一种碳纤维材料作为骨架的轻量化检具制备工艺的制作方法

本发明涉及检具加工技术领域，具体涉及一种碳纤维材料作为骨架的轻量化检具制备工艺。

背景技术：

检具是工业生产企业用于控制产品各种尺寸的简捷工具，提高生产效率和控制质量，适用于大批量生产的产品，如汽车零部件，以替代专业测量工具，如光滑塞规、螺纹塞规、外径卡规等。碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，x射线透过性好。采用碳纤维为检具骨架的材料，将增加骨架的使用寿命，同时降低其重量。

在现有的检具制备工艺中，所使用的外部修剪装置在使用中安装固定碳纤维管道比较麻烦，固定中容易产生较大的晃动，刚性力较大，没有缓冲的性能。加工中不能均匀全面的对碳纤维管道外部进行打磨修剪，加工后需要人工进行取出，工作效率不高，工作中产生的碎屑得不到及时的处理。且在现有的检具制备工艺中，所使用的数控机械内部的卡接装置对检具的固定不够稳定，检具在使用中容易晃动，位置移动后加工出现偏差，影响加工的精度。影响后续检具检测的准确性能，精度较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种碳纤维材料作为骨架的轻量化检具制备工艺，解决了现有的制备工艺中外部修剪装置在使用中安装固定碳纤维管道比较麻烦，固定中容易产生较大的晃动，刚性力较大，没有缓冲的性能。加工中不能均匀全面的对碳纤维管道外部进行打磨修剪。数控机械内部的卡接装置对检具的固定不够稳定，检具在使用中容易晃动，位置移动后加工出现偏差，影响加工的精度的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种碳纤维材料作为骨架的轻量化检具制备工艺，包括材料选取——管道粗加工——骨架组装及加工——安装平面加工——检测块安装——检具整体精加工工艺步骤，具体步骤如下：

一、材料选取：选取含碳量为95％以上的以天然纤维或者人造纤维为原料制成的碳纤维管道；

二、管道粗加工：将选取的碳纤维管道根据实际需要的尺寸切割成固定的长度，切割面呈45度，切割后的放在碳纤维管道外部修剪装置的上部进行打磨，外部光滑；

三、骨架组装及加工：将经过粗加工的碳纤维管道端部打磨粗糙，碳纤维管道端部相互连接组成矩形架，矩形架中部横向安装两组碳纤维管道，在矩形架的两端中部均水平连接一段碳纤维管道，在端部的连接处涂布胶水，胶水凝固后，手工将连接处堆积的胶水打磨去除，连接处光滑，组装过程中同时将铝制的安装平面固定在碳纤维管道上；

四、安装平面加工：将组装完成的碳纤维骨架利用卡接装置固定在数控机械上，数控机械对安装平面进行精加工，安装平面外部光滑，同时在安装平面上打孔；

五、检测块安装：将高精度的检测块通过安装平面上的孔固定在安装平面上；

六、检具整体精加工：将安装完成的检具整体通过卡接装置固定在数控机械上，数控机械对检具整体的尺寸和各个部件的位置进行检测。

优选的，管道粗加工步骤中所使用的外部修剪装置包括竖板、压板和放置槽，所述竖板顶部沿长度方向设置有放置槽，且所述竖板上方内部两侧沿厚度方向均设置有卡槽，所述竖板一侧通过两侧的所述卡槽卡接有框架，所述框架一端两侧均通过螺纹连接有限位杆，所述竖板内部两侧均设置有向上倾斜的底孔，所述底孔的顶部设置在所述放置槽的侧面，所述底孔内部安装有第二液压柱，所述第二液压柱顶部连接有圆弧形的挡板；

所述竖板上方一端水平连接有安装板，所述安装板呈“l”形设置，所述安装板上部一侧中部安装有水平设置的第一液压柱，所述第一液压柱靠近所述放置槽的端部安装有电动机，所述电动机一端连接有水平设置的固定杆，所述固定杆靠近所述放置槽的端部连接有圆板，所述圆板外部套装有充气囊，所述充气囊上下两侧均连接有半圆形推板，所述推板外部连接有橡胶垫；

