在拆卸时，第一定位轴和第三定位轴的相对运动可使第二定位轴轻松从金属接头轴孔中取出，减少定位轴装卸难度。
2)本发明的组合式定位机构具有很好的适应性，在其他产品的生产过程中有很好的通用性，可以提高产品质量和合格率，增加产品收益。
3)现有的定位轴在装模过程中由于操作人员通过铜棒等工具手工敲入金属接头轴孔中，并不能完全保证定位轴z向和轴孔z向平行，如果存在一定角度，定位轴脱模时就像一个倾斜的刀刃一样，随着其逐渐运动离开轴孔，其棱边会划伤金属接头内壁。而本发明中将定位轴分成3块(即第一定位轴、第二定位轴、第三定位轴)，可以在不挤压金属轴孔的情况下逐个取出，避免了对金属轴孔挤压的情况下摩擦产生划伤。本发明在复合材料成型过程可以实现精确预制件在模具中的精确定位，具有良好的工艺稳定性和可操作性，降低废件率，提高产品附加值。
4)本发明具有良好的推广应用价值，可有效推动航空航天领域复合材料翼面的发展应用。
附图说明
图1为本发明实施例1中的一种组合式定位机构的正等测透视图；
其中，10-第一定位轴，20-第二定位轴，30-第三定位轴，40-定位销。
图2为本发明实施例1中的一种组合式定位机构的俯透视图。
图3为本发明实施例1中的一种组合式定位机构的仰透视图。
图4为本发明实施例1中的一种组合式定位机构的前透视图。
具体实施方式
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
实施例1
本实施例公开一种组合式定位机构，如图1-4所示，包括第一定位轴10、第二定位轴20和第三定位轴30，第一定位轴10、第二定位轴20和第三定位轴30均为含有一大端和一小端的楔形结构；组装时第二定位轴20位于第一定位轴10和第三定位轴30中间，第二定位轴20的两斜坡面分别与第一定位轴10的一斜坡面和第三定位轴30的一斜坡面作为配合面相接触，第二定位轴20的大端与第一定位轴10和第三定位轴30的小端平齐，第二定位轴20的小端与第一定位轴10和第三定位轴30的大端平齐，第一定位轴10、第二定位轴20和第三定位轴30共同构成一圆柱状定位机构。第一定位轴10和第三定位轴30的形状大小完全相同。第二定位轴20的两斜坡面与大端端面的两条交线相互平行，所述第二定位轴20的两斜坡面与小端端面的两条交线相互平行。
其中，第二定位轴20上的两销孔分别与第一定位轴10上的一同等孔径的销孔和第三定位轴30的一同等孔径的销孔正向对接，第一定位轴10通过一定位销40穿入第一定位轴10和第二定位轴20的销孔中实现与第二定位轴20连接，第三定位轴30通过一定位销40穿入第三定位轴30和第二定位轴20的销孔中实现与第二定位轴20连接。
优选地，第一定位轴10、第二定位轴20和第三定位轴30的大端和小端的弧形边缘含有倒圆角，圆角半径为0.5～3mm中的某一值，倒圆角可以进一步防止划痕的产生，如图4所示。
本定位机构的使用方法如下：
1)将金属接头正确置入翼面成型工装底模对应部位，按设计样板铺覆顺序进行翼面铺覆。
2)定位机构的组装过程：将第一定位轴10和第三定位轴30分别和第二定位轴20沿侧向的斜坡面配合组合，再将定位销40装在销孔中，定位销40端面和各个定位轴端面齐平。
3)将组合装配好的定位机构外壁均匀涂抹润滑硅脂，再沿轴向缓慢放入金属接头，注意定位机构底端不要超出底模最下端端面位置。
4)上下模对合(下模即底模)，定位机构对准上模轴孔位置，上下模紧固合模，合模面处间隙小于0.1mm。
5)按照树脂固化工艺完成复合材料翼面产品模塑成型。
6)定位机构的拆卸过程：将2个定位销40通过拔销孔拔出或从端部敲出，用外力沿轴向从第一定位轴10和第三定位轴30的小端敲击第一定位轴10和第三定位轴30以从金属接头的轴孔中取出，最后将第二定位轴20沿轴向从小端向大端移动脱出。
实施例2
本实施例公开另一种组合式定位机构，其与实施例1中的定位机构不同之处在于，第一定位轴和第三定位轴的形状大小不相同，即一个大一个小。
实施例3
本实施例公开另一种组合式定位机构，其与实施例1中的定位机构不同之处在于，第二定位轴的两斜坡面与大端端面的两条交线相互平行，所述第二定位轴的两斜坡面与小端端面的两条交线相互不平行。
实施例4
本实施例公开另一种组合式定位机构，其与实施例1中的定位机构不同之处在于，第二定位轴的两斜坡面与大端端面的两条交线相互不平行，所述第二定位轴的两斜坡面与小端端面的两条交线相互平行。
实施例5
本实施例公开另一种组合式定位机构，其与实施例1中的定位机构不同之处在于，第二定位轴的两斜坡面与大端端面的两条交线相互不平行，所述第二定位轴的两斜坡面与小端端面的两条交线相互不平行。
上述实施例1-5公开的各种组合式定位机构当中，以实施例1公开的组合式定位机构为最佳，其第一定位轴和第二定位轴形状完全相同，位置完全对称(既关于定位机构轴心线所在一平面的面对称，也关于轴心线的轴对称)，第二定位轴关于自身中心平面对称，销孔位置完全对称，各项受力均衡。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的适当修改或者等同替换，均应涵盖于本发明的保护范围内，本发明的保护范围以权利要求所限定者为准。

