一种工型复合材料长桁制件仿形加工装置及其应用方法与流程

本发明涉及一种工型复合材料长桁制件仿形加工装置及其应用方法。

背景技术：

在航空复合材料领域，飞机的机翼及尾翼壁板，大多采用工型长桁作为其加强筋结构。同时为了考虑减重，工型长桁上下腹板面大多被设计成锯齿状。这对加工提出了很高的难度。此类零件一般采用机床加工或手工加工的方式。由于大型飞机的长桁尺寸一般较长，采用机床加工需要投入大尺寸的机床，成本较高；而采用手工加工，由于锯齿结构加工难度较大又无法保证尺寸精度，无法保证其质量稳定性，且加工效率较低，难以实现零件的批量生产。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种工型长桁复合材料制件仿形加工装置及其应用方法，该装置可实现手工加工长桁零件与机床加工一样的尺寸稳定，保证加工质量，提升加工效率，同时节省大量的工装成本。具体技术方案如下：

一种工型复合材料长桁制件仿形加工装置，包括模体、靠模板和切割组件；所述模体的顶部与工型复合材料长桁制件的的立筋贴合，用于工型复合材料长桁制件侧立安装；所述靠模板位于模体两侧，与模体配合将工型复合材料长桁制件的腹板夹在中间；所述靠模板上设有仿形槽，所述仿形槽的形状与工型复合材料长桁制件腹板的设计外型轮廓匹配，所述切割组件可沿仿形槽移动并切割工型复合材料长桁制件的腹板。

优选的，前述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，所述模体的顶部为定位面，并设有真空吸附槽，用于工型复合材料长桁制件侧立定位安装与固定。

优选的，前述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，所述靠模板采用螺钉和定位销固定安装在模体上。

前述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，还包括加工框架台，所述模体和靠模板均安装在加工框架台面上；所述加工框架台的两侧均设有导轨，用于安装切割组件。

前述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，所述切割组件包括切割刀架和切割刀体；所述切割刀架安装在加工框架台两侧的导轨上，所述切割刀架的前端设有切割刀夹具，用于夹装切割刀体。

优选的，前述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，所述切割刀架包括第一滑块，第二滑块，第一动作连杆和第二动作连杆；所述第一滑块的背面设有与导轨卡合的导槽，其内部设有竖向贯通的第一通孔；所述第一动作连杆穿过第一通孔并可在孔内自由滑动，其下端设有第一挡块，上端设有承板，形成竖向运动模块；所述第二滑块设置在承板上，其内设有横向贯通的第二通孔；所述第二动作连杆穿过第二通孔并可在孔内自由滑动，其外侧一端设有第二挡块，内侧一端安装切割刀夹具，形成水平运动模块。

进一步优选的，前述的的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，所述第一通孔、第二通孔均为平行的两个，所述第一动作连杆和第二动作连杆均为两根；所述第一通孔、第二通孔内均设有直线轴承，且所述直线轴承均套设在第一动作连杆和第二动作连杆上。

前述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，所述切割刀体包括刀身和刀头，所述刀头安装在刀身的前端，且刀头与刀身之间设有靠模头，用于与仿形槽接触并控制加工精度。

前述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，所述靠模头为圆柱形体，所述刀头安装在靠模头的中轴线上，所述刀头的刀刃面至靠模头的圆柱外周面的距离等于仿形槽至工型复合材料长桁制件理论外型轮廓的距离。

前述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置的应用方法，包括步骤如下：

1）装夹工型复合材料长桁制件：将工型复合材料长桁制件侧立呈“h”型，其开口卡合在位于加工框架台面的模体上，制件的立筋定位贴合在模体顶部，并通过抽真空的方式吸附贴紧；

2）安装靠模板：将靠模板安装于模体两侧，并使用定位销和螺钉将其固定在模体上，将工型复合材料长桁制件的腹板夹紧；

3）安装切割组件：将切割组件的切割刀架安装在加工框架台两侧的导轨上，将切割刀体夹装在切割刀夹具上，且将靠模头置于靠模板仿形槽中；

4）仿形切割：启动切割组件，使刀头顺着仿形槽移动对工型复合材料长桁制件的腹板进行切割加工，形成设计形状。

本发明具备的有益效果如下：

本发明对工型复合材料长桁制件加工时，切割刀体安装在切割刀架上，并且在切割过程中，刀架能够适应切割路径的上下变动，始终保证刀具稳定，能够有效消除加工时的刀具振动对零件尺寸的影响。对于复杂外形零件的加工，由于仿形槽规定了加工路径，刀具无法往下移动，因此不会产生过切风险，降低了操作难度。批量零件的加工重复性好，零件质量较为稳定，节省了人力，更适用于批量生产。

附图说明

图1为本发明工型复合材料长桁制件仿形加工装置的结构示意图；

图2为本发明的切割刀架结构示意图；

图3为本发明的切割刀架滑块内结构示意图；

图4为本发明的切割刀体结构示意图；

图5为本发明的工型复合材料长桁制件夹装示意图；

图6为本发明的切割路径示意图；

图7为本发明的切割组件与靠模板组装结构示意图。

图中：1、模体；2、靠模板；3、切割组件；4、工型复合材料长桁制件；41、腹板；42、立筋；5、螺钉；6、定位销；7、加工框架台；8、导轨；9、切割刀架；91、第一滑块；911、第一通孔；92、第二滑块；93、第一动作连杆；94、第二动作连杆；95、导槽；96、第一挡块；97、承板；98、第二通孔；99、第二挡块；10、切割刀体；101、刀身；102、刀头；11、切割刀夹具；12、靠模头；13、仿形槽；14、直线轴承；15、限位短杆；16、限位导轨17、限位卡座。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明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较佳实施例，而不是全部的实施例，亦并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用所揭示的技术内容加以变更或改型等同变化。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

