一种蜂窝曲面型芯裁边工装及方法与流程

1.本发明属于蜂窝芯加工领域，尤其是涉及一种蜂窝曲面型芯裁边工装及方法。


背景技术：

2.由于复合材料夹层结构具有重量轻，比强度比刚度高，耐疲劳，吸音降噪和隔热等优点，满足了现代飞机追求性能提高的同时进一步减轻重量降低油耗的需求；当前先进的民用飞机都已经成功地将蜂窝夹层结构应用在升降舵、方向舵、发动机整流罩、机身机翼整流罩、机翼等主次力结构上；为满足空气动力面的要求，许多零件的曲面复杂，变形较大，经常选用过拉伸蜂窝芯材料拼接，然后进行裁剪而成。
3.制作曲面蜂窝芯零件时，通常要先制作较大的加工工装，其结构复杂，体积大，不便于使用，蜂窝芯使用现有加工方法进行加工时，需要先经过粗切，周围留出30mm以上的余量，之后放到芯子切割样板上精切裁边到净尺寸，再完成最后打孔，这种加工方法较为复杂，且导致加工工装过于笨重，制作费用高，由于蜂窝零件制作步骤多，工时长，原材料和辅助材料消耗量大，零件质量不能保证稳定，所以现有加工工装和加工方法不利于提高蜂窝芯的加工效率；尤其是现有裁边工装在使用时，无法实现打孔和裁边同步进行，蜂窝芯在单独的打孔或裁边过程中很容易发生移动，导致零件加工质量下降，影响了蜂窝芯零件的生产效率和成品率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种蜂窝曲面型芯裁边工装及方法，以解决现有蜂窝曲面型芯裁边加工效果不佳的问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种蜂窝曲面型芯裁边工装，包括支撑架、以及支撑架上设置的模具架，模具架上设有与蜂窝曲面型芯配合的装配槽，模具架上对应装配槽的位置设有打孔定位机构；所述打孔定位机构包括模具架上设置的定位套筒、以及定位套筒上滑动设置的打孔件，定位套筒与装配槽连通，打孔件的长度方向与定位套筒的长度方向相同；所述打孔件伸入定位套筒的一端设有钻孔部，另一端伸出定位套筒，打孔件伸出定位套筒的一端设有连接头，连接头上设有用于限位打孔件的定位组件；所述定位组件包括连接头上对应打孔件四周设置的卡扣件，卡扣件至少均匀设置两个，每一卡扣件均一端转动安装在连接头上，另一端设有卡块，定位套筒上设有与卡块配合的卡槽。
7.进一步的，所述卡槽沿定位套筒长度方向至少间隔设置两个。
8.进一步的，所述定位套筒为圆筒状结构件，打孔件为与定位套筒转动配合的圆柱形结构件，卡槽为环形槽，定位套筒、打孔件以及卡槽三者同轴设置。
9.进一步的，所述卡块伸入卡槽的一端设有便于卡块移出卡槽的斜面部，斜面部朝向连接头设置。
10.进一步的，所述卡扣件通过弹簧合页转动安装在连接头上。
11.进一步的，所述定位套筒朝向连接头的一侧设有缓冲垫圈。
12.进一步的，所示支撑架包括至少两个u型支架，u型支架开口一侧朝向模具架设置，相邻两个u型支架之间通过连接杆连接。
13.一种应用蜂窝曲面型芯裁边工装的型芯裁边方法，包括如下步骤：
14.s1、将蜂窝曲面型芯放置到模具架的装配槽内，利用装配槽限制住蜂窝曲面型芯的移动；
15.s2、利用工具临时固定住蜂窝曲面型芯边缘后，再利用打孔定位机构对蜂窝曲面型芯所要裁边处的打孔点进行打孔，打孔完成后，解除蜂窝曲面型芯边缘固定，并保持打孔件插入蜂窝曲面型芯状态，使打孔件限制住蜂窝曲面型芯移动；
16.s3、利用裁剪设备沿模具架边缘对蜂窝曲面型芯所要裁边处进行裁边；
17.s4、重复步骤s2至s3，直至将蜂窝曲面型芯各边均裁剪完毕，取下蜂窝曲面型芯。
18.进一步的，所述步骤s2中打孔定位机构的具体打孔过程如下：
19.s21、利用工具将蜂窝曲面型芯边缘压紧固定在模具架上，使蜂窝曲面型芯与模具架贴合；
