一种工型长桁打孔工艺、设备及其打孔机构的制作方法

本发明涉及复材加工技术领域，尤其涉及一种工型长桁打孔工艺、设备及其打孔机构。

背景技术：

工型长桁是一种横截面为“工”字型的复合材料制件，其主要用于飞机尾翼零件制造，在尾翼壁板类零件上增加长桁材料用于增强壁板抗弯曲和抗拉伸的能力，提高稳定性。工型长桁上需要加工工艺孔，工型长桁的工艺孔用于长桁制件安装过程中的定位连接。

现有技术中，对工型长桁的工艺孔的加工，多为在工型长桁加工完成后，即在工型长桁从长桁模具脱模之后，再单独将工型长桁移动至专用的打孔工装上对工型工型长桁进行工艺孔的加工。

然而上述工型长桁工艺孔的加工需要在长桁制件完全脱模后再将其移动至专用的工装设备上进行，长桁的搬运、工艺孔的加工拉长了长桁加工周期，而且还占用更多的人力和设备的资源。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种工型长桁打孔工艺、设备及其打孔机构，使其更具有实用性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种工型长桁打孔工艺、设备及其打孔机构，实现工型长桁工艺孔的自动化加工，提高工艺孔的加工效率。

为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种打孔机构，应用于工型长桁打孔设备上，该工型长桁打孔设备具有机架，该打孔机构包括：

水平滑轨，设置于工型长桁打孔设备的机架上；

水平驱动件，固定于工型长桁打孔设备的机架上，驱动方向与所述水平滑轨平行设置，用于提供动力；

第一竖直驱动件，可相对滑动地设置在所述水平滑轨上，并与所述水平驱动件连接；

第一基板，固定于所述第一竖直驱动件上，所述第一竖直驱动件可驱动所述第一基板升降；

第二竖直驱动件，固定于所述第一基板上，且驱动方向与所述第一竖直驱动件平行；

第二基板，与所述第一基板相对平行设置，并且与所述第二竖直驱动件连接，所述第二竖直驱动件可驱动所述第二基板相对于所述第一基板升降；及

钻孔机，竖直固定于所述第二基板上，用于打孔；

其中，所述第一竖直驱动件上具有第一竖直滑轨，所述第一基板可相对滑动地设置在所述第一竖直滑轨上；

所述第一基板上具有第二竖直滑轨，所述第二基板可相对滑动地设置在所述第二竖直滑轨上。

进一步地，所述第二基板上具有连接柱，所述连接柱与所述第二基板的板面垂直设置，并朝向第二竖直驱动件延伸；

所述第二竖直驱动件的驱动杆上具有关节轴承，所述关节轴承与所述连接柱可转动连接。

进一步地，所述第二基板上还具有钻套，所述钻套与所述钻孔机上的麻花钻头同轴心设置，所述麻花钻头的柱体可转动地设置在所述钻套中。

本发明另一方面提供一种工型长桁打孔设备，包括：

机架，具有滑轨和芯模放置工位；

横移机构，可相对滑动地设置在所述滑轨上，所述横移机构具有提模组件，用于抓取并提升放置于所述芯模放置工位上的上芯模；

脱模机构，设置于所述机架内部并位于所述芯模放置工位之后，所述脱模机构进一步包括顶丝组件、顶丝升降驱动件和顶丝横向驱动件，所述顶丝组件与所述顶丝升降驱动件连接，所述顶丝横向驱动件与所述顶丝升降驱动件连接，用于驱动所述顶丝升降驱动件横向移动；

