一种用于柔性时效成形的预应力夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空制造技术领域，具体涉及一种用于柔性时效成形的预应力夹具，它主要应用在例如壁板工件等金属构件的时效成形中，实现壁板工件的双曲率加载。
【背景技术】
[0002]时效成形是一种新的铝合金成形加工方法，在航空航天器件上有很好的应用潜力，主要应用于飞机翼面等整体壁板工件的制造。
[0003]时效成形时需要对壁板工件进行预应力加载，现有技术主要采用可调卡板式工装进行加载，通过与工件目标形状相吻合的多组合卡板，将工件夹持固定在卡板夹具里，然后通过调节螺钉使上卡板逐渐靠近下卡板，以使上、下卡板将壁板工件完全压紧。然而，试验表明这种可调卡板式夹具不能准确连续地控制预应力，也不能灵活地改变预应力的大小，并且大多只能实现单曲率加载，不能实现双曲率加载。同时，一套卡板只限于成形一种形状的壁板工件，对于形状有所改变的壁板工件，该卡板不具备通用性。
[0004]针对不同时效成形样件形状各异，需要设计能实现双曲率加载的柔性时效预应力夹具，以适应不同壁板工件的曲率变化。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是要提供一种用于柔性时效成形的预应力夹具，其能够实现双曲率加载。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的柔性时效成形预应力夹具，包括:
[0007]两个支架，其分别具有相互平行的上滑轨和下滑轨；
[0008]多个上横梁，其支撑在两个支架之间，每个上横梁的两端分别可调节地布置在两个支架的上滑轨内，每个上横梁具有多个垂直延伸的螺纹孔以及与所述上横梁的螺纹孔螺纹连接的上压杆；
[0009]多个下横梁，其支撑在两个支架之间，每个下横梁的两端分别可调节地布置在两个支架的下滑轨内，每个下横梁具有多个垂直延伸的螺纹孔以及与所述下横梁的螺纹孔螺纹连接的下压杆；以及
[0010]定位组件，所述定位组件包括定位横梁和定位销，所述定位横梁布置在两个支架之间，所述定位销垂直安装在所述定位横梁上来支撑壁板工件；
[0011]其中，所述上横梁的上压杆穿过所述上横梁的螺纹孔来按压所述壁板工件，所述下压杆设有用于支撑所述壁板工件的压头，由此将所述壁板工件支撑在所述上横梁和所述下横梁之间。
[0012]优选地，每个支架设有与所述上滑轨连通的多个沉孔，所述上横梁的末端设有具有螺纹的盲孔，螺钉穿过其中一个沉孔并与所述上横梁的盲孔螺纹连接。
[0013]优选地，所述沉孔的尺寸被设计成使得所述螺钉的头部不会伸出所述支架。
[0014]优选地，每个支架的外侧设有水平延伸的阶梯型滑轨，所述下横梁的末端设有具有螺纹的盲孔，螺钉穿过所述阶梯型滑轨并与所述下横梁的盲孔螺纹连接。
[0015]优选地，所述阶梯型滑轨的尺寸被设计成使得所述螺钉的头部不会伸出所述支架。
[0016]优选地，所述两个支架中的至少一个支架设有用于观察所述壁板工件的方槽。
[0017]优选地，所述上压杆包括倒圆角部分、六边形截面柱体部分以及连接所述倒圆角部分和所述六边形截面柱体部分的中间圆柱体部分，所述倒圆角部分用于按压所述壁板工件。
[0018]优选地，所述下压杆包括工字头部分、六边形截面柱体部分以及连接所述工字头部分和所述六边形截面柱体部分的中间圆柱体部分，所述工字头部分用于安装所述压头。
[0019]优选地，所述压头具有用于支撑所述壁板工件的弧形支撑面和与所述下压杆的工字头部分相配合的T型槽。
[0020]优选地，定位组件包括两个定位横梁和两个定位销钉，每个定位横梁的两端分别布置在两个支架的下滑轨内，多个下横梁位于两个定位横梁之间，每个定位销钉具有用于支撑所述壁板工件的中间凸台。
[0021]根据本发明的预应力夹具可调节性高，对不同形状的壁板工件具有通用性，尤其是能够适应壁板工件的筋条位置，达到最好的加载效果，并且能实现双曲率调节，其中通过上压杆和螺纹孔的配合沿与上横梁垂直的方向能实现无级调节，灵活性大，并能将预应力夹具的整体进行翻转以便安装，同时能根据精度要求合理设置施力点的密度。
【附图说明】
[0022]本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好地理解，其中；
[0023]图1是根据本发明的预应力夹具的爆炸图；
[0024]图2是根据本发明的预应力夹具的结构示意图；
[0025]图3是根据本发明的预应力夹具的支架的结构示意图；
[0026]图4是根据本发明的预应力夹具的上横梁的结构示意图；
[0027]图5是根据本发明的预应力夹具的下横梁的结构示意图；
