可调式多孔位复合材料曲面钻孔夹具装置的制作方法

本实用新型涉及钻孔设备技术领域，尤其涉及纤维增强树脂基复合材料钻孔设备，具体涉及一种可调式多孔位复合材料曲面钻孔夹具装置。

背景技术：

纤维增强树脂基复合材料具有比强度高和比模量大的特点，现已广泛应用于各个领域，比如汽车、航空航天、体育竞技等。例如碳纤维环氧树脂基复合材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。但由于其各向异性的特点及层间强度低，一直以来钻孔时的分层缺陷对复合材料的应用带来较大影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可调式多孔位复合材料曲面钻孔夹具装置，以解决现有树脂基复合材料钻孔时候的分层缺陷，钻孔质量差的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：可调式多孔位复合材料曲面钻孔夹具装置，包括底座、配合连接在底座上的自适应式支撑机构、位于自适应式支撑机构上方的压紧机构，且压紧机构与自适应式支撑机构相对应；

压紧机构包括位于自适应式支撑机构上方的多层曲面垫板、设置在多层曲面垫板上方的压板组件以及横向贯穿压板组件的压板架，压板组件两端分别通过定位件与多层曲面垫板连接。

进一步，该夹具装置还包括分别设置在底座两端的升降调节机构以及配合连接在压紧机构上的移动式钻套机构，压板组件上开设有安装槽，所述移动式钻套机构位于安装槽内并配合连接在压板架上。

进一步，升降调节机构包括设置在底座上的立柱、设置在底座上且位于立柱内的调节件、与调节件配合连接的丝杆以及位于立柱内且与丝杆滑动连接的滑动件，丝杆的顶端贯穿立柱并连接有驱动手轮，滑动件内开设有与压板架配合连接的卡槽。

进一步，调节件包括设置在底座上的底盘、设置在所述底盘上且内部具有空腔的柱形外壳、设置在柱形外壳上端的盖体以及设置在柱形外壳空腔内的轴承，盖体顶端开设有与柱形外壳内部的空腔连通的通孔，丝杆的底端贯穿通孔并与轴承配合连接。

进一步，多层曲面垫板包括设置在压板组件下方的曲面硅胶保护垫、配合连接在自适应式支撑机构上方的曲面自适应凸座以及设置在曲面硅胶保护垫和曲面自适应凸座之间的曲面钻孔非金属垫板；

定位件分别竖向贯穿曲面硅胶保护垫、曲面钻孔非金属垫板以及曲面自适应凸座，曲面自适应凸座上设置有与自适应式支撑机构相配合的曲面凸柱。

进一步，压板组件包括上压板以及设置在上压板下方的下压板，下压板的下表面为曲面结构，且下压板的下表面紧贴于曲面硅胶保护垫的上表面；

安装槽分别开设于上压板和下压板上，上压板的安装槽两端分别设置有上轨槽，下压板的安装槽两端分别设置有下轨槽，上轨槽与下轨槽配合形成供压板架贯穿的导向槽孔，移动式钻套机构位于安装槽内并与压板架配合连接，上压板上设置有刻度线。

进一步，下压板包括开设有安装槽的平压部以及分别倾斜设置在平压部两侧的斜压部，斜压部的斜率与曲面结构的曲率相适配。

进一步，移动式钻套机构包括位于安装槽内且滑动连接在压板架上的多个钻套座、配合连接在钻套座上的钻套以及设置在钻套座上且用于固定钻套座位置的碟形螺杆。

钻套座包括座体以及分别设置在座体两端的翼板，翼板与座体之间形成与压板架滑动配合的滑槽，两个翼板之间形成钻套放置区，位于钻套放置区内的座体上分别设置有压紧件和用于供钻套安装的竖向孔道。

进一步，钻套包括内部为中空结构且配合连接在竖向孔道内的套体以及设置在套体上端的套头，套体与套头均为圆柱体结构，且套头的直径大于套体的直径；

套头外壁具有至少两个平切面，且任一平切面上设置有凸起，且压紧件压接在凸起上。

进一步，自适应式支撑机构包括滑动连接在底座上且具有曲面凹槽的曲面自适应凹座以及竖直设置在曲面自适应凹座侧面的支撑弹簧组，曲面自适应凹座的曲面凹槽与曲面自适应凸座的曲面凸柱相配合；