所述竖板顶部水平设置有压板，所述压板垂直于所述竖板，所述压板顶部水平连接有顶板，所述顶板顶部中端纵向连接有液压油缸，所述竖板远离所述底孔的一侧连接有支撑架，所述支撑架的顶部连接有倾斜设置的滑板，所述滑板的顶部高度与所述竖板的顶部高度相同。

优选的，所述竖板一侧底部两端均连接有排渣管，所述排渣管一端贯穿所述竖板连接所述底孔的底部。

优选的，所述充气囊的一侧分别连接有进气管和排气管，且圆板与放置槽的高度相同，且和放置槽在同一直线上。

优选的，所述压板底部中端设置有圆弧形槽，所述圆弧形槽和放置槽内部均连接有打磨垫，底孔顶部贯穿打磨垫。

优选的，骨架组装及加工步骤中所使用的卡接装置内部包含有数控机械夹持装置，所述数控机械夹持装置包括缓冲板、定位板和固定管，所述数控机械夹持装置内部中端设置有凹槽，所述数控机械夹持装置内部一侧通过所述凹槽安装有缓冲板，所述缓冲板内部中端设置有多边形的卡接槽，所述缓冲板内部通过所述卡接槽卡接固定有纵向设置的固定管，所述固定管底部两侧均固定连接有卡块，两个所述卡块两端之间均安装有挤压弹簧，所述缓冲板上下两端的中部均连接有定位板，所述定位板内部中端设置有通孔，所述通孔的直径小于所述卡接槽的直径，所述缓冲板内部四周均设置有连接槽，所述连接槽内部安装有减震弹簧。

优选的，所述缓冲板中部和定位板的内部四拐角均设置有穿孔，且两个定位板通过穿孔和缓冲板固定连接。

优选的，所述缓冲板中部和定位板的内部四周均设置有螺孔，且缓冲板通过螺孔固定连接在凹槽的内部。

优选的，所述固定管中部一侧连接有紧固螺栓，且紧固螺栓一端贯穿所述固定管的侧壁。

优选的，所述卡块的外部呈多边形设置，且卡块的外形和卡接槽的内部形状相匹配，且卡块的厚度和卡接槽内部深度相同。

本发明的有益效果：

在该发明中，采用的外部修剪装置与现有的外部修剪装置相比，有以下好处：

1、通过在竖板的中部两侧均设置卡槽，且通过卡槽卡接安装框架，使得管道粗加工过程中管道管道切割后，框架内部可以放置切割后待加工的碳纤维管道，碳纤维管道能堆积在框架的内部，方便加工时的取放，节省取放的时间，提高了工作效率。且框架通过卡槽可以在竖板一侧水平的移动，框架的内部空间可以根据实际的需要自由的调节，能放置不同数量的碳纤维管道都具有较高的稳定性，碳纤维管道在内部放置时不易晃动。

2、通过在竖板上部一侧连接安装板，安装板的一侧安装第一液压柱、电动机和圆板，且在圆板的外部连接充气囊和推板，使得管道粗加工过程中第一液压柱可以带动电动机和圆板在水平方向上沿直线运动。能在碳纤维管道加工的过程中带动其在放置槽内部水平移动。碳纤维管道外部打磨均匀，能得到充分的打磨，外部的杂质和凹凸不平的毛刺均得到去除，表面光滑。圆板能对碳纤维管道进行固定，不用其他机械即可快速的固定碳纤维管道。圆板进入到碳纤维管道的一端内部后，充气囊充入气体，充气囊内部膨胀，带动两侧的推板移动，两侧的推板与碳纤维管道内部紧密的接触，碳纤维管道与圆板之间紧密连接，不易发生滑动，电动机能稳定的带动碳纤维管道转动。管道粗加工过程中切割后的切口处可以得到充分的打磨，切割处的毛刺得到去除。

