[發明專利]一種復合材料薄壁件多點支撐位置可調夾具

在審

• 申請號: 202211279609.8
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115647883A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王福吉;何青松;付饒;李躍;鄧俊;馬興;張博宇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23Q3/154
• 分類號: B23Q3/154;B23Q3/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發明屬于制造裝備技術領域，提出了一種復合材料薄壁件多點支撐位置可調夾具。復合材料薄壁件多點支撐位置可調夾具包括支撐單元組件、支撐單元移動組件、整體固定組件和控制模塊，支撐單元移動組件能夠將每個支撐單元移動到行程范圍內指定位置，整體固定組件能夠將支撐單元固定在支撐區域內任意位置，同時每個支撐單元配有萬向真空吸盤或定位擋塊等定位及夾緊件。本發明具有高位置靈活性，避免了常見柔性多點輔助支撐裝置每組支撐單元共同調整空間位置所帶來的驅動系統復雜且靈活性較差的問題，實現了在弱剛性碳纖維復合材料薄壁構件加工時，滿足不同鋪層順序及鋪層方向的最佳支撐位置需求，保證了加工過程中的變形和振動抑制效果。

技術領域

本發明涉及制造裝備技術領域，尤其涉及一種復合材料薄壁件多點支撐位置可調夾具。

背景技術

組成部件的輕量化是提高航空航天領域先進裝備運載能力的有效途徑，采用薄壁結構以及輕量化材料，是實現裝備減重增效的有效途徑。目前，航空航天裝備中的機身筒段、整流罩、火箭貯箱等零部件大多使用2-4毫米厚的薄壁結構，并越來越多的采用碳纖維復合材料。

然而薄壁結構大多具有整體剛性差的特點，在加工過程中極易產生加工變形與顫振，嚴重影響加工質量。目前，常采用柔性多點輔助支撐的方式減小弱剛性薄壁構件加工變形與振動，現有的多點輔助支撐裝置如清華大學公開的“機器人化智能工裝系統”，專利號CN 100551609C，該發明先通過左、右兩個機器人調整各排支撐單元位置，之后再通過機器人上的小臂單獨調整同排支撐單元的相對位置，避免了常見多點輔助支撐裝置復雜的驅動結構，縮小了各支撐單元最小間距，但同排支撐單元的空間位置并不能完全獨立調整。而吉林大學公開的“多點浮動式柔性支撐裝置”，專利號CN 102179784A，該裝置由若干個位置固定的支撐單元及裝有液體的箱體底座構成，能夠依靠工件重力與液體浮力自適應調整支撐單元高度，整體結構得到了極大簡化，但每個支撐單元的相對位置不能進行調整，靈活性不高。金屬材料是各向同性材料，其零件的靜動態特性與零件的薄厚位置關聯性強，通過對零件較薄區域直接進行支撐定位，大部分情況能夠提高靜動態特性，提高加工可靠性。然而碳纖維復材具有各向異性的特點，這導致復合材料構件的靜動態特性不單與材料薄厚等幾何特征有關，更與纖維鋪向、鋪層順序相關，因此對弱剛性復材構件進行支撐時，還須考慮鋪層方向和順序等因素，采用不同纖維鋪層方向和順序制造的同一構件所對應的最佳支撐位置存在“多變性”和“非均勻性”等特點，因此碳纖維復合材料薄壁構件對于多點輔助支撐裝置的靈活性提出了更高要求，目前已有的多點輔助支撐裝置難以實現任意支撐單元都能到達最佳支撐位置的要求，抑制振動與變形的效果無法達到最佳。

為解決現有復合材料薄壁件多點輔助支撐裝置支撐單元位置靈活性較差、難以適用于多類型復材構件的問題，需提出一種靈活性高、適應性強的多點輔助支撐裝置，能夠根據復合材料構件的各向異性特點，在支撐區域內可控地準確選擇需要的位置進行支撐，實現支撐區域全區域可達。

發明內容

本發明提供了一種復合材料薄壁件多點支撐位置可調夾具，其目的是對復合材料薄壁曲面構件在最佳支撐位置進行多點輔助支撐，降低構件加工過程中的變形與振動，提高加工質量；特點是每個支撐單元位置可在一定范圍內自由獨立調整，基本不受其他支撐單元位置限制，且支撐單元具有可換的定位及夾緊結構，可根據需求組合使用，滿足特殊工件定位及夾緊需求。

本發明采用的技術方案是：一種復合材料薄壁件多點支撐位置可調夾具，包括支撐單元組件C、支撐單元移動組件A、整體固定組件B和控制模塊D；支撐單元移動組件A能夠移動支撐單元組件C至整體固定組件B上任意位置；控制模塊D分別連接支撐單元組件C、支撐單元移動組件A和整體固定組件B；

整體固定組件B包括整體底座2、滑臺底座1、電磁吸盤3和支撐單元初始放置平臺4；電磁吸盤3固定在滑臺底座1和支撐單元初始放置平臺4之間，當支撐單元組件C通過支撐單元移動組件A被擺放到電磁吸盤3上時，控制模塊D控制電磁吸盤3將支撐單元組件C吸附固定。整體底座2一側固定滑臺底座1，另一側固定支撐單元初始放置平臺4。