CN114932696A - 一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，包括导向装置、冲压装置和定型装置，导向装置用于定位冲压装置、定型装置及金属嵌件，冲压装置可拆卸地安装于导向装置配合且用于对金属嵌件进行冲击翻边，定型装置可拆卸地安装于导向装置配合且用于对翻边后的金属嵌件进行定型。本发明还涉及一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配方法。该复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装及方法的目的是解决手工安装嵌件导致的翻边破损的问题。

Description

一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装及方法

技术领域

本发明涉及蜂窝夹层结构金属嵌件技术领域，具体涉及一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装及方法。

背景技术

由于蜂窝夹层复合材料具有质量轻、弯曲刚度与强度大、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音、隔音和隔热性能好等优点，长期以来备受航空领域的关注。在航空工业发达国家，蜂窝夹层结构复合材料己成功的大量应用于飞机的主、次承力结构，如机翼、机身、尾翼、雷达罩及地板、内饰等部位。由于地板横梁、地板立柱和地板边梁为主要承载结构，需通过嵌件、紧固件将其和蜂窝夹层结构复合材料地板结构进行连接紧固，从而保证整个地板结构的强度。目前，嵌件翻边装配方法均采用国外进口工具，价格较高且渠道受限，如何实现嵌件的快速准确定位安装是亟待解决的装配问题之一。

目前，国外进口工具由冲压装置和和金属嵌件底部固定装置组成，蜂窝夹层结构金属嵌件多采用手工安装，安装过程中由于普通工具无法保证嵌件轴线方向垂直，导致嵌件组件受力不均匀，受力点定位不准确，从而在装配过程中导致法兰边发生破坏。另外，由于普通工具没有定位限制，易导致翻边过度，从而导致翻边位置受加大压力发生面板塌陷。嵌件安装过程中产生破损后很难从复合材料夹层结构中取出，从而导致复合材料夹层结构和嵌件报废。

因此，发明人提供了一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装及方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装及方法，解决了手工安装嵌件导致的翻边破损的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，包括导向装置、冲压装置和定型装置，所述导向装置用于定位冲压装置、定型装置及金属嵌件，所述冲压装置可拆卸地安装于所述导向装置配合且用于对所述金属嵌件进行冲击翻边，所述定型装置可拆卸地安装于所述导向装置配合且用于对翻边后的金属嵌件进行定型。

进一步地，所述导向装置包括底座、立柱及导向板，所述立柱的两端分别连接所述底座、所述导向板，所述导向板的上端面设有限位孔，所述底座上的定位孔与所述导向板上的限位孔位于同一轴线，所述定位孔用于定位所述金属嵌件，所述限位孔用于限位所述冲压装置、所述定型装置。

进一步地，所述立柱与所述导向板通过螺钉连接，所述导向板与所述螺钉之间设有弹簧垫圈。

进一步地，所述冲压装置包括翻边冲头和第一调整螺母，所述翻边冲头与所述第一调整螺母螺纹连接，所述翻边冲头穿设于所述限位孔且用于对所述金属嵌件进行冲压翻边。

进一步地，所述翻边冲头的冲击端具有锥形面，所述锥形面用于与所述金属嵌件的法兰内侧表面接触以使法兰向外翻边。

进一步地，所述第一调整螺母的位置根据所述金属嵌件的高度和所述翻边冲头的尺寸进行调整。

进一步地，所述定型装置包括定型模头和第二调整螺母，所述定型模头和第二调整螺母螺纹连接，所述定型模头穿设于所述限位孔且用于对所述翻边后的金属嵌件进行定型。

进一步地，所述定型模头的冲击端为柱状端面，所述柱状端面以使翻边后的所述金属嵌件的法兰与复合材料蜂窝夹层结构的上面板完全贴合。

进一步地，所述第二调整螺母的位置根据所述金属嵌件的高度和所述定型模头的尺寸进行调整。

本发明还提供了一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配方法，包括以下步骤：

将金属嵌件安装在复合材料蜂窝夹层结构的安装孔内，所述金属嵌件的底部法兰靠近所述复合材料蜂窝夹层结构的下面板；

将所述金属嵌件和所述复合材料蜂窝夹层结构放置在导向装置上并进行定位；

将冲压装置安装在所述导向装置上；

施加力使所述冲压装置向下移动，从而将所述金属嵌件的顶部法兰进行翻边；

将所述冲压装置从所述导向板上取出；

将定型装置安装在所述导向装置上；

施加力使所述定型装置向下移动，从而将所述金属嵌件的顶部法兰进行定型。

(3)有益效果

综上，本发明通过导向装置对待加工的金属嵌件进行定位防止其在加工过程中发生移动，根据加工需求将冲压装置、定型装置依次安装在导向装置上对金属嵌件依次进行翻边、定型处理，从而减少了因手工安装嵌件导致的翻边破损、翻边过度导致面板塌陷等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装的导向装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装的冲压装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装的定型装置的结构示意图；

