大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件加工定位方法及装置与流程

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件加工定位方法及装置。

背景技术：

碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量及耐热、抗冲击等优良的理化性能，被广泛应用于航空、航天等领域，比如用于制造卫星的外壳、中心轴承和各种仪器安装结构板等结构。近年来，我国已经在多种型号的卫星天线系统上应用了碳纤维复合材料，比如应用该材料制造抛物面天线。然而抛物面天线工件属于薄壁曲面类零件，一般通过热压罐工艺浇注出零件毛坯，对于精度要求不高的应用场合可直接使用，但随着现在科学技术的发展，零件的加工精度要求越来越高，因此须对零件毛坯做进一步的加工。

针对大型薄壁曲面零件的加工制造方法，主要包括机械铣削、化学铣削、砂带磨削和镜像加工。该类加工方法通常是将工件直接装夹，然后进行加工，但在加工薄壁曲面时，工件的悬空区域较大，容易发生振动及加工变形等问题，严重影响加工质量。尤其针对碳纤维复合材料的抛物面凸表面的加工，该工件加工时，一般直接将其周边压紧固定，而中间是完全悬空的，这必将造成加工变形，而且该类零件往往不存在定位基准，造成装夹定位困难、定位不准，最终造成加工型面精度差等问题。此外，针对大口径的薄壁曲面，在加工后，运输至最终使用地时，还存在包装压力、运输途中颠簸等导致的工件变形隐患。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件的加工定位方法及装置。

本发明的技术方案：

一种大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件加工定位装置，包括定位板1、凸模型腔5、压板3、连接板8、楔块4、定位销9、双头螺柱6和螺母7；

凸模型腔5通过定位销9将凸模型腔底面5-2定位于定位板1上；工件2通过凸模型腔5定位，由压板3压紧固定；压板3、工件2、凸模型腔5和定位板1通过连接板8、双头螺柱6、螺母7及楔块4实现连接锁紧；

定位板1中心设有一个定位板阶梯通孔1-4，用于与加工设备转轴连接；围绕定位板阶梯通孔1-4，定位板定位面1-1上对称设有多个t型的定位板凹槽1-2，定位板凹槽1-2的一端指向定位板阶梯通孔1-4，定位板凹槽1-2的个数至少为四个，其中两个相对的定位板凹槽1-2中设有一对称分布的定位板定位孔1-3；

所述的凸模型腔5，其凸模型腔外表面5-1与工件2的工件加工面背面2-2完全一致，凸模型腔底面5-2边缘设有一组对称分布的凸模型腔底面定位孔5-3，且孔距与两个定位板定位孔1-3一致，通过定位销9与凸模型腔底面定位孔5-3和定位板定位孔1-3的配合，实现凸模型腔5的固定；凸模型腔底面5-2上设有完全贯穿的凹槽；

所述的连接板8上设有螺纹孔，连接板8插入定位板凹槽1-2中，可在定位板凹槽1-2中左右滑动，连接板8用于安装双头螺柱6；

所述的压板3为t型，其短端向内内，以增大与工件2的接触面积；其长端上表面设有一个压板腰型孔3-1，外侧端面为压板斜面3-2，且与上表面的夹角·介于30°～60°；

所述的楔块4，其楔块斜面4-1与水平面间夹角·介于120°～150°，·与·互补，楔块斜面4-1与压板斜面3-2配合楔紧，楔块4的底面贴紧定位板1；

所述的双头螺柱6，其一端与连接板8的螺纹孔连接，另一端穿过压板腰型孔3-1，并由螺母7锁紧，完成工件2的夹紧。

一种大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件加工定位方法，采用上述的装置，具体步骤如下：

步骤一，将两个定位销9分别插入两个定位板定位孔1-3中；

步骤二，将凸模型腔底面定位孔5-3对准定位板1上的两个定位销9，并插入，且使凸模型腔底面5-2与定位板定位面1-1贴紧，完成凸模型腔5的定位；

步骤三，将工件2置于凸模型腔5上，使工件加工面背面2-2与凸模型腔外表面5-1完全贴合，工件2边缘方向与凸模型腔5的边缘方向一致，即可实现工件2的定位；

步骤四，在工件2的边缘上对称均采用压板3压紧，压板3通过双头螺柱6、螺母7、连接板8及楔块4将工件2、凸模型腔5压紧固定于定位板1上，完成工件2的夹紧。

本发明的有益效果：

本发明提供的方法及装置，使工件加工时不存在悬空区域，减少甚至避免了加工变形，工件加工后可同凸模型腔一起拆卸并继续锁紧，然后一同运输至使用地，保证了工件运输过程中不发生变形；此外，通过在凸模型腔与定位板上设计定位孔，间接实现了工件的定位，定位快速准确，操作简单。

