一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法

专利名称：一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211402927.9

专利申请（专利权）人：大连理工大学
权利人地址：辽宁省大连市高新园区凌工路2号

专利发明（设计）人：康仁科,董志刚,郝宗成,田俊超,鲍岩

专利摘要：本发明提供一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法。本发明包括夹具体和角度可调地连接在所述夹具体上的内胀单元，所述内胀单元包括心轴和套接在心轴上的可伸缩卡爪，待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，所述心轴进入到对应的复材管内，所述可伸缩卡爪用于从复材管上方套入心轴后卡接在复材管内部，所述心轴上套接心轴固定机构，所述心轴固定机构用于固定调节长度和角度后的心轴。本发明对阵列复材管夹紧过程中内胀单元轴线角度可以自适应于对应复材管轴线，理论上抑制产生由于复材管轴线角度误差产生的装夹应力。装夹过程简单，使用方便。

主权利要求：
1.一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置，其特征在于，包括夹具体和角度可调地连接在所述夹具体上的内胀单元，所述内胀单元包括心轴和套接在心轴上的可伸缩卡爪，待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，所述心轴进入到对应的复材管内，所述可伸缩卡爪用于从复材管上方套入心轴后卡接在复材管内部，所述心轴上套接心轴固定机构，所述心轴固定机构用于固定调节长度和角度后的心轴；
所述心轴包括内心轴和外心轴，所述内心轴和外心轴间隙配合，心轴长度通过改变内心轴和外心轴的相对位置进行调整，所述内心轴固定在关节轴承上，进而角度可调地连接在所述夹具体上；
所述心轴固定机构包括心轴压板和心轴固定螺钉，所述心轴压板安装在所述外心轴的上方，其间通过所述心轴固定螺钉固定；
所述内心轴和外心轴上均设有销孔，圆柱销分别与内心轴和外心轴的销孔间隙配合，从而限制内心轴和外心轴的相对转动。
2.根据权利要求1所述的轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置，其特征在于，所述可伸缩卡爪包括下锥块、卡爪、上锥块和锥块压板，所述下锥块、卡爪、上锥块和锥块压板依次从复材管上方套入心轴中，所述锥块压板和外心轴通过螺纹连接在一起，通过对锥块压板压下位置的调节，完成对复材管夹的胀紧。
3.一种权利要求1或2所述轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置的调节方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，同时保证所有的外心轴进入到对应的复材管内；
步骤2、通过圆柱销限制内心轴和外心轴的相对转动；
步骤3、将下锥块、卡爪、上锥块、锥块压板从复材管上方套入心轴中，将锥块压板中心的螺纹孔旋入到外心轴上端的螺纹，再用专用扳手转动锥块压板使卡爪膨胀并胀紧复材管内表面；
步骤4、拆下心轴压板，心轴的长度和倾斜角度根据无装夹应力下的被装夹复材管的位置进行调整；
步骤5、内心轴和外心轴通过心轴压板和心轴固定螺钉连接在一起，限制夹紧装置的倾斜角度和心轴长度，完成装夹。 说明书 : 一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及装夹技术领域，尤其涉及一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法。背景技术[0002] 阵列复材管是一种典型的蜂窝结构，由单个圆柱壳形的复材管单元通过二维密排制成，结构如附图1所示，具有低密度、高轴向刚度及优异的抗冲击性、减振性、性能可设计性强等优点，可应用于航空航天、化工等工业产品制造中。与蜂窝结构类似，阵列复材管一般以“三明治”结构的形式进行服役，即作为夹层与上下蒙皮装配为夹层结构。当蒙皮具有特定面型需求时，需要通过机械加工的方法将阵列复材管加工成配合的形状。[0003] 可靠且稳定的装夹是实现阵列复材管高质量加工的基础。但在阵列复材管制备过程中，复材管单元之间存在胶层、复材管圆柱度有误差，因此相邻复材管的轴线无法实现完全平行，复材管轴线位姿会在一定范围内浮动，当使用位置固定的装夹单元对阵列复材管进行装夹时，会引入较大的局部装夹应力，且加工完成后的应力释放和装夹回弹变形会导致已加工表面面形精度的恶化。因此需要一种轴向姿态自适应的装夹装置及方法，装夹单元在轴向的姿态可根据指定复材管的轴线在相应范围内自由调整，减小装夹应力，提升加工精度。发明内容[0004] 根据上述提出的技术问题，而提供一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法。本发明采用的技术手段如下：[0005] 一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置，包括夹具体和角度可调地连接在所述夹具体上的内胀单元，所述内胀单元包括心轴和套接在心轴上的可伸缩卡爪，待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，所述心轴进入到对应的复材管内，所述可伸缩卡爪用于从复材管上方套入心轴后卡接在复材管内部，所述心轴上套接心轴固定机构，所述心轴固定机构用于固定调节长度和角度后的心轴。[0006] 进一步地，所述心轴包括内心轴和外心轴，所述内心轴和外心轴间隙配合，心轴长度通过改变内心轴和外心轴的相对位置进行调整，所述内心轴固定在关节轴承上，进而角度可调地连接在所述夹具体上。