如以上任一项所述的打孔机构；

存储工位，设置于所述机架上，用于放置脱模后的模具。

进一步地，所述横移机构上设置有纵向滑轨，所述纵向滑轨水平设置并与所述横移机构的移动方向垂直，所述提模组件可相对滑动地设置在所述纵向滑轨上。

进一步地，所述脱模机构与所述打孔机构可相对滑动的设置在同一滑轨上，且分别位于所述芯模放置工位的两侧。

进一步地，所述脱模机构与所述打孔机构均可降落至横移机构下方。

本发明另一方面还提供一种工型长桁打孔工艺，应用以上任一项中所述的工型长桁打孔设备，包括以下步骤：

竖直放置芯模组件于芯模放置工位上；

驱动脱模机构顶起上芯模；

驱动提模组件将上芯模脱落；

驱动横移机构将上芯模转移至存储工位；

驱动打孔机构对长桁制件进行打孔；

驱动打孔机构复位，打孔完成。

进一步地，在步骤驱动脱模机构顶起上芯模中，还包括以下步骤：

驱动提模组件夹紧上芯模；

驱动所述提模组件随着顶丝组件将上芯模顶起而提升上芯模；

待顶丝组件将上芯模与长桁制件分离一段距离后，驱动所述脱模机构复位。

本发明的有益效果为：本发明通过打孔机构的设置，实现了工型长桁的自动打孔，提高了打孔的精度和效率；通过工型长桁打孔设备的设置，实现了上芯模的脱落与打孔的一体化，节省了设备占用空间，减少了资源的浪费；通过在芯模脱落工程中实行长桁制件打孔的工艺，与现有技术相比，省略了长桁制件的搬运移动步骤，直接在长桁制件脱模过程中实现了长桁制件的工艺孔加工，缩短了长桁制件的加工周期，解放了人力资源，减少了资源浪费，提高了加工效率。

附图说明

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明实施例中工型长桁及其芯模的截面结构示意图；

图2~图4为本发明实施例中打孔机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中工型长桁打孔设备的结构示意图；

图6为本发明实施例中横移机构的结构示意图；

图7为本发明实施例中图5中的a处局部放大图；

图8为本发明实施例中脱模机构与打孔机构的主视图；

图9为本发明实施例中图5中的b处局部放大图；

图10为本发明实施例中上芯模脱落的原理图；

图11为本发明实施例中工型长桁打孔工艺的流程图；

图12为本发明实施例中上芯模脱落的流程图。

附图标记：01-上芯模；02-长桁制件；03-下芯模；100-机架；110-滑轨；120-芯模放置工位；200-横移机构；201-纵向滑轨；210-提模组件；300-脱模机构；310-顶丝组件；320-顶丝升降驱动件；330-顶丝横向驱动件；400-打孔机构；410-水平滑轨；420-水平驱动件；430-第一竖直驱动件；431-第一竖直滑轨；440-第一基板；441-第二竖直滑轨；450-第二竖直驱动件；451-关节轴承；460-第二基板；461-连接柱；462-钻套；470-钻孔机；500-存储工位。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明实施例中所加工的工型长桁芯模组件包括上芯模01、长桁制件02和下芯模03，其中上芯模01和下芯模03上均具有通往长桁制件02的螺纹通孔，在上芯模01的螺纹通孔底部设置有固定块以及容纳所述固定块的空腔，用于上芯模的脱落。

如图5所示，为一实施方式中的工型长桁打孔设备的结构示意图。本实施方式中的工型长桁打孔设备包括机架100、横移机构200、脱模机构300、打孔机构400和存储工位500。

机架100主要起支撑作用，用于支撑横移机构200、脱模机构300、打孔机构400级存储工位500等零部件。机架100上具有滑轨110和芯模放置工位120；滑轨110设置在机架100顶部的两侧部分，芯模放置工位120设置在机架100的内部，用于竖直放置如图1所示的芯模组件。

横移机构200主要用于芯模的转移和辅助脱模。横移机构200可相对滑动地设置在滑轨110上，横移机构200具有提模组件210，用于抓取并提升放置于芯模放置工位120上的上芯模；这里需要指出的是，横移机构200还还具有用于驱动横移机构200沿滑轨110上横向移动的驱动机构，驱动机构具体可以是沿滑轨110延伸的齿条、固定在横移机构200上的电机以及电机上设置的与齿条啮合的齿轮，通过电机转动带动齿轮在齿条上移动；也可以是电机丝杆结构、或者链轮链条结构以及气压缸或者液压缸等本领域技术人员所熟知的技术内容。

