大型弧形蒙皮胶接夹具的制作方法

1.本发明涉及航空航天加工设备技术领域，特别涉及一种大型弧形蒙皮胶接夹具。


背景技术：

2.目前，复合材料由于其优良的高比强度、高比模量、可设计性和抗疲劳性等性能，已经被广泛应用在航空、航天、汽车等多个领域。复合材料一般包括内蒙皮、外蒙皮和蜂窝板，成型方式为蜂窝板夹在内蒙皮和外蒙皮之间，三者之间胶体胶接固定。胶接过程需要在胶接工装上进行。
3.现有的胶接工装功能简单，仅仅具备支撑、夹紧内外蒙皮和蜂窝的作用，胶接过程的定位依靠人工经验，内外蒙皮成型后若尺寸过大，也仅是依靠人工比对标准件（标准内外蒙皮）划线后切除，前述过程在加工过程均存在误差，直接结果是零件精度不达标，需要二次加工，严重时零件报废。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大型弧形蒙皮胶接夹具，集蒙皮划线、零件定位、定位工装组件校验、胶接、胶接装夹、孔加工线成型多种功能为一体；首先通过检验样板组件对定位工装组件进行校验，保证定位工装组件的安装精度；其次通过定位工装组件对内、外蒙皮进行定位，定位准确、精度高；再次蜂窝由两块分体式蜂窝构成，且由蜂窝定位组件进行定位，分体式蜂窝可降低蜂窝的形变概率，胶接过程通过一次校验、两次定位可减小蒙皮与蜂窝胶接时的位置误差；其中蜂窝定位组件除定位作用，在胶接固化时还对蒙皮进行压紧，将蜂窝定位与夹紧固定进行有机整合，简化夹具整体结构。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：大型弧形蒙皮胶接夹具，包括胶接模主体、划线工装组件、定位工装组件、检验样板组件、孔定位组件和蜂窝定位组件；所述胶接模主体为外凸的半圆柱形结构，所述胶接模主体的弧形面与零件型面适配；所述划线工装组件，用于配合胶接模主体对成型后尺寸过大的内蒙皮、外蒙皮进行划线；所述划线工装组件与所述胶接模主体可拆卸连接；所述定位工装组件，用于胶接时内蒙皮、外蒙皮的定位；所述定位工装组件与所述胶接模主体可拆卸连接；所述检验样板组件，用于检验定位组件定位工装组件与胶接模主体是否装配到位；所述蜂窝定位组件，用于多块蜂窝铺设在内蒙皮上时，蜂窝的定位以及用于胶接固化时零件的夹紧；所述孔定位组件，用于零件胶接固化的同时刻画孔加工线；所述划线工装与定位工装安装在胶接模主体的同一位置，所述划线工装与定位工
装分步使用，所述检验样板组件与所述蜂窝定位组件分步使用。
6.进一步地，所述定位工装组件包括第一侧面定位块、第二侧面定位块、第一底面定位块、第二底面定位块，所述一侧面定位块、第二侧面定位块、第一底面定位块、第二底面定位块与所述胶接模主体可拆卸连接，形成内侧边与零件边缘适配的封闭框结构。
7.进一步地，所述划线工装组件包括侧面划线块、第一底面划线块、第二底面划线块和划线针，所述侧面划线块、第一底面划线块、第二底面划线块与所述胶接模主体可拆卸连接，所述第一侧面定位块、侧面划线块、第一底面划线块、第二底面划线块形成内侧边与零件边缘适配的划线框；所述划线针包括矩形手柄、与矩形手柄固定连接的划线头。
8.进一步地，所述第一底面划线块的两端和第二底面划线块的两端分别与所述第一侧面定位块、侧面划线块卡接，所述第一底面划线块的底面和第二底面划线块的底面与胶接模主体表面之间设有间隙。
9.进一步地，还包括装配定位划线块，所述装配定位划线块的两端分别与所述第一侧面定位块、侧面划线块卡接，所述装配定位划线与所述胶接模主体可拆卸连接。
10.进一步地，所述检验样板组件包括检验板，所述检验板的两端分别设有滑槽，两个所述滑槽的间距为零件的宽度，所述检验板的两端通过滑槽分别与第一侧面定位块和第二侧面定位块滑动配合。