附图说明

图1是本发明的装配俯视图；

图2是本发明的装配俯视图中的a向剖视图；

图3是本发明的a向剖视图中的b处局部放大图；

图4是本发明所述的工件(大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件)主视剖面图；

图5是本发明所述的凸模型腔主视剖面图；

图6是本发明所述的定位板俯视图；

图7是本发明所述的定位板局部主视剖面图；

图8是本发明所述的压板俯视图；

图9是本发明所述的压板主视剖面图；

图10是本发明所述的楔块主视图。

图中：1定位板；2工件；3压板；4楔块；5凸模型腔；6双头螺柱；7螺母；8连接板；9定位销；

1-1定位板定位面；1-2定位板凹槽；1-3定位板定位孔；1-4定位板阶梯通孔；2-1工件加工面；2-2工件加工面背面；3-1压板腰型孔；3-2压板斜面；4-1楔块斜面；5-1凸模型腔外表面；5-2凸模型腔底面；5-3凸模型腔底面定位孔。

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做出创造性劳动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。

结合附图1-10，一种大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件的加工定位装置包括：定位板1、凸模型腔5、压板3、连接板8、楔块4、定位销9、双头螺柱6及螺母7；

本实例中，工件2(即大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件)为正方形，工件2通过凸模型腔5定位，由压板3压紧固定，凸模型腔5通过定位销9将其底面定位于定位板1上，压板3、工件2、凸模型腔5、定位板1通过连接板8、双头螺柱6、螺母7及楔块4连接锁紧；

定位板定位面1-1均匀的设有四个“t”型的定位板凹槽1-2，其中两个对称的定位板凹槽1-2中设有一对称分布的定位板定位孔1-3，此外，在定位板1中心设有一阶梯通孔1-4，用于将其与加工设备转轴连接；

凸模型腔外表面5-1与工件2的被加工面2-1的工件加工面背面2-2完全一致，凸模型腔底面5-2四角中的两个对角上设有一对称分布的凸模型腔底面定位孔5-3，且孔距须与定位板1上的两个定位板定位孔1-3一致，此外，凸模型腔底面5-2还设有完全贯穿的凹槽，可减少底面5-2与定位板1的配合面，减少加工面，提高定位精度，此外，为保证被加工件的定位精度，以工件2为模具，采用石膏进行浇注，制造凸模型腔5，可保证凸模型腔外表面5-1与工件加工面背面2-2完全贴合，凸模型腔底面5-2与定位板定位面1-1配合的表面可采用人工研磨的方法保证其定位准确；

连接板8中心设有螺纹孔，连接板8插入定位板的“t”型定位板凹槽1-2中，并与双头螺柱6一端连接；

压板3呈“t”型，其短端向内内，以增大与工件2的接触面积；其长端上表面设有一压板腰型孔3-1，外侧端面为斜面3-2，且与上表面的夹角·介于30°～60°；

楔块斜面4-1与水平面间夹角·介于120°～150°，且须保证·与·互补，楔块斜面4-1与压板斜面3-2配合楔紧，楔块4的底面贴紧定位板1；

双头螺柱6一端与连接板8连接，另一端穿过压板腰型孔3-1，并由螺母7锁紧，完成工件2的夹紧。

一种大口径碳纤维复合材料抛物面薄壁件的加工定位方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，将两个定位销9分别插入两个定位板定位孔1-3中；

步骤二，将凸模型腔底面定位孔5-3对准定位板1上的两个定位销9，并插入，且使凸模型腔底面5-2与定位板定位面1-1贴紧，完成凸模型腔5的定位；

步骤三，将工件2置于凸模型腔5上，使工件加工面背面2-2与凸模型腔外表面5-1完全贴合，工件2边缘四个顶角方向与凸模型腔5的边缘四个顶角方向一致，即可实现工件2的定位；

步骤四，在工件2的四个角上均采用压板3压紧，压板3通过双头螺柱6、螺母7、连接板8及楔块4将工件2、凸模型腔5压紧固定于定位板1上，完成工件2的夹紧。

工件2加工完后，凸模型腔5可与工件2一起拆卸并继续锁紧，然后一同运输至使用地。

本发明通过设计一个与被加工件曲面相匹配的凸模型腔，并在型腔底面设计定位孔，解决了工件定位不准、定位困难的问题，同时避免工件加工时存在悬空区域，防止了工件加工变形，工件加工后可同凸模型腔一起拆卸并继续锁紧，然后一同运输至使用地，保证了工件运输过程中不发生变形。