[发明专利]组合式可重构柔性蒙皮拉伸成形模具

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种组合式可重构柔性蒙皮拉伸成形模具，属于机械工程/板料成形领域。

(二)背景技术：

飞机蒙皮零件具有外形复杂多样、零件种类繁多等特点，其表面质量和形状精度对飞机的整体性能有重要影响，蒙皮主要采用拉伸成形(简称拉形)。

目前，在蒙皮拉形、测量和切边过程中，均采用实体模具，因此每一个蒙皮零件都有一套对应的实体模具，实体模具的设计、制造占据了飞机蒙皮制造周期的80％，并占用了大量的存放空间，且搬运、堆放等消耗也相当可观。因此，传统的模具工装和工艺方法已不适应现代飞机的快速研制和批生产的需要，是实现飞机数字化制造的一个瓶颈问题。

基于多点成形原理的可重构柔性模具的应用是解决上述问题的一个很好的途径。它通过多个密集冲头组合成一个柔性拉形模具，通过调整每个冲头的高度，构成不同的包络曲面，适用多种不同蒙皮零件的拉伸成形。柔性模具的应用，大量减少专用夹具和工装，降低了成本，减少了协调环节，缩短了生产准备周期，经济和时间效益显著。

可重构柔性模具从结构上看，分为调形冲头，驱动系统，支撑底板和紧固外框4个部分。调形冲头与驱动系统是整个系统的关键部件，采用不同的驱动形式决定了调形冲头的设计与安装形式。目前在实际生产中应用可重构柔性模具主要分为两种：一、调形冲头与驱动系统分离的串行式调形柔性模具；二、调形冲头与驱动系统一体化设计的并行式调形柔性模具。串行式调形柔性模具成本低，但是调形速度慢，拉形过程中需要反复搬运柔性模具，不利于生产现场的应用。并行式调形柔性模具成本较高，调形模块与控制系统设计复杂，但其模块化设计便于系统扩展与维护，且调形速度快，适用于生产现场的应用。

目前的并行式调形柔性模具设计只有原理图，各个机构和模具设计均无参考资料。本发明将基于并行调形的原理，对调形冲头和驱动系统进行一体化设计，组成单元化、模块化的调形单元，并根据调形单元的设计形式，进行支撑底板和紧固外框的设计。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种组合式可重构柔性蒙皮拉伸成形模具，以克服当前蒙皮拉伸成形实体模具数量过多的问题该模具通过调整每个冲头的行程，构造不同的包络面，来完成多种蒙皮的拉伸成形，从而实现一套模具完成多种型号蒙皮拉伸成形，减少工装，缩短工期。

本发明一种组合式可重构柔性蒙皮拉伸成形模具，主要包括调形单元、底部支撑定位单元、边框紧固单元和压边紧固单元。

所述的调形单元，如图3所示，为一个独立的、单元化的可调整冲头运动系统，是整个可重构柔性模具的关键部件，调形单元底部与底部支撑定位单元的定位板接触，每个调形单元相互挤靠，在所有调形单元摆放完毕后，通过边框紧固单元的大侧板和小侧板的连接紧固而固定。调形单元包括钉身装配单元、连接单元和箱体单元。该调形单元作为一个发明专利另案申请。

所述的底部支撑定位单元是一组定位和支撑装置，由定位板、垫块和支撑板组成。定位板与调形单元底部接触，是调形单元的定位基准。在定位板上设置有与调形单元对应的定位板通孔，用于调形单元电源线和数据线的联结；定位板下表面设有与垫块通孔对应的定位板螺纹孔；支撑板是整个组合式柔性模具的承受体，它与拉伸成形机工作平台相连，是整个柔性模具的基准块，其上设置有阶梯轴孔。垫块是一个长方形长条，其上设有通孔，与支撑板上的阶梯轴孔相对应。连接螺钉通过阶梯轴孔、垫块通孔和定位板螺纹孔将支撑板、垫块和定位板固定连接。

其中，整个底部支撑定位单元承受蒙皮拉伸成形过程中，通过调形单元传递过来的Z向压力。

所述的边框紧固单元由大侧板、小侧板、紧固螺钉组成。大侧板和小侧板的侧面均有两个相互垂直的定位连接面，每个定位连接面上相隔适当距离设置有螺纹安装孔。相邻的大侧板和小侧板的定位连接面互相错开，利用过定位装配方式进行连接，并通过紧固螺钉将大侧板和小侧板进行螺接紧固；由此构成一个整体外框，即边框紧固单元，从而实现对调形单元的定位，以及承受蒙皮拉伸成形过程中通过调形单元传递过来的侧向力。

其中，大侧板下部开有通孔，用于通过调形单元电机的电源线和数据线。

所述的压边紧固单元由压边块和压边螺钉组成。大侧板和小侧板通过螺钉与底部支撑单元中支撑板连接，利用压边块进行压紧固定。压边紧固单元通过压边块和压边螺钉，将边框紧固单元和底部支撑定位单元进行螺接紧固。

其中，压边块为横“L”形，上部开有长圆孔，这样不仅可以起到压紧作用，而且可以调整大侧板、小侧板和支撑板连接之间的间隙。