图4是金属嵌件的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装的翻边过程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种翻边后的金属嵌件的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装的定型过程示意图；

图8是本发明实施例提供的一种定型后的金属嵌件的结构示意图。

图中：

1-导向装置；11-底座；111-定位孔；12-立柱；13-导向板；131-限位孔；14-螺钉；2-冲压装置；21-翻边冲头；22-调整螺母；3-定型装置；31-定型模头；32-调整螺母；4-复合材料蜂窝夹层结构；5-金属嵌件；51-底部法兰；52-顶部法兰。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”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，或者是本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设备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。

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”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

图1是本发明实施例提供的一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装的结构示意图，如图1-4所示，该装配工装可以包括导向装置1、冲压装置2和定型装置3，导向装置1用于定位冲压装置2、定型装置3及金属嵌件5，冲压装置2可拆卸地安装于导向装置1配合且用于对金属嵌件5进行冲击翻边，定型装置3可拆卸地安装于导向装置1配合且用于对翻边后的金属嵌件5进行定型。

在上述实施方式中，导向装置1对待加工的金属嵌件5进行定位防止其在加工过程中发生移动，根据加工需求将冲压装置2、定型装置3依次安装在导向装置1上对金属嵌件5依次进行翻边、定型处理，从而减少了因手工安装嵌件导致的翻边破损、翻边过度导致面板塌陷等问题。

作为一种可选的实施方式，如图1所示，导向装置1包括底座11、立柱12及导向板13，立柱12的两端分别连接底座11、导向板13，导向板13的上端面设有限位孔131，底座11上的定位孔111与导向板13上的限位孔131位于同一轴线，定位孔111用于定位金属嵌件5，限位孔131用于限位冲压装置2、定型装置3。

具体地，给出了一种导向装置1的具体结构形式，能够实现待加工的金属嵌件5与对应的冲压装置2、定型装置3的相对定位作用，进而实现加工过程中的快速翻边及定型处理。

作为一种可选的实施方式，如图1所示，立柱12与导向板13通过螺钉14连接，导向板13与螺钉14之间设有弹簧垫圈。其中，弹簧垫圈的设置能够有助于螺钉14与导向板13之间的柔性接触，以避免螺钉14在拧装的过程中对导向板13产生破坏。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，冲压装置2包括翻边冲头21和第一调整螺母22，翻边冲头21与第一调整螺母22螺纹连接，翻边冲头21穿设于限位孔131且用于对金属嵌件5进行冲压翻边。

具体地，给出了一种冲压装置2的具体结构形式，通过翻边冲头21对顶部法兰52进行翻边处理，通过第一调整螺母22实现翻边冲头21与顶部法兰52的间距的灵活调整。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，翻边冲头21的冲击端具有锥形面，锥形面用于与金属嵌件5的法兰内侧表面接触以使法兰向外翻边。

具体地，翻边冲头21的冲击端的锥形面能够与顶部法兰52的内表面相适配以在竖向冲击力的施压下将顶部法兰52向外翻边。

优选地，翻边冲头21的冲击端的锥形面角度为30°～40°。当锥形面的角度大于40°将导致嵌件顶部法兰边界破裂，当锥形面的角度小于30°将导致嵌件顶部法兰内侧因受力不均而损坏，且翻边不均。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，定型装置3包括定型模头31和第二调整螺母32，定型模头31和第二调整螺母32螺纹连接，定型模头31穿设于限位孔131且用于对翻边后的金属嵌件5进行定型。

具体地，给出了一种定型装置3的具体结构形式，通过定型模头31对翻边处理后的顶部法兰52进行定型处理，通过第二调整螺母32实现定型模头31与顶部法兰52的间距的灵活调整。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，定型模头31的冲击端为柱状端面，柱状端面以使翻边后的金属嵌件5的法兰与复合材料蜂窝夹层结构的上面板完全贴合。

将金属嵌件5放置到复合材料蜂窝夹层结构的安装孔内，并将其放置在底座11上。采用机械压力或者手动压力向翻边冲头21施加一定的压力，使冲头的锥型面与嵌件法兰内侧表面接触从而使嵌件法兰向外翻边，采用导向板限位器和翻边装置的调整螺母限制翻边冲头位移，不至于冲坏翻边。将翻边冲头取下，并将定型模头31放置在导向板13的定位孔131中，采用机械压力或者手动压力向定型模头31施加一定的压力，使翻边后的嵌件法兰与复合材料蜂窝夹层结构上面板完全贴合，实现定型过程，实施过程采用导向板限位器和定型装置的调整螺母限制模头位移，不至于因定型模头31向下位移大而冲坏夹层结构。