11.进一步地，所述蜂窝定位组件包括第一蜂窝定位器、第二蜂窝定位器和四个蜂窝定位构件；所述蜂窝定位构件包括支撑卡板、安装座和两个第三蜂窝定位器，所述支撑卡板的两端通过安装座与所述胶接模主体可拆卸连接，两个所述第三蜂窝定位器与所述支撑卡板相连接；所述第三蜂窝定位器包括凹形座、第一定位条和第一固定螺栓，所述凹形座与所述支撑卡板固定连接，所述第一定位条设置在凹形座内，且第一定位条可相对于凹形座在竖向滑动，所述第一固定螺栓与所述凹形座螺纹连接，且第一固定螺栓的端部与所述第一定位条表面接触；所述第一蜂窝定位器包括第一底座、第二定位条和第二固定螺栓，所述第一底座与胶接模主体可拆卸连接，所述第二定位条为长方体结构，所述第二定位条与所述第一底座滑动配合，所述第二固定螺栓与第一底座螺纹连接，且第二固定螺栓端部与所述第二定位条表面接触；所述所述第二蜂窝定位器包括第二底座、第三定位条和第三固定螺栓，所述第二底座与胶接模主体可拆卸连接，所述第三定位条为l形结构，所述第三定位条与所述第二底座滑动配合，所述第三固定螺栓与第二底座螺纹连接，且第三固定螺栓端部与所述第三定位条表面接触。
12.进一步地，所述孔定位组件包括孔切刀，所述孔切刀与所述支撑横板相连接。
13.进一步地，所述胶接模主体包括支座、弧形支撑板、型面板和肋板，所述弧形支撑板设置在支座上，所述型面板固定在所述弧形支撑板表面，所述型面板形状与零件形状适配，所述肋板设置在所述型面支撑板和底座之间。
14.本发明的有益效果是：本发明的胶接夹具集蒙皮划线、零件定位、定位工装组件校验、胶接、胶接装夹、孔
加工线成型多种功能为一体；首先通过检验样板组件对定位工装组件进行校验，保证定位工装组件的安装精度；其次通过定位工装组件对内、外蒙皮进行定位，定位准确、精度高；再次蜂窝由两块分体式蜂窝构成，且由蜂窝定位组件进行定位，分体式蜂窝可降低蜂窝的形变概率，胶接过程通过一次校验、两次定位可减小蒙皮与蜂窝胶接时的位置误差；其中蜂窝定位组件除了定位作用，在胶接固化时还对蒙皮进行压紧，将蜂窝定位与夹紧固定进行有机整合，简化了夹具整体结构。
附图说明
15.图1为本发明实施例中大型弧形蒙皮胶接夹具的整体结构示意图；图2为本发明实施例中大型弧形蒙皮胶接夹具的俯视图；图3为胶接模主体的立体图；图4为定位工装组件装配到胶接模主体上时的结构示意图；图5为划线工装组件装配到胶接模主体上时的结构示意图；图6为蜂窝定位构件的结构示意图；图7为蜂窝定位构件的俯视图；图8为图6中b-b向剖视图；图9为第一定位蜂窝器的结构示意图；图10为第二定位蜂窝器的结构示意图；图中，1、胶接模主体；2、划线工装组件；3、定位工装组件；4、检验样板组件；5、孔定位组件；6、蜂窝定位组件；7、第一侧面定位块；8、第二侧面定位块；9、第一底面定位块；10、第二底面定位块；11、侧面划线块；12、第一底面划线块；13、第二底面划线块；14、划线针；15、装配定位划线块；16、检验板；17、第一蜂窝定位器；18、第二蜂窝定位器；19、蜂窝定位构件；20、支撑卡板；21、安装座；22、第三蜂窝定位器；23、凹形座；24、第一定位条；25、第一固定螺栓；26、第一底座；27、第二定位条；28、第二固定螺栓；29、第二底座；30、第三定位条；31、第三固定螺栓；32、孔切刀；33、支座；34、弧形支撑板；35、型面板；36、肋板。
具体实施方式
16.下面将结合实施例，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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.参阅图1-图10，本发明提供一种技术方案：实施例：如图1-图10所示，一种大型弧形蒙皮胶接夹具，包括胶接模主体1、划线工装组件2、定位工装组件3、检验样板组件4、孔定位组件5和蜂窝定位组件6；所述胶接模主体1为外凸的半圆柱形结构，所述胶接模主体1的弧形面与零件型面适配；所述胶接模主体1包括支座33、弧形支撑板34、型面板35和肋板36，所述弧形支撑板34设置在支座33上，所述型面板35固定在所述弧形支撑板34表面，所述型面板35形状与零件形状适配，所述肋板36设置在所述型面支撑板和底座之间。