如图6所示，提模组件210包括气缸夹爪以及驱动气缸夹爪直线升降的升降驱动机构，提模组件210上的夹爪用于夹紧上芯模01，用于上芯模01的脱离以及在横移机构200的承载下移动上芯模01。升降驱动件为电机带动的丝杆结构，当然，在其他的实施方式中，升降驱动件还可以是气缸或者其他形式的直线驱动结构。

如图7和图8所示，脱模机构300设置于机架100内部并位于芯模放置工位120之后，脱模机构300进一步包括顶丝组件310、顶丝升降驱动件320和顶丝横向驱动件330，顶丝组件310与顶丝升降驱动件320连接，顶丝横向驱动件330与顶丝升降驱动件320连接，用于驱动顶丝升降驱动件320横向移动；顶丝升降驱动件320驱动顶丝组件310的升降，顶丝升降驱动件320和顶丝横向驱动件330均可为气缸。

本发明实施例中的上芯模01的脱模原理如图10所示，通过使顶丝组件310旋转伸入至上芯模的螺纹孔中，至顶丝的底部与固定块接触，继续旋转顶丝，由于固定块的阻挡，顶丝无法继续下降，螺纹上的咬合力会将力传输至上芯模01上，从而将上芯模01顶起。这里需要指出的是，脱模机构300设置有至少设置有两组，分别位于工型长桁芯模组件长度方向上的两端位置处，以便于同步将上芯模01顶起，实现上芯模01与长桁制件02的同步脱离。

脱模机构300与打孔机构400的结构类似，区别仅在于钻头的尺寸和形状的不同，本发明实施例的以下部分对打孔机构400进行详细介绍，同时也以便于对脱模机构300的进一步理解。

请参考图2至图4，打孔机构400包括：水平滑轨410、水平驱动件420、第一竖直驱动件430、第一基板440、第二竖直驱动件450、第二基板460及钻孔机470，其中：

水平滑轨410设置于工型长桁打孔设备的机架上；具体的设置于机架100的侧壁内侧，且平行设置有至少两条，从而使得在其上移动地更加平稳。

水平驱动件420固定于工型长桁打孔设备的机架上，驱动方向与水平滑轨410平行设置，用于提供动力；在本实施例中，水平驱动件420为气缸，当然，在其他实施方式中，水平驱动件420还可以是液压缸或者电机丝杆结构。

第一竖直驱动件430可相对滑动地设置在水平滑轨410上，并与水平驱动件420连接；在本实施例中，第一竖直驱动件430可以是无杆气缸，也可以是其他形式的直线驱动件。

第一基板440固定于第一竖直驱动件430上，第一竖直驱动件430可驱动第一基板440升降；第一竖直驱动件430上具有第一竖直滑轨431，第一基板440可相对滑动地设置在第一竖直滑轨431上；通过将第一基板440可相对滑动地设置在第一竖直驱动件430上的第一竖直滑轨431上，使得第一基板440的竖向滑移更加平稳可靠。

第二竖直驱动件450固定于第一基板440上，且驱动方向与第一竖直驱动件430平行；第一竖直驱动件430的主要作用是将第一基板440的高度从机架100的内部上升至机架100上方，而第二竖直驱动件450的主要作用则为驱动钻孔机470的上下移动，以便于打孔。

第二基板460与第一基板440相对平行设置，并且与第二竖直驱动件450连接，第二竖直驱动件450可驱动第二基板460相对于第一基板440升降；第一基板440上具有第二竖直滑轨441，第二基板460可相对滑动地设置在第二竖直滑轨441上。通过第二竖直滑轨441的设置，使得第二基板460的移动更加平稳。

钻孔机470竖直固定于第二基板460上，用于打孔；

在具体打孔时，首先第一竖直驱动件430驱动第一基板440及与第一基板440固定连接的钻孔机470上升，再通过水平驱动件420驱动钻孔机470至预定位置，通过第二竖直驱动件450驱动第二基板460带动其上的钻孔机470的升降进行打孔。

