[发明专利]弱刚性复合材料零件的柔性组合装夹装置及装夹方法

说明书

本发明属于机械装置领域，尤其涉及一种应用于航空航天制造领域的弱刚性复合材料零件的柔性组合装夹装置及装夹方法，包括组合式底座、柔性支撑系统和定位压紧装置，所述柔性支撑系统安装在组合式底座上，所述定位压紧装置位于柔性支撑系统的上方；所述柔性支撑系统包括多个支撑单元，每个支撑单元包括有支撑杆、真空吸盘和弹簧，所述支撑杆的两端分别与真空吸盘和弹簧相连，所述真空吸盘与支撑杆通过球形关节连接。本发明可以实现具有不同型面特征的弱刚性复合材料零件快速装夹，自适应不同零件外形尺寸，极大提高装夹方式柔性化程度，并且适用于多品种小批量生产需要。

技术领域

本发明属于机械装置领域，尤其涉及一种应用于航空航天制造领域的弱刚性复合材料零件的柔性组合装夹装置及装夹方法。

背景技术

复合材料由两种或者两种以上不同物质组成，克服单一材料缺陷，扩大材料应用范围，其中蜂窝复合材料是弱刚性复合材料的典型代表，起源于仿生学，具有抗压和抗弯曲强度高、刚度高、超轻型结构特性以及缓冲、隔热和隔音等功能，最早应用于航空航天领域，然后推广到建筑业、家具制造、包装和运输业，经济价值高，并且可以回收利用，有利于保护和改善生态环境。

在航空制造工业中，纸蜂窝等弱刚性复合材料零件通常具有平面和曲面组合的结构特性，在对平面进行切削加工时，复杂曲面造成了零件装夹困难，传统通用夹具无法满足弱刚性复合材料零件特殊外形的装夹需求，难以保证装夹定位精度。

目前，对于弱刚性复合材料零件装夹，一般采用定制专用夹具的方法，针对每一种零件型面制作工装定位面，采用胶粘连接方式固定工件。如专利申请号为CN201610207142.4，申请日为20160401，名称为“一种NOMEX蜂窝在普通数控铣床上加工的辅助装夹方法”的发明专利，其技术方案为：本发明提供了一种NOMEX蜂窝在普通数控铣床上加工的辅助装夹方法，包括以下步骤：清理工装表面，在已刷涂脱模剂的工装表面上铺贴附加层，然后铺贴一层隔离层，最后在隔离层上放置NOMEX蜂窝；按照附加层所选用材料的固化参数在热压罐或烘箱中进行固化；蜂窝脱模；数控加工NOMEX蜂窝。

上述专利及现有技术中均存在以下问题：由于弱刚性复合材料零件型面结构复杂并且种类繁多，专用夹具制造效率低，加工成本高昂，并且许多弱刚性复合材料零件属于小批量生产，定制专用夹具浪费大量资源。与金属切削加工相比，弱刚性复合材料零件切削力小，尺寸精度要求较低，对工装夹具柔性化要求高于装夹牢固性，特别需要一种操作简单快速、适用范围广的装夹装置，满足日益增长的弱刚性复合材料零件加工需要。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的装夹方法效率低、成本高的问题，本发明提供一种操作灵活，适用于多品种小批量生产需要的柔性组合装夹装置及其装夹方法。

为了实现上述效果，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种弱刚性复合材料零件的柔性组合装夹装置，其特征在于：包括组合式底座、柔性支撑系统和定位压紧装置，所述柔性支撑系统安装在组合式底座上，所述定位压紧装置位于柔性支撑系统的上方；所述柔性支撑系统包括多个支撑单元，每个支撑单元包括有支撑杆、真空吸盘和弹簧，所述支撑杆的两端分别与真空吸盘和弹簧相连，所述真空吸盘与支撑杆通过球形关节连接。球形关节能够使得真空吸盘可以多自由度调整位姿，使之与可装夹零件型面贴合。

所述真空吸盘为橡胶材料制作。

所述定位压紧装置包括压板、辅助定位板和第一气缸，所述辅助定位板与压板通过卡槽连接，辅助定位板采用轻质材料制作，所述第一气缸与压板相连，驱动压板和辅助定位板向下运动，从而实现待加工零件的定位与夹紧，在锁紧柔性装夹系统后，移出辅助定位板。在移出辅助定位板前，真空吸盘吸附零件表面，实现对零件位置的固定。

所述辅助定位板带有手柄，使用轻质材料制作，通过卡槽与压板连接，由气缸驱动压紧零件平面进行定位装夹，待支撑单元锁紧后移出。