20.s22、将打孔件上的连接头与外接驱动设备连接，利用外接驱动设备带动连接头和打孔件转动，连接头转动过程中产生离心力，连接头上的卡扣件在离心力作用下克服弹簧合页弹力发生转动，使卡扣件上的卡块与卡槽分离，解除卡扣件对打孔件的限位；
21.s23、利用外接驱动设备推动打孔件沿定位套筒向蜂窝曲面型芯移动，使打孔件上的钻孔部对蜂窝曲面型芯进行打孔；
22.s24、打孔完成后，解除外接驱动设备与连接头之间的连接，使连接头和打孔件停止转动，卡扣件失去离心力作用后，在弹簧合页复位弹力的作用下转动复位，卡扣件上的卡块与定位套筒上的卡槽配合，重新实现卡扣件对打孔件的限位，使打孔件保持插入蜂窝曲面型芯的状态。
23.进一步的，所述步骤s4中取下蜂窝曲面型芯的具体过程如下：
24.s41、将打孔件移出蜂窝曲面型芯，解除打孔件对蜂窝曲面型芯的限位，并通过卡扣件上的卡块与定位套筒上的卡槽配合，重新将打孔件限制在定位套筒内；
25.s42、将蜂窝曲面型芯从模具架上取下。
26.相对于现有技术，本发明所述的一种蜂窝曲面型芯裁边工装及方法具有以下优势：
27.本发明提供了一种蜂窝曲面型芯裁边工装，采用轻量化设计，结构简单，稳定可靠，通过在模具架上设置与蜂窝曲面型芯配合的装配槽，可以实现对蜂窝曲面型芯的初步限位，结合模具架上设置的打孔定位机构，还可以实现对蜂窝曲面型芯的打孔和限位固定，便于操作人员对蜂窝曲面型芯进行裁边作业，蜂窝曲面型芯在裁边过程中不会发生移动，有利于提高蜂窝曲面型芯裁边加工的加工效率和加工精度。
28.本发明还提供了一种应用蜂窝曲面型芯裁边工装的裁边方法，优化了蜂窝曲面型芯裁边加工流程，将蜂窝曲面型芯裁边和打孔均设置到一个工装上进行，有利于提高蜂窝曲面型芯的加工效率，减少原材料的消耗；通过将定位打孔结构与裁边相结合，对蜂窝曲面型芯所要裁边处进行打孔限位，然后进行依次裁边，逐步实现蜂窝曲面型芯边缘的整体裁剪，有利于提高裁边的精准性，减少蜂窝曲面型芯在裁边过程中发生移动造成的误差，进一
步提高了蜂窝曲面型芯的裁边加工精度和加工效率。
附图说明
29.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
30.图1为本发明实施例所述一种蜂窝曲面型芯裁边工装的结构示意图；
31.图2为本发明实施例所述一种蜂窝曲面型芯裁边工装中打孔定位机构的结构示意图；
32.图3为本发明实施例所述一种蜂窝曲面型芯裁边工装中打孔件打孔时的结构示意图；
33.图4为本发明实施例所述一种蜂窝曲面型芯裁边工装中打孔件打孔完成后的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.1、u型支架；2、模具架；3、连接杆；4、打孔定位机构；401、定位套筒；402、打孔件；403、连接头；404、卡扣件；405、第二卡槽；406、卡块；407、缓冲垫圈；408、弹簧合页；409、第一卡槽；410、钻孔部；411、斜面部。
具体实施方式
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
40.一种蜂窝曲面型芯裁边工装，如图1至图4所示，包括支撑架以及支撑架上设置的仿形模具架2，该模具架2形状可与所要加工的蜂窝曲面型芯形状相同，模具架2上方设有与蜂窝曲面型芯配合的装配槽，蜂窝曲面型芯放入装配槽后，蜂窝曲面型芯边缘突出于模具架2的部分均为裁边所要裁剪去除的部分，裁边过程中，操作人员可以沿模具架2边缘对蜂窝曲面型芯进行裁边，可提高蜂窝曲面型芯的裁边效果和裁边效率，有利于提高了蜂窝曲
面型芯的生产加工效率和良品率。
41.可选的，支撑架包括至少两个u型支架1，u型支架1开口一侧朝向模具架2设置，相邻两个u型支架1之间通过连接杆3连接，连接杆3可以对应设置两个，以提高支撑架的结构强度和稳定性；相比其他结构件，u型支架1具有更好的结构强度和稳定性，且结构简单，质量轻，可以实现对支撑架的轻量化优化。
