碳纤维柔性杆件胶接工装和胶接方法与流程

本发明涉及复合材料成型，具体地，涉及碳纤维柔性杆件胶接工装和胶接方法，尤其是大尺寸高精度碳纤维薄壁柔性杆件胶接工装和胶接方法。

背景技术：

1、碳纤维结构具有高强度、高稳定性的特点，在航空航天领域得到了大量的应用，使用碳纤维复合材料制作柔性机构能够有效的实现结构轻量化，然而大尺寸高精度碳纤维薄壁杆件由于杆件整体尺寸跨度大，结构刚性弱、精度要求高等特点，导致胶接难度大，装配过程中的强制力容易导致杆件胶接后无法保形。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种碳纤维柔性杆件胶接工装和胶接方法。

2、根据本发明提供的一种碳纤维柔性杆件胶接工装，包括：定位平台1、定位基座2、基座压紧块3、基座复位块4、接头安装座5；

3、定位平台1的下表面为修垫面，定位平台1的上表面放置有定位基座2、基座复位块4；

4、基座压紧块3将定位基座2、基座复位块4压紧固定在定位平台1上；

5、定位基座2上放置有接头安装座5，并与接头安装座5通过转轴连接，转轴的轴向垂直于定位基座2所在平面；定位基座2与接头安装座5之间的相对转动能够被锁定；

6、至少两个基座复位块4分别贴合放置在定位基座2的对角进行限位。

7、优选地，还包括：接头6；

8、接头安装座5与接头6适配连接。

9、优选地，当基座压紧块3将定位基座2压紧固定在定位平台1上时，定位基座2的一部分被夹持在基座压紧块3下表面与定位平台1上表面之间。

10、优选地，定位平台1、定位基座2、接头安装座5具有配合激光跟踪仪测量的靶标孔。

11、优选地，定位基座2的转轴插入接头安装座5底部定位孔中。

12、优选地，通过对定位平台1、定位基座2和接头安装座5的自由度进行调整，能够实现接头6位置和姿态的精准定位，从而保证柔性杆件在自由状态下形状和尺寸的精度要求。

13、优选地，允许对接头6的四个自由度进行调整，其中，第1个自由度是指定位平台1的平面度，第2、3个自由度是指定位基座2相对于定位平台1的横纵摆放位置，第4个自由度是指接头安装座5相对于定位基座2的转动角度。

14、根据本发明提供的一种胶接方法，采用所述的碳纤维柔性杆件胶接工装，包括以下步骤：

15、s1、启动激光跟踪仪进行测量，将各个定位平台1放置在杆件各个接头胶接处的理论位置下方；

16、s2、对定位平台1底部进行修垫，调整定位平台1整体平面度；

17、s3、将定位基座2放置在定位平台1上，使用激光跟踪仪测量调整，使定位基座2靶标孔达到理论位置；

18、s4、使用基座压紧块3将定位基座2固定在定位平台1上；

19、s5、放置基座复位块4，使用基座压紧块3将基座复位块4固定在定位平台1上；

20、s6、使用紧固螺钉将接头6安装在接头安装座5上；

21、s7、将接头安装座5放置在定位基座2上；

22、s8、转动接头安装座5，使用激光跟踪仪测量保证接头安装座5靶标孔达到理论位置；

23、s9、将接头安装座5固定在定位基座2上。

24、优选地，还包括如下步骤：

25、s10、将定位基座2、接头安装座5和接头6连接后的整体取出，在杆件和接头胶接面涂刷胶水，将杆件插入接头榫头；

26、s11、根据基座复位块4将定位基座2复位后，使用基座压紧块3固定定位基座2；

27、s12、使用激光跟踪仪复测接头位置；其中，复测内容为定位基座靶标位置和接头安装座靶标位置；若复测结果不好则对该点的定位基座和接头安装座位置进行调整。

28、优选地，在步骤s4中，将至少两个基座复位块4分别贴合放置在定位基座2的对角进行限位，并使用热熔胶枪对基座复位块4进行固定；在步骤s7中，将定位基座2的转轴插入接头安装座5底部定位孔中；在步骤s9中，使用紧固螺钉将接头安装座5固定在定位基座2上。