18.所述划线工装组件2，用于配合胶接模主体1对成型后尺寸过大的内蒙皮、外蒙皮进行划线；所述划线工装组件2与所述胶接模主体1可拆卸连接；所述定位工装组件3，用于胶接时内蒙皮、外蒙皮的定位；所述定位工装组件3与所述胶接模主体1可拆卸连接；所述检验样板组件4，用于检验定位组件定位工装组件3与胶接模主体1是否装配到位；所述蜂窝定位组件6，用于多块蜂窝铺设在内蒙皮上时，蜂窝的定位以及用于胶接固化时零件的夹紧；所述孔定位组件5，用于零件胶接固化的同时刻画孔加工线；所述划线工装与定位工装安装在胶接模主体1的同一位置，所述划线工装与定位工装分步使用，所述检验样板组件4与所述蜂窝定位组件6分步使用。
19.其中，需要说明的是，图1和图2中为整体结构示意图，由于各个构件使用顺序有先后，因此部分构件在图中出现干涉，干涉部分未示出。
20.工作原理：（1）内蒙皮、外蒙皮成型后，若尺寸过大，则通过划线工装组件2进行划线，划线后切除多余部分，该过程为内蒙皮和外蒙皮尺寸的微调；若尺寸满足标准则跳过此步骤。
21.（2）若进行了步骤（1），则拆除划线工装组件2后，将定位工装组件3安装到胶接模主体1上。
22.（3）通过检验样板组件4对定位工装组件3进行校验，以确定定位工装组件3是否装配到位，若检验出未到位，则及时调整。其中，检验样板组件4使用结束后，拆除。
23.（4）定位工装组件3校验结束后，将内蒙皮装配到胶接模主体1上，内蒙皮由定位工装组件3定位；（5）内蒙皮到位后，将蜂窝装配到内蒙皮上；其中蜂窝为分体式蜂窝，蜂窝有两块。独立的蜂窝由蜂窝定位组件6进行定位。定位结束，拆除蜂窝定位组件6。
24.（6）蜂窝装配好后，将外蒙皮装配到蜂窝上，使蜂窝位于外蒙皮与内蒙皮之间，此时重新安装蜂窝定位组件6，蜂窝定位组件6将内、外蒙皮及蜂窝压紧在胶接模主体1上；之后注胶使内蒙皮、蜂窝、外蒙皮胶接固化。
25.（7）在内蒙皮、蜂窝、外蒙皮胶接固化过程，通过孔定位组件5对零件（零件指固化后的内蒙皮、蜂窝、外蒙皮整体）待成型的孔进行划线，形成孔加工线，以方便后续孔的加工。
26.本发明的胶接夹具集蒙皮划线、零件定位、定位工装组件3校验、胶接、胶接装夹、孔加工线成型多种功能为一体；首先通过检验样板组件4对定位工装组件3进行校验，保证定位工装组件3的安装精度；其次通过定位工装组件3对内、外蒙皮进行定位，定位准确、精度高；再次蜂窝由两块分体式蜂窝构成，且由蜂窝定位组件6进行定位，分体式蜂窝可降低蜂窝的形变概率，胶接过程通过一次校验、两次定位可减小蒙皮与蜂窝胶接时的位置误差；其中蜂窝定位组件6除了定位作用，在胶接固化时还对蒙皮进行压紧，将蜂窝定位与夹紧固定进行有机整合，简化了夹具整体结构。
27.进一步地，如图1、图2和图3所示，所述定位工装组件3包括第一侧面定位块7、第二侧面定位块8、第一底面定位块9、第二底面定位块10，所述一侧面定位块、第二侧面定位块
8、第一底面定位块9、第二底面定位块10与所述胶接模主体1可拆卸连接，形成内侧边与零件边缘适配的封闭框结构。
28.其中，定位工装组件3原理以内蒙皮定位为例进行说明：内蒙皮装配至封闭框内，内蒙皮的四边分别与第一侧面定位块7、第二侧面定位块8、第一底面定位块9、第二底面定位块10的内侧面抵接。
29.进一步地，如图1-图4所示，所述划线工装组件2包括侧面划线块11、第一底面划线块12、第二底面划线块13和划线针14，所述侧面划线块11、第一底面划线块12、第二底面划线块13与所述胶接模主体1可拆卸连接，所述第一侧面定位块7、侧面划线块11、第一底面划线块12、第二底面划线块13形成内侧边与零件边缘适配的划线框；所述划线针14包括矩形手柄、与矩形手柄固定连接的划线头。
30.其中，需要说明的是，侧面划线块11、第一底面划线块12、第二底面划线块13通过插销与胶接模主体1相连接。
31.尺寸微调过程为（以内蒙皮进行说明）：内蒙皮设置在胶接模主体1上，且内蒙皮的一边（长边）与第一侧面定位块7的内侧面抵接，该边作为划线基准。内蒙皮剩余三边由侧面划线块11、第一底面划线块12、第二底面划线块13固定，固定后通过划线针14以侧面划线块11、第一底面划线块12、第二底面划线块13内侧边为轮廓进行划线，划线结束切除多余部分即可。
32.进一步地，如图4所示，所述第一底面划线块12的两端和第二底面划线块13的两端分别与所述第一侧面定位块7、侧面划线块11卡接，所述第一底面划线块12的底面和第二底面划线块13的底面与胶接模主体1表面之间设有间隙。