42.可选的，连接杆3与u型之间可以通过螺钉连接，以实现u型支架1和连接杆3之间的稳定连接，模具架2也可以通过螺钉安装固定在u型支架1的端部；通过采用u型支架1和连接杆3组成支撑架，不仅提高了支撑架的结构强度，而且降低了支撑架整体结构的重量，实现了这种裁边工装的轻量化设计，方便操作人员使用这种裁边工装进行加工作业。
43.由于蜂窝曲面型芯上也需要进行打孔加工，因此模具架2上对应蜂窝曲面型芯所要打孔的位置设有打孔定位机构4，通过使用这种工装，可以同步实现蜂窝曲面型芯的打孔和裁边，有利于减少加工步骤，提高加工效率；其中打孔定位机构4不仅可以用于实现蜂窝曲面型芯的打孔加工，而且还可以实现对蜂窝曲面型芯辅助定位，避免蜂窝曲面型芯在裁边过程中发生移动，确保操作人员可以快捷准确的对蜂窝曲面型芯进行裁边，进一步提高了蜂窝曲面型芯的裁边准确性，打孔和裁边同步进行，也可进一步提高蜂窝曲面型芯的生产加工效率。
44.打孔定位机构4包括模具架2上设置的定位套筒401、以及定位套筒401上滑动设置的打孔件402，定位套筒401与装配槽连通，模具架2上可以设置用于安装定位套筒401的安装孔，定位套筒401可通过螺钉或焊接安装固定在模具架2上，以实现定位套筒401在模具架2上的稳定设置。打孔件402的长度方向与定位套筒401的长度方向相同，打孔件402可沿定位套筒401滑动，并在定位套筒401内转动，从而实现对蜂窝曲面型芯的打孔作业；其中，打孔件402伸入定位套筒401的一端设有钻孔部410，另一端伸出定位套筒401，打孔件402伸出定位套筒401的一端设有连接头403，连接头403可以与打孔件402一体成型，也可焊接固定，以实现连接头403与打孔件402之间的稳定连接，确保连接头403能带动打孔件402稳定转动和移动。
45.可选的，钻孔部410可以采用锥形结构，锥端朝向装配槽设置，钻孔部410的表面也可以设置钻孔螺纹，以提高钻孔部410的打孔效果，由于蜂窝曲面型芯为多层结构件，主要包括两侧的铝合金薄板、以及中部的蜂窝纸板，不同于常规机械钻孔加工，蜂窝曲面型芯打孔加工的工况较为特殊，钻孔部410主要作用是对铝合金薄板进行钻孔，同时还需要避免对蜂窝纸板产生过度的损坏，因此实际加工过程中，对钻孔部410钻孔性能要求不高，但对钻孔部410的穿孔性能有一定要求，所以选择锥形结构的钻孔部410，并在钻孔部410上设置少量的钻孔螺纹，例如2-3道钻孔螺纹，即可满足以上打孔需求。
46.所谓钻孔性能即表示钻头对不同厚度材料的钻孔能力，一般越厚的材料对钻头的钻孔性能要求越高，钻头上的钻孔螺纹也设置的更大数量也更多，这种钻头需要不断一层一层的切削材料表面，才能实现对材料的钻孔，但是这种形式的钻头在对蜂窝纸板进行钻孔时，过大的钻孔螺纹很容易搅碎蜂窝纸板，并且带动或拉扯蜂窝纸板内部结构，造成蜂窝纸板发生破坏性变形，影响蜂窝曲面型芯后续的加工和使用，因此不利于实现蜂窝曲面型芯的钻孔加工，而穿孔性能即表示钻头穿过材料的能力，锥形的钻孔部具有更好的穿孔性能，可以快速通过易于钻孔的蜂窝纸板，减少钻孔部对蜂窝纸板内部结构的破坏，确保蜂窝
曲面型芯加工后的质量。
47.连接头403上设有用于限位打孔件402的定位组件，定位组件包括连接头403上对应打孔件402四周设置的卡扣件404，卡扣件404至少均匀设置两个，两个以上的卡扣件404可以更好的限制住打孔件402的移动，每一卡扣件404均一端通过弹簧合页408转动安装在连接头403上，另一端设有卡块406，卡块406可以与卡扣件404一体成型，以实现卡块406与卡扣件404之间的稳定连接。
