一种真空辅助定位装置及定位方法与流程

本发明涉及复合材料制造领域，尤其适用于采用共固化、共胶接或二次胶接工艺制造的，对次级零件有精确定位要求的整体化零(组)件的制造，特别是一种真空辅助定位装置及定位方法。

背景技术：

比强度、比模量高，耐腐蚀，可设计性强是复合材料的突出优势。得益于此，复合材料的应用范围不断拓展，由航空，航天等国防领域逐步延伸至汽车制造，船舶制造，体育用品等民用领域。

随着复合材料应用范围的不断扩大，零(组)件的结构形式也日趋复杂。除传统的层压类，蜂窝(泡沫)夹芯类零件外，采用共固化，共胶接或二次胶接等工艺制造的，集多个次级零件于一体的整体化组件正逐步受到设计人员的青睐。

整体化组件一般以一个次级零件为主体，通过共固化，共胶接或二次胶接等工艺方法将其余次级零件连接在基体零件上，构成一个组件。采用此种结构形式，能够大幅减少连接件、紧固件的数量，降低产品重量，除此之外，还能够大幅提升产品的力学性能，简化连接关系，缩短装配周期。因此，整体化已经成为复合材料零(组)件的发展趋势。

整体化组件需要按照要求，将各次级零件准确的装配在基体零件上。一般对各次级零件的位置度都有较为严苛的要求。整体化组件的制造流程较为复杂，生产周期较长，如何保证各次级零件的位置度在整个制造流程内均能满足设计要求，是整体化组件的技术关键点。因此，一种能够将次级零件准确定位在基体零件上，简单，可靠，安装、拆除方便的定位装置对整体化组件的制造而言，意义重大。

技术实现要素：

本发明设计了一种真空辅助定位装置，本装置结构简单，通过抽真空或注入一定量压缩空气的方式，实现内埋式圆柱形定位销钉在锁紧和解锁两种状态间的转换。使用方便。本装置能够解决次级零件的准确定位问题，且长期使用不易变形。

本发明的技术方案如下：一种真空辅助定位装置，包括工装主体、定位芯模、定位销钉，定位芯模上与工装主体设有相对应的圆形定位孔，工装主体与定位芯模的接触面设有一个矩形嵌块，矩形嵌块上设有与定位芯模相对应的圆形定位孔，在每个圆形定位孔内均镶嵌有同心圆环衬套，在每个圆形定位孔的下方设有1个导气凹槽，在每个导气凹槽的侧壁上设有有1个圆形导气孔，圆形导气孔通向矩形嵌块的非工作面区域，工装主体，定位芯模采用同种材料制造，具有一致的热膨胀系数。定位销钉其截面为圆形，两端头倒角，与圆形定位孔为间隙配合，当其插入定位芯模的圆形定位孔内时，其上端面低于定位芯模与工装主体的接触面。