曲面自适应凹座底端两侧分别设置有t型导轨，t型导轨与开设在底座两侧上的t型槽相配合。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提供的一种可调式多孔位复合材料曲面钻孔夹具装置，该夹具结构可靠，使用性能好，可以对纤维增强树脂基复合材料构件进行可靠钻孔，并利用移动式钻套机构调整钻套座的位置以及更换不同内孔尺寸的钻套来适应不同孔径的钻孔要求；通过压紧机构中的多层曲面垫板、压板组件以及自适应式支撑机构中的曲面自适应凹座的配合，对不同曲率、不同孔径和不同孔距要求的复合材料曲面实现自适应式调整，适用于复合材料板的多曲面变化，满足不同复合曲面材料的钻孔操作，并最小程度的减小对复合材料构件的钻孔分层损伤，保证钻孔质量，钻孔效果好；通过升降调节机构的特有结构，有效的满足不同板厚的复合材料构件的安装，且保证了钻孔过程中不会因钻孔产生的杂屑而影响升降调节性能，使用可靠。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型正剖视图；

图3为本实用新型侧视图；

图4为本实用新型俯视图；

图5为本实用新型中上压板结构示意图；

图6为本实用新型中下压板结构示意图；

图7为本实用新型中钻套座结构示意图；

图8为本实用新型中钻套结构示意图；

图9为本实用新型中曲面自适应凹座结构示意图；

图1至图9中所示附图标记分别表示为：1-底座，2-升降调节机构，3-自适应式支撑机构，4-压紧机构，5-移动式钻套机构，40-多层曲面垫板，41-压板组件，42-压板架，43-安装槽，20-立柱，21-调节件，22-丝杆，23-滑动件，24-驱动手轮，25-卡槽，210-底盘，211-柱形外壳，212-盖体，213-轴承，41-压板组件，401-曲面硅胶保护垫，402-曲面自适应凸座，403-曲面钻孔非金属垫板，404-曲面凸柱，410-上压板，411-下压板，412-上轨槽，413-下轨槽，414-平压部，415-斜压部，50-钻套座，51-钻套，52-碟形螺杆，501-座体，502-翼板，503-滑槽，504-钻套放置区，505-压紧件，506-竖向孔道，510-套体，511-套头，512-平切面，513-凸起，30-曲面凹槽，31-曲面自适应凹座，32-支撑弹簧组，33-t型导轨，34-t型槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至图4所示，可调式多孔位复合材料曲面钻孔夹具装置，包括底座1、分别设置在底座1两端的升降调节机构2、配合连接在底座1上且位于两个升降调节机构2之间的自适应式支撑机构3、位于自适应式支撑机构3上方且连接在两个升降调节机构2之间的压紧机构4以及配合连接在压紧机构4上的移动式钻套机构5，且压紧机构4与自适应式支撑机构3相对应。底座1为装置整体提供可靠支撑，结构可靠。

升降调节机构2为两个，关于底座1中心对称设置，通过升降调节机构2对压紧机构4进行高度方向上的调节，从而保证在使用过程中对不同板厚的曲面材料构件进行安装放置，保证钻孔的可靠性。通过压紧机构4提供可适应性压紧力，根据对不同曲面的复合材料板进行调整，提高压紧效果。通过自适应式支撑机构3提供可适应性的支撑，在一定范围内适用于符合材料板的多曲面变化，对不同曲率、不同孔径和不同孔距要求的复合材料曲面实现自适应式调整，适用于复合材料板的多曲面变化，满足不同复合曲面材料的钻孔操作，并最小程度的减小对复合材料构件的钻孔分层损伤，保证钻孔质量，钻孔效果好。移动式钻套机构5用于对复合材料板进行辅助钻孔操作，在钻孔时，根据实际需要，通过移动式钻套机构5的调整，对不同孔径和不同孔距的复合材料板进行钻孔操作，可靠便捷。