在本发明打孔机构400的优选实施例中，如图3所示，第二基板460上具有连接柱461，连接柱461与第二基板460的板面垂直设置，并朝向第二竖直驱动件450延伸；

第二竖直驱动件450的驱动杆上具有关节轴承451，关节轴承451与连接柱461可转动连接。通过关节轴承451与连接柱461的转动连接，可以减少在打孔过程中产生的抖动对连接紧固性的影响，提高机构的使用寿命。

在本发明打孔机构400的优选实施例中，如图4所示，第二基板460上还具有钻套462，钻套462与钻孔机470上的麻花钻头同轴心设置，麻花钻头的柱体可转动地设置在钻套462中。钻套462的设置，可以在麻花钻头转动时，限制其同心度，使得钻孔尺寸更加精确，提高打孔的精度，从而提高了工型长桁的质量。

存储工位500设置于机架100上，如图9所示，用于放置脱模后的模具。存储工位500上还设置有驱动气缸，以驱动放置模具的槽体升降，便于芯模的放置的同时，也能够实现芯模放置时的缓冲，防止放置芯模时对芯模的损伤。

在本发明的工型长桁打孔设备的优选实施例中，如图6所示，横移机构200上设置有纵向滑轨201，纵向滑轨201水平设置并与横移机构200的移动方向垂直，提模组件210可相对滑动地设置在纵向滑轨201上。同样的，提模组件210上设置有用于驱动提模组件210移动的驱动机构，驱动机构可以是丝杆结构，用于纵向移动提模组件210，便于对上芯模的调整。

在本发明的工型长桁打孔设备的优选实施例中，如图7和图8所示，脱模机构300与打孔机构400可相对滑动的设置在同一滑轨上，即水平滑轨410，且分别位于芯模放置工位120的两侧。通过设置在同一滑轨上，节约了资源的利用，而且节省了多个滑轨的空间占用，同时脱模机构300和打孔机构400分别设置在芯模放置工位120两侧使得呆两者的移动路径最短，有利于节省加工时间，进一步提高加工效率。

为了不影响横移机构200的移动，在本发明的工型长桁打孔设备的优选实施例中，脱模机构300与打孔机构400均可降落至横移机构200下方。通过第一竖直驱动件430的设置，使得两者均可降落于横移机构200的下表面下方。

本发明实施例的以下部分，对工型长桁打孔设备打孔工艺的详细工作流程进行介绍，以便于对本发明的进一步理解。如图11所示，包括以下步骤：

s10：竖直放置芯模组件于芯模放置工位120上；这里的竖直放置，可以是人工放置，也可以是采用机械自动放置。

s20：驱动脱模机构300顶起上芯模；具体的脱模原理上文中已经阐述过，这里不再赘述。

s30：驱动提模组件210将上芯模脱落；脱落时，提模组件210上的夹爪一直保持对上芯模01的夹紧，防止上芯模01从夹爪上掉落造成对长桁制件02的损伤。

s40：驱动横移机构200将上芯模转移至存储工位500；

s50：驱动打孔机构400对长桁制件进行打孔；具体的打孔动作在上文中也已经说明，这里不再赘述。

s60：驱动打孔机构400复位，打孔完成。

这里需要指出的是，在对长桁制件打孔完成后，横移机构200会继续将长桁制件进行脱模以及将下芯模移动至存储工位500处。

进一步地，在步骤s20驱动脱模机构顶起上芯模中，还包括以下步骤：

s21：驱动提模组件210夹紧上芯模；

s22：驱动提模组件210随着顶丝组件310将上芯模顶起而提升上芯模；

s23：待顶丝组件310将上芯模与长桁制件分离一段距离后，驱动脱模机构300复位。这里的一段距离是指顶丝与上芯模底部固定块接触后通过顶丝旋转将上芯模01顶起的距离。通过提模组件210与顶丝组件310的配合，实现了上芯模01的脱离，脱模过程更加稳定可靠。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。