Claims (10)

1.一种组合式定位机构，其特征在于，包括第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)，第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)均为含有一大端和一小端的楔形结构；组装时第二定位轴(20)位于第一定位轴(10)和第三定位轴(30)中间，第二定位轴(20)的两斜坡面分别与第一定位轴(10)的一斜坡面和第三定位轴(30)的一斜坡面作为配合面相接触，第二定位轴(20)的大端与第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的小端平齐，第二定位轴(20)的小端与第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的大端平齐，第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)共同构成一圆柱状定位机构；其中，第二定位轴(20)上的两销孔分别与第一定位轴(10)上的一同等孔径的销孔和第三定位轴(30)的一同等孔径的销孔正向对接，第一定位轴(10)通过一定位销(40)穿入第一定位轴(10)和第二定位轴(20)的销孔中实现与第二定位轴(20)连接，第三定位轴(30)通过一定位销(40)穿入第三定位轴(30)和第二定位轴(20)的销孔中实现与第二定位轴(20)连接。
2.如权利要求1所述的组合式定位机构，其特征在于，所述第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)的大端和小端的弧形边缘含有倒圆角，圆角半径为0.5～3mm。
3.如权利要求1所述的组合式定位机构，其特征在于，所述第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的形状大小完全相同。
4.如权利要求1所述的组合式定位机构，其特征在于，所述第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的形状大小不相同。
5.如权利要求1所述的组合式定位机构，其特征在于，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与大端端面的两条交线相互平行，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与小端端面的两条交线相互平行。
6.如权利要求1所述的组合式定位机构，其特征在于，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与大端端面的两条交线相互平行，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与小端端面的两条交线相互不平行。
7.如权利要求1所述的组合式定位机构，其特征在于，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与大端端面的两条交线相互不平行，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与小端端面的两条交线相互平行。
8.如权利要求1所述的组合式定位机构，其特征在于，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与大端端面的两条交线相互不平行，所述第二定位轴(20)的两斜坡面与小端端面的两条交线相互不平行。
9.如权利要求1所述的组合式定位机构，其特征在于，所述定位销(40)的一端设置有拔销孔，另一端为实心结构。
10.一种权利要求1-9任一项所述的组合式定位机构的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
组合式定位机构的组装步骤：将第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)置入金属接头的轴孔中，将第一定位轴(10)和第三定位轴(30)分别与第二定位轴(20)沿斜坡面配合组合，再将两个定位销(40)装在销孔中，定位销(40)的两端面与各个第一定位轴(10)、第二定位轴(20)和第三定位轴(30)的两端面齐平；
组合式定位机构的拆卸步骤：将两个定位销(40)从销孔中取出，用外力沿轴向从第一定位轴(10)和第三定位轴(30)的小端敲击第一定位轴(10)和第三定位轴(30)以从金属接头中的轴孔中取出，最后将第二定位轴(20)沿轴向从小端向大端移动脱出。
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