CN117655783A - 一种超薄复合材料产品高精度固持装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种超薄复合材料产品高精度固持装置及方法。该装置包括：真空泵(1)、真空管路(2)、真空吸附工装(3)、密封材料(4)、粘接材料(5)，其中：真空吸附工装(3)包括：多个透气孔(3－1)和多个透气槽(3－2)；多个透气孔(3－1)在真空吸附工装(3)上呈N＊M的矩阵布置；透气槽(3－2)连接各个透气孔(3－1)；真空管路(2)设在真空吸附工装(3)的侧面或者底部；真空泵(1)连接真空管路(2)。本发明能够实现超薄复合材料产品牢靠固持及高精度高效加工，避免了大曲率天线罩机加时的边缘翘起现象，满足现需的加工要求，大幅度提高了产品质量及生产效率，并降低了环境污染和生产成本。

Description

一种超薄复合材料产品高精度固持装置和方法

技术领域

本发明属于工艺装备技术领域。尤其涉及超薄变形复合材料产品数控加工过程中，避免超薄变形复合材料产品发生附型精度不够及产品边缘翘起的一种方法及高精度固持装置。

背景技术

超薄复合材料产品具备某些特定功能，是现代先进飞机上重要的功能结构件。超薄复合材料产品自身刚性差、平面度差、柔性大、极易发生边缘翘起现象，数控加工过程中需要固持在装置上。

数控加工过程中，传统的固持方法是采用特种双面胶带将超薄变形复合材料产品粘贴在装置上，但是特种双面胶带自身厚度误差，加上超薄复合材料产品自身刚性、平面度、柔性、边缘翘起的特性，使加工出来的超薄复合材料产品厚度精度较差，等产品加工完成后仍需利用大量丙酮、酒精通过稀释特种双面胶带将超薄复合材料产品从装置上取下来，经常出现撕裂情况造成报废，而且在用医用纱布对超薄复合材料产品表面的特种双面胶带残留胶进行清理，成本高且不利于环保。因此，研发了用于超薄复合材料产品数控机加过程中的真空吸附和胶接固持方法。

真空吸附工装在装夹刚性较强、平面度较高的产品时应用效果良好，提升了加工质量和效率，降低了成本。但超薄复合材料产品刚性不强，数控加工过程中固持力不足边缘部分极易翘起，使加工无法进行。

发明内容

本发明的技术问题是：

超薄复合材料产品平整性差、柔性大，极易发生边缘翘起现象，超薄复合材料产品无法实现牢靠固持及高精度固持，从而导致产品机加精度降低和表面质量变差。

本发明的目的是：

本发明旨在提供一种避免超薄变形复合材料产品发生附型精度不够及产品边缘翘起的一种方法及高精度固持装置，提升超薄变形复合材料产品的加工精度、加工效率，且降低了生产成本。

本发明的技术方案是：

一方面，本发明提出了一种超薄复合材料产品高精度固持装置。该装置包括：真空泵1、真空管路2、真空吸附工装3、密封材料4、粘接材料5。其中：

真空吸附工装3包括：多个透气孔3－1和多个透气槽3－2；

多个透气孔3－1在真空吸附工装3上呈N＊M的矩阵布置；

透气槽3－2连接各个透气孔3－1；

真空管路2设在真空吸附工装3的侧面或者底部；

真空泵1连接真空管路2。

另一方面，本发明提出了一种超薄复合材料产品高精度固持方法，利用上述装置进行固持。该方法包括以下步骤：

S1，检查真空吸附工装3的完好度并清洁处理；

S2，将真空吸附工装3放入数控机床工作台内并固持好；

S3，通过真空管路2将真空泵1和真空吸附工装3进行连接；

S4，将密封材料4放入真空吸附工装3四周的透气槽3－2里；

S5，将粘接材料5平铺到真空吸附工装3四周边缘处；

S6，将清洁干净的超薄复合材料产品放在真空吸附工装3的上表面的粘接材料5上；

S7，通过挤压方式从透气孔3－1排出超薄复合材料产品和真空吸附工装3之间的气体；

S8，启动真空泵1，通过真空管路2使超薄复合材料产品完全紧密贴合在真空吸附工装3上，使得超薄复合材料产品得以进行高效和高精密加工。

本发明的优点和有益效果是：

本发明可以实现超薄复合材料产品牢靠固持及高精度高效加工，避免了大曲率天线罩机加时的边缘翘起现象，满足现需的加工要求，大幅度提高了产品质量及生产效率，并降低了环境污染和生产成本。

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的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，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为本发明一实施例的一种适用于超薄变形复合材料的真空吸附固持装置示意图；

图2为本发明另一实施例的一种适用于超薄变形复合材料的真空吸附固持装置示意图。

其中：真空泵1、真空管路2、真空吸附工装3、密封材料4、粘接材料5、透气孔3－1、透气槽3－2。

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，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以互相结合，各个实施例可以相互参考和引用。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供一种避免超薄复合材料产品边缘翘起固持方法，提升了加工效率、产品质量，且降低了生产成本。