压紧机构4包括位于自适应式支撑机构3上方的多层曲面垫板40、设置在多层曲面垫板40上方的压板组件41以及横向贯穿压板组件41且连接在两个升降调节机构2之间的压板架42，压板组件41两端分别设置有定位件43，且定位件43贯穿压板组件41并延伸至多层曲面垫板40内，压板组件41上开设有安装槽44，移动式钻套机构5位于安装槽44内并配合连接在压板架42上。多层曲面垫板40与自适应式支撑机构3配合实现对曲面复合材料板的自适应式调整，压板组件41作为压力驱动件对多层曲面垫板40进行施压操作，在该过程中多层曲面垫板40通过对不同曲率的复合材料板进行自适应式变化，使得多层曲面垫板40能紧贴于复合材料板实现可靠压紧。压板架42作为连接压板组件41和升降调节机构2之间的连接件，其为两根相互平行的板件构成，形成双重连接结构件，保证结构强度及可靠性，提高升降机构带动压板组件41上下运动的稳定性。优选地定位件43采用定位销，其定位可靠且操作便捷。

升降调节机构2包括设置在底座1上的立柱20、设置在底座1上且位于立柱20内的调节件21、与调节件21配合连接的丝杆22以及位于立柱20内且与丝杆22滑动连接的滑动件23，丝杆22的顶端贯穿立柱20并连接有驱动手轮24，滑动件23内开设有与压板架42配合连接的卡槽25。立柱20为u字形结构，通过螺栓连接于底座1上，根据实际使用需要便于对立柱20位置进行适当的调节，方便可靠。手轮与丝杆22配合形成主动传动结构，且丝杆22底端配合调节件21实现转动，保证传动的可靠性能。滑动件23作为被动结构，其内部开设有与丝杆22相配合的螺旋槽，通过手轮转动带动丝杆22转动，进而带动滑动件23沿丝杆22上下运动，实现滑动件23的升降。滑动件23为盒体结构，其内部的卡槽25与压板架42配合，并通过螺栓将压板架42与滑动件23固定，在滑动件23产生竖向运动过程中带动压板架42的升降。其操作可靠便捷，传动可靠。此外，该升降调节机构2还可以可采用齿轮链条传动结构。

为了提高调节件21的使用性能，本实用新型中，调节件21包括设置在底座1上的底盘210、设置在底盘210上且内部具有空腔的柱形外壳211、设置在柱形外壳211上端的盖体212以及设置在柱形外壳211空腔内的轴承213，盖体212顶端开设有与柱形外壳211内部的空腔连通的通孔，丝杆22的底端贯穿通孔并与轴承213配合连接。底盘210通过螺栓连接在底座1上，并与柱形外壳211连接为一体式结构，结构可靠，盖体212呈锥台形结构，其盖体212的下端通过螺栓连接在柱形壳体上。通过该壳体保护结构，有效的避免了在对复合材料板钻孔过程中杂屑溅落到调节件21内而影响钻孔及升降调节操作。

多层曲面垫板40包括设置在压板组件41下方的曲面硅胶保护垫401、配合连接在自适应式支撑机构3上方的曲面自适应凸座402以及设置在曲面硅胶保护垫401和曲面自适应凸座402之间的曲面钻孔非金属垫板403；定位件43分别竖向贯穿曲面硅胶保护垫401、曲面钻孔非金属垫板403以及曲面自适应凸座402，曲面自适应凸座402上设置有与自适应式支撑机构3相配合的曲面凸柱404。曲面垫板为多层结构，可靠性能好，在钻孔过程中对强大的钻孔压力起到一定的缓冲作用，避免强大作用力对钻孔周边产生的劣性波及。且各个垫板均为曲面结构，各垫板的曲率具有适应性，具有一定的曲面变形能力，根据不同板厚或曲率的复合板材产生相应的曲面变形，保证了对复合板材的自适应性压紧贴合，避免了出现较大缝隙而导致的钻孔质量低。