本发明实施例还提供了一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配方法，包括以下步骤：

S100、将金属嵌件5安装在复合材料蜂窝夹层结构4的安装孔内，金属嵌件5的底部法兰51靠近复合材料蜂窝夹层结构4的下面板；

S200、将金属嵌件5和复合材料蜂窝夹层结构4放置在导向装置1上并进行定位；

S300、将冲压装置2安装在导向装置1上；

S400、如图5所示，施加力使冲压装置2向下移动，从而将金属嵌件5的顶部法兰52进行翻边；

S500、将冲压装置2从导向板13上取出；

S600、将定型装置3安装在导向装置1上；

S700、如图7所示，施加力使定型装置3向下移动，从而将金属嵌件5的顶部法兰52进行定型。

在上述实施方式中，如图6所示，翻边后的金属嵌件5的顶部法兰52由收缩口形变为喇叭口形；如图8所示，定型后的金属嵌件5的顶部法兰52由喇叭口形变为平板状。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，包括导向装置(1)、冲压装置(2)和定型装置(3)，所述导向装置(1)用于定位所述冲压装置(2)、所述定型装置(3)及金属嵌件(5)，所述冲压装置(2)可拆卸地安装于所述导向装置(1)配合且用于对所述金属嵌件(5)进行冲击翻边，所述定型装置(3)可拆卸地安装于所述导向装置(1)配合且用于对翻边后的金属嵌件(5)进行定型。

2.根据权利要求1所述的复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，所述导向装置(1)包括底座(11)、立柱(12)及导向板(13)，所述立柱(12)的两端分别连接所述底座(11)、所述导向板(13)，所述导向板(13)的上端面设有限位孔(131)，所述底座(11)上的定位孔(111)与所述导向板(13)上的限位孔(131)位于同一轴线，所述定位孔(111)用于定位所述金属嵌件(5)，所述限位孔(131)用于限位所述冲压装置(2)、所述定型装置(3)。

3.根据权利要求2所述的复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，所述立柱(12)与所述导向板(13)通过螺钉(14)连接，所述导向板(13)与所述螺钉(14)之间设有弹簧垫圈。

4.根据权利要求2或3所述的复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，所述冲压装置(2)包括翻边冲头(21)和第一调整螺母(22)，所述翻边冲头(21)与所述第一调整螺母(22)螺纹连接，所述翻边冲头(21)穿设于所述限位孔(131)且用于对所述金属嵌件(5)进行冲压翻边。

5.根据权利要求4所述的复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，所述翻边冲头(21)的冲击端具有锥形面，所述锥形面用于与所述金属嵌件(5)的法兰内侧表面接触以使法兰向外翻边。

6.根据权利要求4所述的复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，所述第一调整螺母(22)的位置根据所述金属嵌件(5)的高度和所述翻边冲头(21)的尺寸进行调整。

7.根据权利要求2或3所述的复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，所述定型装置(3)包括定型模头(31)和第二调整螺母(32)，所述定型模头(31)和第二调整螺母(32)螺纹连接，所述定型模头(31)穿设于所述限位孔(131)且用于对所述翻边后的金属嵌件(5)进行定型。

8.根据权利要求7所述的复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，所述定型模头(31)的冲击端为柱状端面，所述柱状端面以使翻边后的所述金属嵌件(5)的法兰与复合材料蜂窝夹层结构的上面板完全贴合。

9.根据权利要求7所述的复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配工装，其特征在于，所述第二调整螺母(32)的位置根据所述金属嵌件(5)的高度和所述定型模头(31)的尺寸进行调整。

10.一种复合材料蜂窝夹层结构金属嵌件翻边装配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将金属嵌件(5)安装在复合材料蜂窝夹层结构(4)的安装孔内，所述金属嵌件(5)的底部法兰(51)靠近所述复合材料蜂窝夹层结构(4)的下面板；

将所述金属嵌件(5)和所述复合材料蜂窝夹层结构(4)放置在导向装置(1)上并进行定位；

将冲压装置(2)安装在所述导向装置(1)上；

施加力使所述冲压装置(2)向下移动，从而将所述金属嵌件(5)的顶部法兰(52)进行翻边；

将所述冲压装置(2)从所述导向板(13)上取出；

将定型装置(3)安装在所述导向装置(1)上；

施加力使所述定型装置(3)向下移动，从而将所述金属嵌件(5)的顶部法兰(52)进行定型。

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