使用真空辅助定位装置进行定位的方法包括以下步骤：

1将工装主体，定位芯模，所有定位销钉清理干净；

2在工装主体上放置(或铺贴)基体零件，抽真空压实；

3将所有定位销钉插入定位芯模的圆形定位孔内，确保所有定位销钉未突出装配型面；

4在基体零件的制定区域放置胶膜；

5将次级零件放置在基体零件的制定位置；

6安装定位芯模，定位芯模上的圆形定位孔与工装主体的圆形定位孔一一对应；

7制作真空袋，将基体零件，次级零件，定位芯模，工装主体上的圆形导气孔全部包裹在真空袋内；

8抽真空，确保定位销钉滑动至锁紧状态，即定位销钉在真空吸力作用下插入工装主体的圆形定位孔内；

9拆除真空袋，检查所有定位芯模的状态，确保所有定位销钉都处于锁紧状态；

10按要求制作真空袋，将基体零件，次级零件，定位芯模，工装主体上的圆形导气孔全部包裹在真空袋内；

11进入热压罐，按所需参数固化；

12拆除真空袋，将圆形导气孔内部及周围的淤胶清理干净；

13制作局部真空袋，将圆形导气孔包裹在局部真空袋内；

14向局部真空袋内注入一定量的压缩空气，确保所有定位销钉滑动至解锁状态，即所有的定位销钉在空气压力作用下完全插入定位芯模的圆形定位孔内；

15拆除所有定位芯模；

16将组件脱模；

17取出所有的定位销钉；

18将工装主体，定位芯模，定位销钉清理干净。

本发明具备如下优点：1)装置结构简单，组合、拆卸方便；2)采用内埋式圆柱形定位销钉，能有效避免固化过程中溢出的胶液将定位销钉与圆形定位孔粘结，方便脱模，延长使用寿命；3)经由矩形嵌块上的圆形凹槽和圆形导气孔，通过抽真空或充入压缩空气的操作，可以顺利实现定位销钉在锁紧状态和解锁两种状态间转换，且不易损伤工装；4)将定位销钉安装在定位芯模的圆形定位孔内时，未突出装配型面，方便定位芯模与工装主体的组合；5)使用矩形嵌块实现定位、导气等功能，降低了工装制造难度，维护更为简便；6)每个圆形定位孔内均镶嵌有1个同心圆环形衬套，精度更高，使用周期更长。

附图说明

图1真空辅助定位装置示意图

图2真空辅助定位装置结构示意图

图3在工装主体上铺贴基体零件

图4在基体零件上放置“t”型长桁

图5在工装主体上放置定位芯模

图6将定位销钉调节至锁紧状态

图中编号说明：1、工装主体；2、基体零件；3、“t”型长桁；4、定位芯模；5、矩形嵌块；6、导气凹槽；7、圆形导气孔；8、定位销钉；9、圆形定位孔；10、同心圆环衬套

具体实施方式

参见图1-6，一种真空辅助定位装置，包括工装主体1、定位芯模4、定位销钉8，定位芯模4上与工装主体1设有相对应的圆形定位孔9，工装主体1与定位芯模4的接触面设有一个矩形嵌块5，矩形嵌块5上设有与定位芯模4相对应的圆形定位孔9，在每个圆形定位孔内9均镶嵌有同心圆环衬套10，在每个圆形定位孔9的下方设有1个导气凹槽6，在每个导气凹槽6的侧壁上设有有1个圆形导气孔7，圆形导气孔7通向矩形嵌块5的非工作面区域；工装主体1、定位芯模4采用同种材料制造，具有一致的热膨胀系数。

定位销钉8截面为圆形，两端头倒角，与圆形定位孔9为间隙配合，当其插入定位芯模4的圆形定位孔9内时，其上端面低于定位芯模4与工装主体1的接触面。

本发明以共胶接工艺(干长桁+湿蒙皮)制造“t”型加筋壁板为例，具体流程如下：

1)将工装主体1，定位芯模4，所有定位销钉8清理干净；

2)将所有定位销钉8插入定位芯模4的圆形定位孔9内，确保定位销钉8未突出装配面；

3)在工装主体上按设计要求逐层铺贴基体零件所需预浸料铺层，抽真空压实；

4)将已固化的“t”型长桁按要求放置在基体零件上的指定位置；

5)将定位芯模4放置在工装主体1的指定位置，确保定位芯模4与矩形嵌块5上的圆形定位孔9一一对应；

6)制作真空袋，将基体零件，“t”型长桁，定位芯模5，矩形嵌块5上的圆形导气孔9完全包裹在真空袋内；

7)抽真空，确保定位销钉8滑动至锁紧状态，即所有定位销钉8完全插入工装主体1对应位置的圆形定位孔9内；

8)制作真空袋，确保矩形嵌块5上的圆形导气孔7全部包裹在真空袋内；

9)进热压罐，按预浸料参数固化；

10)拆除真空袋；

11)将矩形嵌块5上的圆形导气孔7周围及内部的淤胶清理干净

12)在工装主体1的余量区制作局部真空袋，将所有导气孔包裹在局部真空袋内；

13)向局部真空袋内注入一定量的压缩空气，确保所有定位销钉8滑动至解锁状态，即定位销钉8完全插入定位芯模4的圆形定位孔9内；

14)将定位芯模4从工装主体1上拆除；

15)将“t”型加筋壁板从工装主体1上拆除；

16)将所有定位销钉8从定位芯模4的圆形定位孔9内取出；

17)将定位芯模4，工装主体1和定位销钉8清理干净。