33.设置的间隙用于当蒙皮过长时，蒙皮的两端由伸入间隙，为蒙皮提供让位余量。此时蒙皮侧边通过侧面划线块11进行固定即可。
34.进一步地，如图4所示，还包括装配定位划线块15，所述装配定位划线块15的两端分别与所述第一侧面定位块7、侧面划线块11卡接，所述装配定位划线与所述胶接模主体1可拆卸连接。
35.装配定位划线块15用于侧面划线块11的定位，装配定位划线块15滑动时，若滑动过程顺畅、无卡壳，此时侧面划线块11装配到位，若出现卡壳、无法滑动现象，则侧面划线块11位置需要进行调整。
36.设置的装配定位划线块15方便侧面划线块11的定位，以及可对侧面划线块11进行校验。
37.进一步地，所述检验样板组件4包括检验板16，所述检验板16的两端分别设有滑槽，两个所述滑槽的间距为零件的宽度，所述检验板16的两端通过滑槽分别与第一侧面定位块7和第二侧面定位块8滑动配合。
38.使用时：第一侧面定位块7和第二侧面定位块8装配到位后，将检验板16两端卡在第一侧面定位块7和第二侧面定位块8上，滑动检验板16。检验板16由第一侧面定位块7一端滑动至另一端，该过程滑动顺畅则定位块位置无误差。若出现无法滑动现象，则需要调整侧面定位块位置。检验板16使用结束后取下。
39.侧面定位块位置准确后，以两个侧面定位块为安装基准，将第一底面定位块9、第二底面定位块10分别固定在第一侧面定位块7和第二侧面定位块8之间。
40.进一步地，如图1、图2和图6-图10所示，所述蜂窝定位组件6包括第一蜂窝定位器17、第二蜂窝定位器18和四个蜂窝定位构件19；所述蜂窝定位构件19包括支撑卡板20、安装座21和两个第三蜂窝定位器22，所述支撑卡板20的两端通过安装座21与所述胶接模主体1可拆卸连接，两个所述第三蜂窝定位器22与所述支撑卡板20相连接；其中，第二蜂窝定位构件19与蜂窝定位构件19相同。
41.所述第三蜂窝定位器22包括凹形座23、第一定位条24和第一固定螺栓25，所述凹形座23与所述支撑卡板20固定连接，所述第一定位条24设置在凹形座23内，且第一定位条24可相对于凹形座23在竖向滑动，所述第一固定螺栓25与所述凹形座23螺纹连接，且第一固定螺栓25的端部与所述第一定位条24表面接触；所述第一蜂窝定位器17包括第一底座26、第二定位条27和第二固定螺栓28，所述第一底座26与胶接模主体1可拆卸连接，所述第二定位条27为长方体结构，所述第二定位条27与所述第一底座26滑动配合，所述第二固定螺栓28与第一底座26螺纹连接，且第二固定螺栓28端部与所述第二定位条27表面接触；所述所述第二蜂窝定位器18包括第二底座29、第三定位条30和第三固定螺栓31，所述第二底座29与胶接模主体1可拆卸连接，所述第三定位条30为l形结构，所述第三定位条30与所述第二底座29滑动配合，所述第三固定螺栓31与第二底座29螺纹连接，且第三固定螺栓31端部与所述第三定位条30表面接触。
42.其中，1、支撑卡板20横向设置（此处横向指垂直于第一侧面定位块7的方向）；2、如前述，蜂窝为分体蜂窝，有两个。八个第三蜂窝定位器22分为两组，同一组的第三蜂窝定位器22形成对蜂窝侧边定位的弧形定位边。第一蜂窝定位器17和其中一个第三蜂窝定位器22对其中一个蜂窝的侧边定位，第二蜂窝定位器18和另一个第三蜂窝定位器22对另一个蜂窝的侧边定位。
43.蜂窝定位结束，取下支撑横板，并收回定位条，避免定位条突出支撑横板。之后将外蒙皮设置在蜂窝外侧，并重新装配支撑横板，相蜂窝、内外蒙皮之间注胶，之后固化即可完成三者的胶接。胶接时支撑横板顶紧在外蒙皮上，为蜂窝、内外蒙皮的固化提供预紧力。
44.进一步地，如图8所示，所述孔定位组件5包括孔切刀32，所述孔切刀与所述支撑横板相连接。其中，孔切刀包括圆孔切刀、方孔切刀，孔切刀的具体选择由实际需要加工的孔型决定。
45.如前述，在胶接固化的同时，通过孔切刀在外蒙皮表面形成孔加工线，内外蒙皮与蜂窝固化后，即可以孔加工线为基准进行零件上孔的加工。
46.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。