[发明专利]一种用于铣削加工碳纤维复合材料的可调式吸附夹具

说明书

本发明一种铣削加工碳纤维复合材料的可调吸附夹具属于机械加工夹具领域，涉及一种用于铣削加工碳纤维复合材料的可调式吸附夹具。可调吸附夹具由吸附装置、工件倾斜角度调整装置和支撑平台高度调整装置三个部分组成。吸附装置中，共有2‑4套结构相同的吸盘组件，吸盘组件均布安装在支撑平台上。夹具可通过丝杠螺母、滑动导轨与紧固螺栓，实现对碳纤维复合材料工件高度上的准确调整；通过调整支撑座和支撑肋的角度，实现对碳纤维复合材料铣削工件倾斜角度的调整，以及对微曲工件的随型吸附。可实现在一套专用夹具下完成对碳纤维复合材料高度和倾斜角度上的吸附调整，同时吸附夹具不会对制件产生夹持损伤，提高加工效率，保证加工精度。

技术领域

本发明属于机械加工夹具领域，涉及一种用于铣削加工碳纤维复合材料的可调式吸附夹具。

背景技术

碳纤维复合材料具有质量轻、强度高、硬度高和耐腐蚀性的特点，已经被广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。碳纤维复合材料属于典型的难加工材料，其细观呈纤维和树脂构成的混合形态，宏观上呈现各向异性和叠层特征，加工中易出现分层、撕裂、毛刺等加工损伤以及刀具磨损情况，严重制约飞机构件的高质高效加工。碳纤维复合材料制件一般经过铺放固化后整体成型，为满足装配和尺寸精度要求，需进一步对其进行铣削等二次加工。首先，由于碳纤维复合材料板的尺寸大，例如一次固化成型的碳纤维复合材料尾翼毛坯长度为5-6m，实际加工中，若不能对其可靠装夹则会产生振动和变形等现象。目前的装夹方法有压板夹压工件四周的方法，该类装夹方法比较复杂，工作量大，生产效率比较低，同时，加工时因受力不均匀容易产生工件变形降低加工精度。另一种用于壁板铣削加工的夹具是模块化的真空吸附式组合夹具，该夹具可通过吸盘吸附工件完成快速定位夹紧，加工效率高。但是模块化吸附夹具在高度上以及板件倾斜角度上无法调整，同时也不能实现对碳纤维复合材料工件的随型吸附。夹具在复合材料大型件的工程制造中具有重要应用，由于飞机结构多采用整体壁板、整体隔框等大型结构件，若夹具的夹紧力不均匀或定位不准确，在铣削过程中因零件受力不均衡以及刚度的变化引起的变形则无法控制，极易将板件撕裂或产生制造误差而造成零件的报废。其次，当零件的尺寸、面积发生改变或者零件带有型面时，就必须制造相应的夹具，增加了工装制造成本和生产周期。所以，为提高碳纤维复合材料大型结构件的高质、高效加工，可调式随型吸附夹具结构的设计成为碳纤维复合材料高速铣削加工的重要环节。

目前，部分学者已对碳纤维复合材料展开实验研究，例如，Akira Hosokawa等人发表的《machining of CFRP with high helix end mill》一文在《CIRP Annals-Manufacturing Technology》2014年第63期第89-92页中，将碳纤维复合材料板件倾斜一定角度对提高刀具寿命和保证加工精度都是有益的，采用带螺旋角的立铣刀进行倾斜铣削时，能够有效抑制毛刺产生提高工件表面的光整性；倾斜铣削时，因为立铣刀有效切削部分一直在变化，能够保证刀刃受力均匀且能进行散热，从而能够保证刀具使用寿命。然而实际加工中并没有针对碳纤维复合材料可以调整倾斜角度的专用吸附夹具。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，发明了一种铣削加工碳纤维复合材料的可调式吸附夹具。该夹具可通过丝杠螺母、滑动导轨与紧固螺栓，实现对碳纤维复合材料工件高度上的准确调整；通过调整支撑座和支撑肋的角度，实现对碳纤维复合材料工件倾斜角度的调整，通过吸盘吸附工件定位在装有密封圈的吸盘底座的上表面，实现对碳纤维复合材料的定位。

本发明的技术方案是一种用于铣削加工碳纤维复合材料的可调式吸附夹具，其特征是，可调式吸附夹具由吸附装置、工件倾斜角度调节装置和支撑平台高度调节装置三部分组成；