48.定位套筒401上设有与卡块406配合的卡槽，卡槽沿定位套筒401长度方向至少间隔设置两个，其中定位套筒401远离模具架2的一端设置一个第一卡槽409，另一端设置一个第二卡槽405，当卡扣件404上的卡块406插入第一卡槽409时，打孔件402上的钻孔部410位于定位套筒401内，从而避免打孔件402影响蜂窝曲面型芯在模具架2上的装配；当卡扣件404上的卡块406插入第二卡槽405时，打孔件402的钻孔部410已穿过蜂窝曲面型芯，此时打孔件402可实现对蜂窝曲面型芯的限位固定。
49.可选的，定位套筒401为圆筒状结构件，打孔件402为圆柱形结构件，卡槽为环形槽，定位套筒401、打孔件402以及卡槽三者同轴设置，定位套筒401与打孔件402之间可以涂抹润滑油，以减少二者之间的摩擦；圆柱形结构的打孔件402不仅可以在定位套筒401内稳定转动，而且还可以沿定位套筒401滑动，实现对蜂窝曲面型芯的钻孔，有利于提高打孔件402的打孔效果和打孔效率；环形卡槽则有利于卡块406与卡槽更好配合，即使卡扣件404随连接头403转动发生位置变化，卡扣件404上的卡块406依然可以与环形卡槽实现配合，继而实现对打孔件402的限位，避免打孔件402在定位套筒401内移动。
50.可选的，卡块406伸入卡槽的一端设有便于卡块406移出卡槽的斜面部411，斜面部411位于卡块406朝向连接头403的一侧，斜面部411有利于卡块406与卡槽的配合，同时也便于卡块406与卡槽分离，方便操作人员解除打孔件402对蜂窝曲面型芯的限位固定，弹簧合页408弹力可根据卡扣件404重量和离心力大小等进行合理选择，以满足卡扣件404的转动。
51.具体的，当连接头403发生转动时，在离心力的作用下，卡扣件404可以克服弹簧合页408的弹力发生转动，此时卡块406与第一卡槽409分离，解除对打孔件402的限位，操作人员可以利用外接驱动设备带动打孔件402进行打孔作业；此外，连接头带动卡扣件转动时，卡块由于远离卡扣件与弹簧合页连接的一端，因此卡块可以对卡扣件末端起到一定的配重作用，增加卡扣件末端的质量，有利于离心力的产生，并增大卡扣件末端所受的离心力，进而增大使卡扣件转动的转动分力大小，确保卡扣件能克服弹簧合页弹力发生转动；
52.当打孔完成，连接头403停止转动后，失去了离心力作用的打孔件402可在弹簧合页408复位弹力的作用下复位，卡扣件404上的卡块406随即插入第二卡槽405，重新实现对打孔件402的限位，使打孔件402保持插入蜂窝曲面型芯的状态，限制住蜂窝曲面型芯的移动，便于操作人员进行精准裁边加工；
53.当裁边完成后，操作人员可以利用工具或手动推拉打孔件402，使打孔件402移出蜂窝曲面型芯，打孔件402移出蜂窝曲面型芯的过程中，卡块406上的斜面部411可以与第二卡槽405边缘配合，第二卡槽405边缘可以沿斜面部411顶起卡块406，使卡块406与第二卡槽405分离，操作简便，无需手动拨动卡扣件404，卡块406与第二卡槽405分离后，可移动到第一卡槽409位置并重新插入第一卡槽409，通过第一卡槽409与卡块406配合重新实现对打孔件402的限位即可。
54.可选的，定位套筒401朝向连接头403的一侧设有缓冲垫圈407，缓冲垫圈407可以采用橡胶材质，缓冲垫圈407可以通过粘合剂粘贴固定在定位套筒401上，缓冲垫圈407可对定位套筒401起到良好的保护作用，当连接头403被外接驱动设备带动向定位套筒401一侧移动时，缓冲垫圈407可以对连接头403起到缓冲作用，避免连接头403直接撞击定位套筒401，防止连接头403或定位套筒401损坏，有利于提高打孔定位机构4的使用寿命和可靠性。
55.这种蜂窝曲面型芯裁边工装采用轻量化设计，结构简单，稳定可靠，通过在模具架2上设置与蜂窝曲面型芯配合的装配槽，可以实现对蜂窝曲面型芯的初步限位，结合模具架2上设置的打孔定位机构4，还可以实现对蜂窝曲面型芯的打孔和限位固定，便于操作人员对蜂窝曲面型芯进行裁边作业，蜂窝曲面型芯在裁边过程中不会发生移动，有利于提高蜂窝曲面型芯裁边加工的加工效率和加工精度。