图1为本发明一实施例的一种适用于超薄变形复合材料的真空吸附固持装置示意图。图2为本发明另一实施例的一种适用于超薄变形复合材料的真空吸附固持装置示意图。

参考图1和图2，该装置主要包括：真空泵1、真空管路2、真空吸附工装3、密封材料4、粘接材料5。其中：真空吸附工装3包括：多个透气孔3－1和多个透气槽3－2；透气孔3－1在真空吸附工装3上呈N＊M的矩阵布置；透气槽3－2连接各个透气孔3－1；真空管路2设在真空吸附工装3的侧面或者底部；真空泵1连接真空管路2。其中密封材料4是玻璃发泡密封胶条，粘接材料5是D50形双面胶带。

在一些实施例中，本发明提出了一种超薄复合材料产品高精度固持方法，利用上述的超薄复合材料产品高精度固持装置进行固持。该方法包括以下步骤：

S1，检查真空吸附工装3的完好度并清洁处理；

S2，将密封材料4放入真空吸附工装3四周的透气槽3－2里；

S3，将粘接材料5平铺到真空吸附工装3四周边缘处；

S4，将超薄复合材料产品放在真空吸附工装3的上表面的粘接材料5上；

S5，通过挤压方式从透气孔3－1排出超薄复合材料产品和真空吸附工装3之间的气体；

S6，启动真空泵1，通过真空管路2使超薄复合材料产品完全紧密贴合在真空吸附工装3上，使得超薄复合材料产品得以进行高效和高精密加工。

其中步骤S1包括：使用酒精、丙酮和医用纱布将真空吸附工装3真空吸附表面擦拭干净，去除杂质，以防机加过程中破坏天线罩表面，检验工装上的密封条是否完好，有无破损或断裂等现象，若有，则需修复后再使用。

其中步骤S6包括：将加工中心内的真空管道和真空吸附工装的抽真空口相连接，开始抽真空工作，达到时间规定的阈值后，即认为天线罩已被固定于真空吸附工装上，同时，检查是否有漏气现象。

在一些实施例中，本发明提出了一种超薄复合材料产品高精度固持方法，利用上述的超薄复合材料产品高精度固持装置进行固持。该方法包括以下步骤：

第一步，检查真空吸附工装3的完好度并清洁处理。

第二步，将真空吸附工装3放入数控机床工作台内并固持好。

第三步，通过真空管路2将真空泵1和真空吸附工装3连接起来。

第四步，将密封材料4放入真空吸附工装3四周的透气槽3－2里，但是要注意将密封材料4的搭接量，搭接量＝密封材料4直径/2。

第五步，将粘接材料5平铺到真空吸附工装3四周边缘处。

第六步，将使用酒精和医用纱布清洁干净的超薄复合材料产品放在真空吸附工装3的上表面的粘接材料5上。

第七步，操作者带上医用手套通过挤压方式从透气孔3－1排出超薄复合材料产品和真空吸附工装3之间的气体。

第八步，启动真空泵1，通过真空管路2使超薄复合材料产品完全紧密贴合在真空吸附工装3上，使得超薄复合材料产品得以进行高效和高精密加工。

在第一步中，使用酒精、丙酮和医用纱布将真空吸附工装3真空吸附表面擦拭干净，一共擦拭3次，每次需要使用新的医用纱布且每次需要在室温下晾至10－15分钟，去除真空吸附工装3表面杂质、油污，杂质会破坏产品表面，油污会污染产品表面，检验密封材料4是否完好，有无破损或断裂等现象，若有，则需修复后再使用。

在第二步中：按照数控加工技术要求将吸附工装3放入机床内合适的位置且高度要符合数控加工技术要求，并使用杠杆表将吸附工装3的基准调至数控加工技术要求。

在第三步中：通过真空管路2将真空泵1和真空吸附工装3连接起来，和真空泵1和真空吸附工装3连接的真空管路2一定要使用生胶带防止漏气，连接一定要紧固牢靠，而且要做密封性检测。

在第四步中，密封材料(4)必须选用EPE珍珠棉密封条，EPE珍珠棉密封条收缩率＞(70C)－75％，吸水率V m2，延伸率＞125％。

在第五步中，将粘接材料5平铺到真空吸附工装3四周边缘处，必须使用0.03mm的特种双面胶带，主要是起到辅助固持和辅助密封作用，防止漏真空，降低产品的固持力。

在第六步中，将使用酒精和医用纱布清洁干净的超薄复合材料产品放在真空吸附工装3的上表面的粘接材料5上，如果超薄复合材料产品表面有油污会影响粘接材料5的粘接力，一共擦拭3次，每次需要使用新的医用纱布且每次需要在室温下晾至10－15分钟。