实施例1

一种工型复合材料长桁制件仿形加工装置，如图1至图7所示，包括模体1、靠模板2和切割组件3；所述模体1与工型复合材料长桁制件4的的立筋42贴合，用于工型复合材料长桁制件4侧立安装；所述靠模板2位于模体1两侧，与模体1配合将工型复合材料长桁制件4的腹板41夹在中间；所述靠模板2上设有仿形槽13，所述仿形槽13的形状与工型复合材料长桁制件4腹板41的设计外型轮廓匹配，所述切割组件3可沿仿形槽13移动并切割工型复合材料长桁制件4的腹板41。从而解决人工对工型复合材料长桁制件加工时难以把握精度的问题，本发明通过仿形槽对制件的外形轮廓进行限定，规定了加工路径，刀具无法往下移动，因此不会产生过切风险，降低了操作难度，同时本发明批量加工重复性好，质量较为稳定，节省了人力，更适用于批量生产。

本实施例所述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，所述模体1的顶部为定位面，并设有真空吸附槽，用于工型复合材料长桁制件4侧立定位安装与固定。所述靠模板2采用螺钉5和定位销6固定安装在模体1上，将工型复合材料长桁制件4夹紧固定便于加工和保证加工精度。

本实施所述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置，还包括加工框架台7，所述模体1和靠模板2均安装在加工框架台7的台面上；所述加工框架台7的两侧均设有导轨8，用于安装切割组件3。所述切割组件3包括切割刀架9和切割刀体10；所述切割刀架9安装在加工框架台7两侧的导轨8上，所述切割刀架9的前端设有切割刀夹具11，用于夹装切割刀体10。另外，由于靠模板2重量较大，安装麻烦，特别是靠模板2上的仿形槽13位置直接影响到仿形加工的精确性。为了保证靠模板2安装精度和方便安装操作，所述加工框架台7的台面上还设有多个限位导轨16，该限位导轨16为单轨，所述靠模板2底边设计相应的限位卡座17，安装时所述限位卡座17卡骑在限位导轨16上，向内推到位即可，使靠模板2安装省时省力、一步到位。

其中，所述切割刀架9包括第一滑块91，第二滑块92，第一动作连杆93和第二动作连杆94；所述第一滑块91的背面设有与导轨8卡合的导槽95，其内部设有竖向贯通的第一通孔911；所述第一动作连杆93穿过第一通孔911并可在孔内自由滑动，其下端设有第一挡块96，上端设有承板97，形成竖向运动模块；所述第二滑块92设置在承板97上，其内设有横向贯通的第二通孔98；所述第二动作连杆94穿过第二通孔98并可在孔内自由滑动，其外侧一端设有第二挡块99，内侧一端安装切割刀夹具11，形成水平运动模块。在进行仿形切割时，切割刀体10通过竖向运动模块和水平运动模块实现适应切割路径的上下变动，精准完成复杂形状的切割工作。为了保证切割刀体10稳定切割，本实施中所述第一通孔911、第二通孔98均为平行的两个，所述第一动作连杆93和第二动作连杆94均为两根，保证刀具始终稳定，有效消除加工时的刀具振动对零件尺寸的影响。为了减小摩擦，防止动作连杆在通孔内运动时卡顿，所述第一通孔911、第二通孔98内均设有套设在第一动作连杆93和第二动作连杆94上的直线轴承14。此外，为了防止上部的竖向运动模块向下运动过快撞击到第一滑块91，和防止第二滑块92向外滑动过多，挤到操作工人的手，所述第一滑块91的上部和第二挡块99的内面均设有限位短杆14，该限位短杆15优选使用限位螺钉，以便调节限位高度。

本实施例中，所述切割刀体10包括刀身101和刀头102，所述刀头102安装在刀身101的前端，且刀头102与刀身101之间设有靠模头12，用于与仿形槽13接触并控制加工精度。所述靠模头12为圆柱形体，所述刀头102安装在靠模头12的中轴线上，所述刀头102的刀刃面至靠模头12的圆柱外周面的距离等于仿形槽13至工型复合材料长桁制件4理论外型轮廓的距离。刀头102的切割路径正好为工型复合材料长桁制件4理论边界，且所述靠模头12可拆卸更换，可根据换用半径不同的靠模头12来实现粗加工与精加工。

本实施例所述的工型复合材料长桁制件仿形加工装置的应用方法，包括步骤如下：

1）装夹工型复合材料长桁制件：将工型复合材料长桁制件4侧立呈“h”型，其开口卡合在位于加工框架台7面的模体1上，制件的立筋42定位贴合在模体1顶部，并通过抽真空的方式吸附贴紧。

2）安装靠模板：将靠模板2安装于模体1两侧，并使用定位销6和螺钉5将其固定在模体1上，将工型复合材料长桁制件4的腹板41夹紧。

3）安装切割组件：将切割组件3的切割刀架9安装在加工框架台7两侧的导轨8上，将切割刀体10夹装在切割刀夹具11上，且将靠模头12置于靠模板2仿形槽13中。

4）仿形切割：启动切割组件3，使刀头102顺着仿形槽13移动对工型复合材料长桁制件4的腹板41进行切割加工，形成设计形状。本步骤中的仿形切割可以为单边切割，切好后换另一边，也可以双边同时切割；所述切割操作可以为人工操作也可以机器带动操作，在保证切割精度的前提下，大大提升了加工速率，利于批量生产。