29、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

30、1、本发明可以实现接头空间位置和空间姿态的精准定位，从而保证柔性杆件的接头的低应力胶接装配，通过采用多点分布式胶接平台的手段，也可降低胶接过程对大尺寸高精度平台的需求。

31、2、本发明通过对定位平台、定位基座和接头安装座的自由度进行调整，能够实现接头位置和姿态的精准定位，从而保证柔性杆件在自由状态下形状和尺寸的高精度要求。

32、3、本发明通过激光跟踪仪对多个定位平台位置和平面度进行测量调整，可以得到高精度大尺寸多点分布胶接基准平台，通过对定位基座位置进行测量调整，可以精确定位接头空间位置，通过接头安装座与定位基座的相对转动，可以调节接头姿态，保证杆件外形曲率。

技术特征：

1.一种碳纤维柔性杆件胶接工装，其特征在于，包括：定位平台(1)、定位基座(2)、基座压紧块(3)、基座复位块(4)、接头安装座(5)；

2.根据权利要求1所述的碳纤维柔性杆件胶接工装，其特征在于，还包括：接头(6)；

3.根据权利要求1所述的碳纤维柔性杆件胶接工装，其特征在于，当基座压紧块(3)将定位基座(2)压紧固定在定位平台(1)上时，定位基座(2)的一部分被夹持在基座压紧块(3)下表面与定位平台(1)上表面之间。

4.根据权利要求1所述的碳纤维柔性杆件胶接工装，其特征在于，定位平台(1)、定位基座(2)、接头安装座(5)具有配合激光跟踪仪测量的靶标孔。

5.根据权利要求1所述的碳纤维柔性杆件胶接工装，其特征在于，定位基座(2)的转轴插入接头安装座(5)底部定位孔中。

6.根据权利要求1所述的碳纤维柔性杆件胶接工装，其特征在于，通过对定位平台(1)、定位基座(2)和接头安装座(5)的自由度进行调整，能够实现接头(6)位置和姿态的精准定位，从而保证柔性杆件在自由状态下形状和尺寸的精度要求。

7.根据权利要求1所述的碳纤维柔性杆件胶接工装，其特征在于，允许对接头(6)的四个自由度进行调整，其中，第1个自由度是指定位平台(1)的平面度，第2、3个自由度是指定位基座(2)相对于定位平台(1)的横纵摆放位置，第4个自由度是指接头安装座(5)相对于定位基座(2)的转动角度。

8.一种胶接方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的碳纤维柔性杆件胶接工装，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的胶接方法，其特征在于，还包括如下步骤：

10.根据权利要求8所述的胶接方法，其特征在于，在步骤s4中，将至少两个基座复位块(4)分别贴合放置在定位基座(2)的对角进行限位，并使用热熔胶枪对基座复位块(4)进行固定；在步骤s7中，将定位基座(2)的转轴插入接头安装座(5)底部定位孔中；在步骤s9中，使用紧固螺钉将接头安装座(5)固定在定位基座(2)上。

技术总结
本发明提供了一种碳纤维柔性杆件胶接工装和胶接方法，包括：定位平台(1)、定位基座(2)、基座压紧块(3)、基座复位块(4)、接头安装座(5)。本发明通过对定位平台、定位基座和接头安装座的自由度进行调整，能够实现接头位置和姿态的精准定位，从而保证柔性杆件的接头的低应力胶接装配，通过采用多点分布式胶接平台的手段，也可降低胶接过程对大尺寸高精度平台的需求。

技术研发人员：李瑶瑶,程涛,范琳,孟凡苹,曹洪涛,李颜亮,杨立新,张强
受保护的技术使用者：上海卫星装备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12