在第七步中，操作者带上医用手套通过挤压方式从透气孔3－1排出超薄复合材料产品和真空吸附工装3之间的气体，防止产品局部有鼓泡，影响产品加工精度。

在第八步中，启动真空泵1，通过真空管路2使超薄复合材料产品完全紧密贴合在真空吸附工装3上，使得超薄复合材料产品得以进行高效和高精密加工。

将加工中心内的真空管道和真空吸附工装的抽真空口相连接，开始抽真空工作，达到时间规定的－0.080±0.01MPa后，即认为天线罩已被固定于真空吸附工装上，同时，检查是否有漏气现象。

本发明采用工艺段用双面胶带，产品区域使用真空吸附的固持方法。本发明能够实现了蜂窝夹层结构天线罩的精准机加，避免了大曲率天线罩机加时的边缘翘起现象，提高了产品质量及生产效率，并降低了环境污染和生产成本。在航空某型号结构天线罩机加过程中得到应用，应用效果良好。

需要说明的是，上述流程操作可以进行不同程度的组合应用，为了简明，不再赘述各种组合的实现方式，本领域的技术人员可以按实际需要将上述的操作步骤的顺序进行灵活调整，或者将上述步骤进行灵活组合等操作。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超薄复合材料产品高精度固持装置，其特征在于，包括：真空泵(1)、真空管路(2)、真空吸附工装(3)、密封材料(4)、粘接材料(5)，其中：

真空吸附工装(3)包括：多个透气孔(3－1)和多个透气槽(3－2)；

多个透气孔(3－1)在真空吸附工装(3)上呈N＊M的矩阵布置；

透气槽(3－2)连接各个透气孔(3－1)；

真空管路(2)设在真空吸附工装(3)的侧面或者底部；

真空泵(1)连接真空管路(2)。

2.根据权利要求1所述的超薄复合材料产品高精度固持装置，其特征在于，其中：

密封材料(4)是玻璃发泡密封胶条；

粘接材料(5)是D50形双面胶带。

3.一种超薄复合材料产品高精度固持方法，利用权利要求1或2所述的装置进行固持，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1，检查真空吸附工装(3)的完好度并清洁处理；

S2，将真空吸附工装(3)放入数控机床工作台内并固持好；

S3，通过真空管路(2)将真空泵(1)和真空吸附工装(3)进行连接；

S4，将密封材料(4)放入真空吸附工装(3)四周的透气槽(3－2)里；

S5，将粘接材料(5)平铺到真空吸附工装(3)四周边缘处；

S6，将清洁干净的超薄复合材料产品放在真空吸附工装(3)的上表面的粘接材料(5)上；

S7，通过挤压方式从透气孔(3－1)排出超薄复合材料产品和真空吸附工装(3)之间的气体；

S8，启动真空泵(1)，通过真空管路(2)使超薄复合材料产品完全紧密贴合在真空吸附工装(3)上，使得超薄复合材料产品得以进行高效和高精密加工。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，步骤S1包括：

使用酒精、丙酮和医用纱布将真空吸附工装(3)真空吸附表面擦拭干净，去除杂质，以防机加过程中破坏天线罩表面，检验工装上的密封条是否完好，有无破损或断裂等现象，若有，则需修复后再使用。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，步骤S2包括：

将吸附工装(3)放入机床内合适的位置且高度要符合数控加工技术要求，并使用杠杆表将吸附工装(3)的基准调至数控加工技术要求。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，步骤S3包括：

通过真空管路(2)将真空泵(1)和真空吸附工装(3)连接起来，和真空泵(1)和真空吸附工装(3)连接的真空管路(2)一定要使用生胶带防止漏气，连接一定要紧固牢靠，而且要做密封性检测。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，步骤S4包括：

密封材料(4)选用EPE珍珠棉密封条，EPE珍珠棉密封条收缩率＞(70C)－75％，吸水率Vm2，延伸率＞125％。

将密封材料(4)的搭接量确定为密封材料(4)直径/2。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，步骤S5包括：

将粘接材料(5)平铺到真空吸附工装(3)四周边缘处，使用0.03mm的特种双面胶带，以起到辅助固持和辅助密封作用，防止漏真空。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，步骤S6包括：

将使用酒精和医用纱布清洁干净的超薄复合材料产品放在真空吸附工装(3)的上表面的粘接材料(5)上；

清洁擦拭≥3次，防止超薄复合材料产品表面有油污会影响粘接材料(5)的粘接力，每次需要使用新的医用纱布且每次需要在室温下晾至10－15分钟。

10.根据权利要求1－9中任意一项所述的方法，其特征在于，其中，步骤S8包括：

启动真空泵(1)，通过真空管路(2)使超薄复合材料产品完全紧密贴合在真空吸附工装(3)上，使得超薄复合材料产品得以进行高效和高精密加工；

抽真空工作，达到时间规定的－0.080±0.01MPa后，即认为天线罩已被固定于真空吸附工装上，并检查是否有漏气现象。