3、通过在竖板的内部设置底孔，底孔内部安装第二液压柱以及在竖板一侧安装滑板，使得工作中第二液压柱可以在底孔内部上下伸缩移动，方便放置槽内部的碳纤维管道脱离，不用人工手动取出，工作效率提高，减少了工作人员的劳动量。放置槽内部的碳纤维管道加工结束后，第二液压柱向上移动，进而使顶部的挡板从底孔上部凸出，挡板从底部推动碳纤维管道，碳纤维管道从放置槽内部脱落。碳纤维管道脱落后进入到滑板上部，顺着滑板滑落到装载器械内部，滑板具有缓冲的作用，避免了管道从高处直接的掉落，保护碳纤维管道不易损坏，加工中安全性能得到提高。且加工中的碎屑和杂质能落入到底孔内部，进而通过排渣管排出，杂质不会堆积在放置槽内部，且不会影响第二液压柱的正常使用。能快速的对碳纤维管道进行加工，提高了粗加工过程中的工作效率，保护碳纤维管道不易损坏。

在该发明中，采用的卡接装置与现有的卡接装置相比，有以下好处：

1、通过在数控机械夹持装置的内部设置凹槽，且在凹槽的内部安装缓冲板，使得骨架组装及加工和检具整体精加工过程中缓冲板可以对待加工的检具进行夹持固定，检具在加工中不易晃动，位置的偏差较小，稳定性能得到提高，加工的精度更高。且加工中产生震动后，减震弹簧和挤压弹簧吸收一部分的震动力，起到缓冲减震的作用，检具在加工中内部的震动力降低，骨架组装及加工和检具整体精加工过程中不易出现较大的误差。

2、通过在缓冲板内部通过卡接槽安装固定管，且在固定管的上下两端均连接定位板，使得骨架组装及加工和检具整体精加工过程中固定管安装拆卸方便快捷，固定管可以自由的更换，适应不同的检具尺寸，能适应不同的工作需要，适应能力好，局限小。且固定管底部的卡块能稳定的卡接在卡接槽内部，在内部不易移动，稳定性能好。在两个卡块两侧之间安装挤压弹簧，既能起到缓冲的作用，又能限制卡块的位置，提高固定管在卡接槽内部的稳定性。两个定位板从上下两个方向限制卡块的位置，将卡块挤压在卡接槽内部，工作中固定管不易脱落，且固定管能从通孔内部穿过，定位板不影响固定管的正常使用。能在骨架组装及加工和检具整体精加工过程中提高检具加工中的稳定性，使其在加工中不会发生移动，加工的精度得到提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明一种碳纤维材料作为骨架的轻量化检具制备工艺中外部修剪装置的立体结构示意图。

图2为本发明图1中外部修剪装置的立体结构分解示意图。

图3为本发明图2中安装板结构示意图。

图4为本发明图3中圆板的结构示意图。

图5为本发明图2中竖板内部的结构示意图。

图6为本发明一种碳纤维材料作为骨架的轻量化检具制备工艺中卡接装置的立体结构示意图。

图7为本发明图6中缓冲板结构示意图。

图8为本发明图7中缓冲板立体结构分解示意图。

图9为本发明图8中固定管立体结构分解示意图。

图中标注：1、竖板；2、框架；3、排渣管；4、安装板；5、支撑架；6、滑板；7、顶板；8、压板；9、液压油缸；10、卡槽；11、限位杆；12、放置槽；13、第一液压柱；14、电动机；15、固定杆；16、穿孔；17、圆板；18、进气管；19、排气管；20、推板；21、橡胶垫；22、充气囊；23、挡板；24、打磨垫；25、底孔；26、第二液压柱；27、挤压弹簧；28、数控机械夹持装置；29、凹槽；30、固定管；31、定位板；32、减震弹簧；33、缓冲板；34、通孔；35、卡接槽；36、螺孔；37、连接槽；38、卡块；39、紧固螺栓。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种碳纤维材料作为骨架的轻量化检具制备工艺，包括材料选取——管道粗加工——骨架组装及加工——安装平面加工——检测块安装——检具整体精加工工艺步骤，具体步骤如下：

一、材料选取：选取含碳量为95％以上的以天然纤维或者人造纤维为原料制成的碳纤维管道；

二、管道粗加工：将选取的碳纤维管道根据实际需要的尺寸切割成固定的长度，切割面呈45度，切割后的放在碳纤维管道外部修剪装置的上部进行打磨，外部光滑；

三、骨架组装及加工：将经过粗加工的碳纤维管道端部打磨粗糙，碳纤维管道端部相互连接组成矩形架，矩形架中部横向安装两组碳纤维管道，在矩形架的两端中部均水平连接一段碳纤维管道，在端部的连接处涂布胶水，胶水凝固后，手工将连接处堆积的胶水打磨去除，连接处光滑，组装过程中同时将铝制的安装平面固定在碳纤维管道上；