[0007] 进一步地，所述心轴固定机构包括心轴压板和心轴固定螺钉，所述心轴压板安装在所述外心轴的上方，其间通过所述心轴固定螺钉固定。[0008] 进一步地，所述内心轴和外心轴上均设有销孔，圆柱销分别与内心轴和外心轴的销孔间隙配合，从而限制内心轴和外心轴的相对转动。[0009] 进一步地，所述可伸缩卡爪包括下锥块、卡爪、上锥块和锥块压板，所述下锥块、卡爪、上锥块和锥块压板依次从复材管上方套入心轴中，所述锥块压板和外心轴和通过螺纹连接在一起，通过对锥块压板压下位置的调节，完成对复材管夹的胀紧。[0010] 本发明还公开上述阵列复材管夹紧装置的调节方法，包括如下步骤：[0011] 步骤1、将待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，同时保证所有的外心轴进入到对应的复材管内；[0012] 步骤2、通过圆柱销限制内心轴和外心轴的相对转动；[0013] 步骤3、将下锥块、卡爪、上锥块、锥块压板从复材管上方套入心轴中，将锥块压板中心的螺纹孔旋入到外心轴上端的螺纹，再用专用扳手转动锥块压板使卡爪膨胀并胀紧复材管内表面；[0014] 步骤4、拆下心轴压板，心轴的长度和倾斜角度根据无装夹应力下的被装夹复材管的位置进行调整；[0015] 步骤5、内心轴和外心轴通过心轴压板和心轴固定螺钉连接在一起，限制夹紧装置的倾斜角度和心轴长度，完成装夹。[0016] 与现有技术相比较，本发明具有以下优点：[0017] 对阵列复材管夹紧过程中内胀单元轴线角度可以自适应于对应复材管轴线，理论上抑制产生由于复材管轴线角度误差产生的装夹应力。装夹过程简单，使用方便。附图说明[0018] 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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0019] 图1为本发明阵列复材管结构示意图。[0020] 图2为本发明剖视结构示意图。[0021] 图3为本发明阵列复材管整体装夹剖视示意图。[0022] 图4为本发明阵列复材管整体装夹轴测示意图。[0023] 图中：1、关节轴承，2、外心轴，3、内心轴，4、锥块压板，5、心轴压板，6、心轴固定螺钉，7、上锥块，8、卡爪，9、圆柱销，10、下锥块，11、复材管，12、安装板，13、夹具体。具体实施方式[0024] 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。[0025] 如图2～4所示，本发明实施例公开了一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置，包括夹具体13和角度可调地连接在所述夹具体上的内胀单元，所述内胀单元包括心轴和套接在心轴上的可伸缩卡爪，待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，所述心轴进入到对应的复材管11内，所述可伸缩卡爪用于从复材管上方套入心轴后卡接在复材管内部，所述心轴上套接心轴固定机构，所述心轴固定机构用于固定调节长度和角度后的心轴。[0026] 具体地，所述心轴包括内心轴3和外心轴2，所述内心轴3和外心轴2间隙配合，心轴长度通过改变内心轴3和外心轴2的相对位置进行调整，内心轴3下端的螺纹固定在关节轴承1内圈的螺纹孔处，关节轴承1通过安装板12用螺栓固定在夹具体13上。关节轴承1的内圈和外圈可以相对转动，因此与内圈相连接的胀紧单元可以调整倾斜角度。[0027] 具体地，所述心轴固定机构包括心轴压板5和心轴固定螺钉6，所述心轴压板5安装在所述外心轴2的上方，其间通过所述心轴固定螺钉6固定。[0028] 具体地，所述内心轴3和外心轴2上均设有销孔，圆柱销9分别与内心轴3和外心轴2的销孔间隙配合，从而限制内心轴3和外心轴2的相对转动。[0029] 所述可伸缩卡爪具体包括下锥块10、卡爪8、上锥块7和锥块压板4，所述下锥块10、卡爪8、上锥块7和锥块压板4依次从复材管上方套入心轴中，所述锥块压板4和外心轴2和通过螺纹连接在一起，通过对锥块压板4压下位置的调节，完成对复材管夹的胀紧。[0030] 本发明还公开上述阵列复材管夹紧装置的调节方法，包括如下步骤：[0031] 步骤1、将待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体13的支撑面上，同时保证所有的外心轴2进入到对应的复材管内；[0032] 步骤2、通过圆柱销9限制内心轴3和外心轴2的相对转动，便于将锥块压板4中心的螺纹孔旋入到外心轴2上端的螺纹；[0033] 步骤3、将下锥块10、卡爪8、上锥块7、锥块压板4从复材管11上方套入心轴中，将锥块压板4中心的螺纹孔旋入到外心轴2上端的螺纹，再用专用扳手转动锥块压板4使卡爪8膨胀并胀紧复材管11内表面；[0034] 具体地，用专用扳手将锥块压板4中心的螺纹孔旋入到外心轴2上端的螺纹，使锥块压板4向下推动上锥块7，上锥块7和下锥块10相互靠近，使得与它们接触的卡爪8被撑开，卡爪8圆柱面与复材管11内表面发生接触并挤压，使复材管11被胀紧。[0035] 步骤4、拆下心轴压板5，心轴的长度和倾斜角度根据无装夹应力下的被装夹复材管的位置自动调整，该设计可以避免复材管轴线于支撑底板垂直度误差导致的装夹应力；[0036] 步骤5、心轴长度确定后，通过心轴压板5和心轴固定螺钉6将内心轴3和外心轴2连接在一起，限制后续心轴长度的改变，完成装夹。[0037] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2022-11-09

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN115609035B