56.一种应用蜂窝曲面型芯裁边工装的型芯裁边方法，包括如下步骤：
57.s1、将蜂窝曲面型芯放置到模具架的装配槽内，利用装配槽限制住蜂窝曲面型芯的移动；
58.s2、利用夹子等夹具临时固定住蜂窝曲面型芯边缘，再利用打孔定位机构对蜂窝曲面型芯所要裁边处的打孔点进行打孔，打孔完成后，解除蜂窝曲面型芯边缘固定，并保持打孔件插入蜂窝曲面型芯状态，使打孔件限制住蜂窝曲面型芯移动；
59.具体的，步骤s2中打孔定位机构的具体打孔过程如下：
60.s21、利用夹子等工具将蜂窝曲面型芯边缘压紧固定在模具架上，使蜂窝曲面型芯与模具架贴合；
61.s22、将打孔件上的连接头与外接驱动设备连接，利用外接驱动设备带动连接头和打孔件转动，外接驱动设备可以采用便携式电动机，电动机的输出端可以与连接头连接，连接头则可以采用与外接驱动设备匹配的快插接头，以实现打孔件与外接驱动设备之间的便捷连接和分离，连接头与外接驱动设备连接后，外接驱动设备不仅可以带动连接头和打孔件高速转动，而且可以通过连接头带动打孔件移动；其中，连接头高速转动过程中会产生离心力，连接头上的卡扣件在离心力作用下克服弹簧合页弹力发生转动，使卡扣件上的卡块与第一卡槽分离，解除卡扣件对打孔件的限位；
62.s23、利用外接驱动设备推动打孔件沿定位套筒向蜂窝曲面型芯移动，使打孔件上的钻孔部对蜂窝曲面型芯进行打孔，钻孔部在外接驱动设备的带动下打穿蜂窝曲面型芯，打孔件中部的光面部分位于蜂窝曲面型芯通孔处，实现对蜂窝曲面型芯的限位；
63.s24、打孔完成后，外接驱动设备停止工作后，操作人员可以手动解除外接驱动设备与连接头之间的连接，使连接头和打孔件停止转动，卡扣件失去离心力作用后，在弹簧合页复位弹力的作用下转动复位，卡扣件上的卡块与定位套筒上的第二卡槽配合，重新实现卡扣件对打孔件的限位，使打孔件保持插入蜂窝曲面型芯的状态。
64.s3、利用裁剪设备沿模具架边缘对蜂窝曲面型芯所要裁边处进行裁边；在打孔件的限位下，操作人员再对此处蜂窝曲面型芯进行裁边时，此处蜂窝曲面型芯不会发生移动，操作人员可以沿模具架边缘进行快速裁剪，操作简便。
65.s4、重复步骤s2至s3，依次裁剪蜂窝曲面型芯的各边，直至将蜂窝曲面型芯各边均裁剪完毕，取下蜂窝曲面型芯。
66.具体的，步骤s4中取下蜂窝曲面型芯的具体过程如下：
67.s41、利用工具或手动将打孔件移出蜂窝曲面型芯，解除打孔件对蜂窝曲面型芯的限位，并通过卡扣件上的卡块与定位套筒上的第一卡槽配合，重新将打孔件限制在定位套筒内；
68.s42、将蜂窝曲面型芯从模具架上取下。
69.本发明提供了一种蜂窝曲面型芯裁边工装，采用轻量化设计，结构简单，稳定可靠，通过在模具架上设置与蜂窝曲面型芯配合的装配槽，可以实现对蜂窝曲面型芯的初步限位，结合模具架上设置的打孔定位机构，还可以实现对蜂窝曲面型芯的打孔和限位固定，便于操作人员对蜂窝曲面型芯进行裁边作业，蜂窝曲面型芯在裁边过程中不会发生移动，有利于提高蜂窝曲面型芯裁边加工的加工效率和加工精度。
70.本发明还提供了一种应用蜂窝曲面型芯裁边工装的裁边方法，优化了蜂窝曲面型芯裁边加工流程，将蜂窝曲面型芯裁边和打孔均设置到一个工装上进行，有利于提高蜂窝曲面型芯的加工效率，减少原材料的消耗；通过将定位打孔结构与裁边相结合，对蜂窝曲面型芯所要裁边处进行打孔限位，然后进行依次裁边，逐步实现蜂窝曲面型芯边缘的整体裁剪，有利于提高裁边的精准性，减少蜂窝曲面型芯在裁边过程中发生移动造成的误差，进一步提高了蜂窝曲面型芯的裁边加工精度和加工效率。
71.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。