如图5至图6所示，压板组件41包括上压板410以及设置在上压板410下方的下压板411，下压板411的下表面为曲面结构，且下压板411的下表面紧贴于曲面硅胶保护垫401的上表面。上压板410与下压板411之间通过螺栓连接，形成组合结构。压板组件41的安装槽44分别开设于上压板410和下压板411上，上压板410的安装槽44与下压板411的安装槽44相对应。上压板410的安装槽44两端分别设置有上轨槽412，下压板411的安装槽44两端分别设置有下轨槽413，上轨槽412与下轨槽413配合形成供压板架42贯穿的导向槽孔，移动式钻套机构5位于安装槽44内并与压板架42配合连接，上压板410上设置有刻度线。通过刻度线有助于提高移动式钻套机构5内的移动准确性，根据孔距制定需移动的距离，随之对准刻度线横移即可，方便可靠。导向槽孔作为沿压板架42滑动的滑槽503，根据实际使用需要实现对压紧机构4及移动式钻套机构5的整体横移，从而保证与下部的自适应式支撑机构3相对应，提高钻孔时预备动作的可靠性。

为了提高下压板411与多层曲面垫板40中的曲面硅胶保护垫401配合的紧凑型，本实用新型中，下压板411包括开设有安装槽44的平压部414以及分别倾斜设置在平压部414两侧的斜压部415，斜压部415的斜率与曲面结构的曲率相适配。平压部414作为正向压紧，斜压部415作为倾斜方向上压紧，其整体上与曲面硅胶保护垫401相匹配，有效的提高两者的贴合效果，避免出现较大缝隙而影响使用性能。

移动式钻套机构5包括位于安装槽44内且滑动连接在压板架42上的多个钻套座50、配合连接在钻套座50上的钻套51以及设置在钻套座50上且用于固定钻套座50位置的碟形螺杆52。钻套座50为多个，可同时实现对复合材料板的多孔钻取，且各个钻套座50可沿压板架42横向滑动，根据使用需要调整各个钻套座50之间的距离，从而实现对孔距的调节。钻套51位于钻套座50上，根据使用需要选择不同孔径的钻套51，从而实现复合板材上不同孔径大小的调整。

为了提高钻套座50的使用性能，如图7所示，本实用新型中，钻套座50包括座体501以及分别设置在座体501两端的翼板502，翼板502与座体501之间形成与压板架42滑动配合的滑槽503，两个翼板502之间形成钻套放置区504，且位于钻套放置区504内的座体501上分别设置有压紧件505和用于供钻套51安装的竖向孔道506。

如图8所示，钻套51包括内部为中空结构且配合连接在竖向孔道506内的套体510以及设置在套体510上端的套头511，套体510与套头511均为圆柱体结构，且套头511的直径大于套体510的直径。套体510位于竖向孔道506内，套头511置于外部。套头511外壁具有至少两个平切面512，且任一平切面512上设置有凸起513，多个平切面512相邻或相间设置，该凸起513与设置在钻套座50上的压紧件505配合，压紧件505采用螺钉，通过螺钉压接在凸起513上，从而实现对钻套51的可靠固定，提高钻孔时的可靠性能。当需要更换钻套51时，旋松螺钉，将钻套51拔出即可，操作便捷。

如图9所示，自适应式支撑机构3包括滑动连接在底座1上且具有曲面凹槽30的曲面自适应凹座31以及竖直设置在曲面自适应凹座31侧面的支撑弹簧组32，曲面自适应凹座31的曲面凹槽30与曲面自适应凸座402的曲面凸柱404相配合。支撑弹簧组32可对多层曲面垫板40起到支撑定压作用，提高各垫板之间贴合的紧凑型，避免出现较大缝隙，有助于防止分层缺陷，提高钻孔质量。曲面自适应凹座31底端两侧分别设置有t型导轨33，t型导轨33与开设在底座1两侧上的t型槽34相配合。通过t型槽34与t型导轨33的配合，实现曲面自适应凹座31沿底座1的横向滑动，该轨槽配合具有纵向限位作用，提高配合滑动的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。