四、安装平面加工：将组装完成的碳纤维骨架利用卡接装置固定在数控机械上，数控机械对安装平面进行精加工，安装平面外部光滑，同时在安装平面上打孔；

五、检测块安装：将高精度的检测块通过安装平面上的孔固定在安装平面上；

六、检具整体精加工：将安装完成的检具整体通过卡接装置固定在数控机械上，数控机械对检具整体的尺寸和各个部件的位置进行检测。

如图1至图5所示，管道粗加工步骤中所使用的外部修剪装置包括竖板1、压板8和放置槽12，竖板1顶部沿长度方向设置有放置槽12，且竖板1上方内部两侧沿厚度方向均设置有卡槽10，竖板1一侧通过两侧的卡槽10卡接有框架2，框架2一端两侧均通过螺纹连接有限位杆11，竖板1内部两侧均设置有向上倾斜的底孔25，底孔25的顶部设置在放置槽12的侧面，底孔25内部安装有第二液压柱26，第二液压柱26顶部连接有圆弧形的挡板23；

竖板1上方一端水平连接有安装板4，安装板4呈“l”形设置，安装板4上部一侧中部安装有水平设置的第一液压柱13，第一液压柱13靠近放置槽12的端部安装有电动机14，电动机14一端连接有水平设置的固定杆15，固定杆15靠近放置槽12的端部连接有圆板17，圆板17外部套装有充气囊22，充气囊22上下两侧均连接有半圆形推板20，推板20外部连接有橡胶垫21；

竖板1顶部水平设置有压板8，压板8垂直于竖板1，压板8顶部水平连接有顶板7，顶板7顶部中端纵向连接有液压油缸9，竖板1远离底孔25的一侧连接有支撑架5，支撑架5的顶部连接有倾斜设置的滑板6，滑板6的顶部高度与竖板1的顶部高度相同。

作为本发明的一种技术优化方案，竖板1一侧底部两端均连接有排渣管3，排渣管3一端贯穿竖板1连接底孔25的底部，加工中产生的碎屑和杂质能落入到底孔25内部，进而通过排渣管3排出，杂质不会堆积在放置槽12内部，且不会影响第二液压柱26的正常使用。

作为本发明的一种技术优化方案，充气囊22的一侧分别连接有进气管18和排气管19，且圆板17与放置槽12的高度相同，且和放置槽12在同一直线上，进气管18与外部的气泵连接，能快速的将充气囊22内部充入气体，使充气囊22膨胀，排气管19能将充气囊22内部的气体排出，方便碳纤维管道的安装和取出。圆板17能与放置槽12内部的碳纤维管道连接，且连接后碳纤维管道底部仍能水平的放在放置槽12内部，碳纤维管道不易倾斜，能稳定的受到加工。

作为本发明的一种技术优化方案，压板8底部中端设置有圆弧形槽，圆弧形槽和放置槽12内部均连接有打磨垫24，底孔25顶部贯穿打磨垫24，打磨垫24能对碳纤维管道外部进行打磨加工，碎屑能进入底孔25内部，第二液压柱26能从底孔25伸出推动碳纤维管道，压板8从上部限制碳纤维管道，在加工中不易从上部脱落。

如图6至图9所示，骨架组装及加工步骤中所使用的卡接装置内部包含有数控机械夹持装置28，数控机械夹持装置28包括缓冲板33、定位板31和固定管30，数控机械夹持装置28内部中端设置有凹槽29，数控机械夹持装置28内部一侧通过凹槽29安装有缓冲板33，缓冲板33内部中端设置有多边形的卡接槽35，缓冲板33内部通过卡接槽35卡接固定有纵向设置的固定管30，固定管30底部两侧均固定连接有卡块38，两个卡块38两端之间均安装有挤压弹簧27，缓冲板33上下两端的中部均连接有定位板31，定位板31内部中端设置有通孔34，通孔34的直径小于卡接槽35的直径，缓冲板33内部四周均设置有连接槽37，连接槽37内部安装有减震弹簧32。