[0028]图6是根据本发明的预应力夹具的定位横梁的结构示意图；
[0029]图7是根据本发明的预应力夹具的上压杆的结构示意图；
[0030]图8是根据本发明的预应力夹具的下压杆的结构示意图；
[0031]图9是根据本发明的预应力夹具的压头的结构示意图；
[0032]图10是根据本发明的预应力夹具的定位销钉的结构示意图；
[0033]图11是根据本发明的预应力夹具的螺钉的结构示意图；
[0034]图12是根据本发明的预应力夹具的螺母的结构示意图；
[0035]图13是根据本发明的预应力夹具YZ平面夹持成形示意图；以及
[0036]图14是根据本发明的预应力夹具XZ平面夹持成形示意图。
【具体实施方式】
[0037]在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。
[0038]在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、
“向前”、“向后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
[0039]图1示出了根据本发明的预应力夹具的爆炸图。从图1中可以清楚地看出该预应力夹具的组成部件以及各部件之间的相对位置关系。具体地，该预应力夹具包括上横梁10、上压杆20、下横梁30、下压杆40、2个支架50、2个定位横梁60、2个定位销钉70、4个螺母71、压头80以及多个螺钉90。其中上横梁10、上压杆20、下横梁30、下压杆40、压头80、螺钉90的数量能根据实际使用时的精度需求自由调节。
[0040]图2示出了根据本发明的预应力夹具的结构示意图。两个支架50对称设置，通过上横梁10、下横梁30和定位横梁60进行连接，并通过螺钉90固定。上横梁10上安装若干上压杆20，下横梁30上安装若干下压杆40，下压杆40与对应压头80连接，定位横梁60上安装对应定位销钉70，定位销钉70将壁板工件100支撑在定位横梁60上，两端通过螺母71固定。
[0041]图3示出了根据本发明的预应力夹具的支架50的结构示意图。该支架50例如由钢材加工而成，对于整个预应力夹具起支撑作用。在支架50的内侧的上部和下部分别设有上滑轨54和下滑轨55，上滑轨54和下滑轨55沿水平方向延伸并相互平行。其中上横梁10安装在支架50的上滑轨54内，下横梁30安装在支架50的下滑轨55内，定位横梁60安装在支架50的下滑轨55内，并在所有下横梁30的两侧放置，其连接方式为滑轨连接和螺纹连接。具体地，上滑轨54用于上横梁10的滑动调节，下滑轨55用于下横梁30和定位横梁60的滑动调节。在对应于上滑轨54中间的支架50侧壁上设有若干沉孔51，支架50与上横梁10利用该沉孔51通过螺钉90连接固定，并且沉孔51的大小被设计成使螺钉90的头部不会伸出支架50外，因此能将预应力夹具整体进行翻转使壁板工件100安装更方便。在对应于下滑轨55中间的支架50侧壁上设有阶梯型滑轨53，支架50与下横梁30利用该阶梯型滑轨53通过螺钉90定位连接，根据壁板工件100预成行曲率需求可以自由调节下横梁30在下滑轨55的位置，以便施加应力。阶梯型滑轨53的尺寸被设计成使螺钉90的头部不会伸出支架50外，这方便将预应力夹具整体进行翻转使安装更容易。在支架50的中间部分设有若干方槽52，通过该方槽52可以观察到壁板工件100的夹持情况，同时还能够有效地减轻支架50的重量。
[0042]图4示出了根据本发明的预应力夹具的上横梁10的结构示意图。上横梁10安装在支架50的上滑轨54内。该上横梁10例如由钢材加工而成，在上横梁10的两端设有具有螺纹的盲孔12，上横梁10与支架50利用该盲孔12通过螺钉90连接固定。沿上横梁10的轴向设有顺序排列的若干通孔11，该通孔11为螺纹孔，利用该通孔11将上压杆20安装在上横梁10上，其连接方式为螺纹连接。预应力夹具中共包含多个上横梁10，实际使用中能根据精度需求自由给定上横梁10的数量，这些上横梁10沿着支架50的上滑轨54方向顺序排列。
[0043]图5示出了根据本发明的预应力夹具的下横梁30的结构示意图。下横梁30安装在支架50的下滑轨55内。该下横梁30例如由钢材加工而成，在下横梁30的两端设有具有螺纹的盲孔32，下横梁30与支架50利用该盲孔32通过螺钉90连接固定。这种滑轨连接使下横梁30能够在下滑轨55上的位置自由调节，对壁板工件100的形状变化适应能力更强，例如适应壁板工件100的筋条位置。沿下横梁30的轴向设有顺序排列的若干通孔31，该通孔31为螺纹孔，利用该通孔31将下压杆40安装在下横梁30上，其连接方式为螺纹连接。预应力夹具中共包含多个下横梁30，实际使用中能根据精度需求自由给定下横梁3