作为本发明的一种技术优化方案，缓冲板33中部和定位板31的内部四拐角均设置有穿孔16，且两个定位板31通过穿孔16和缓冲板33固定连接，两个定位板31放置在缓冲板33的两侧，利用穿孔16和螺栓能将定位板31固定在缓冲板33的两侧，使用中不易脱落。

作为本发明的一种技术优化方案，缓冲板33中部和定位板31的内部四周均设置有螺孔36，且缓冲板33通过螺孔36固定连接在凹槽29的内部，螺栓利用螺孔36从缓冲板33和两个定位板31内部穿过，能稳定将缓冲板33固定在凹槽36内部，使用中不会从凹槽36内部脱落。

作为本发明的一种技术优化方案，固定管30中部一侧连接有紧固螺栓39，且紧固螺栓39一端贯穿固定管30的侧壁，检具两端中部的碳纤维管道卡接进入到固定管30内部后，拧动紧固螺栓39能与碳纤维管道接触，将其挤压在固定管30内部，工作中碳纤维管道不易发生晃动。

作为本发明的一种技术优化方案，卡块38的外部呈多边形设置，且卡块38的外形和卡接槽35的内部形状相匹配，且卡块38的厚度和卡接槽35内部深度相同，卡块38卡接在卡接槽35内部不易晃动，稳定性能好，且卡块38两端不不会从卡接槽35内部凸出，保证两端的定位板31在安装时能均匀的与缓冲板33接触，提高工作稳定性。

本检具制备工艺中外部修剪装置的工作原理：将竖板1和支撑架5底部固定在动力机械上。第一液压柱13和第二液压柱26以及液压油缸9均与动力机械内部的液压油泵连接，液压油缸9的顶部固定在动力机械的上方，保持压板8在放置槽12的正上方。选取切割好的碳纤维管道放在框架2的内部，根据碳纤维管道的数量拉动框架2在卡槽10内部移动，直至碳纤维管道在框架2内不易晃动，受到稳定的挤压。将碳纤维管道依次从框架2内部取出，放入放置槽12的内部，圆板17插入到碳纤维管道的内部一端，进气管18与外部的气泵连接，气泵通过进气管18向充气囊22内部充入气体。充气囊22内部膨胀，推动两侧的推板20移动与碳纤维管道内部紧密的接触，橡胶垫21增加与管道内部的摩擦力，圆板17在管道内部稳定不易发生移动。液压油缸9向下移动，卡接在碳纤维管道的上部，第一液压柱13均匀的伸缩，带动碳纤维管道在放置槽12内部循环的水平来回移动。同时电动机14转动带动碳纤维管道在放置槽12内部转动。打磨垫24将碳纤维管道外部的毛刺和一些杂质去除，打磨产生的碎屑进入到底孔25内部，从排渣管3排向外部。管道加工完毕后，电动机14停止运行，液压油缸9向上移动，打开排气管19，充气囊22内部的气体排出，第一液压柱13从管道内部脱落，第二液压柱26启动从底孔25内部伸出，带动顶部的挡板23从底部推动碳纤维管道，将碳纤维管道从放置槽12内部推动到滑板6上部，顺着滑板6滚落到装载器械内部。依照上述的方法对框架2内部的碳纤维管道进行加工。

本检具制备工艺中卡接装置的工作原理：根据待加工的碳纤维管道实际尺寸，选择合适的固定管30卡接在卡接槽35内部，同时放入挤压弹簧27，两个定位板31通过穿孔16固定在缓冲板33的两侧，限制固定管30的位置。四组减震弹簧32卡接在连接槽37内部，缓冲板33利用螺孔36和螺栓固定在凹槽29内部。待加工的检具放在数控机械上，两端的碳纤维管道插入到固定管30内部，拧动紧固螺栓39，紧固螺栓39一端进入到固定管30内部挤压碳纤维管道。数控机械加工过程中，减震弹簧32和挤压弹簧27起到缓冲减震的作用，降低检具的晃动，提高其稳定性。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。