[发明专利]一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法

说明书

本发明提供一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法。本发明包括夹具体和角度可调地连接在所述夹具体上的内胀单元，所述内胀单元包括心轴和套接在心轴上的可伸缩卡爪，待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，所述心轴进入到对应的复材管内，所述可伸缩卡爪用于从复材管上方套入心轴后卡接在复材管内部，所述心轴上套接心轴固定机构，所述心轴固定机构用于固定调节长度和角度后的心轴。本发明对阵列复材管夹紧过程中内胀单元轴线角度可以自适应于对应复材管轴线，理论上抑制产生由于复材管轴线角度误差产生的装夹应力。装夹过程简单，使用方便。

技术领域

本发明涉及装夹技术领域，尤其涉及一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法。

背景技术

阵列复材管是一种典型的蜂窝结构，由单个圆柱壳形的复材管单元通过二维密排制成，结构如附图1所示，具有低密度、高轴向刚度及优异的抗冲击性、减振性、性能可设计性强等优点，可应用于航空航天、化工等工业产品制造中。与蜂窝结构类似，阵列复材管一般以“三明治”结构的形式进行服役，即作为夹层与上下蒙皮装配为夹层结构。当蒙皮具有特定面型需求时，需要通过机械加工的方法将阵列复材管加工成配合的形状。

可靠且稳定的装夹是实现阵列复材管高质量加工的基础。但在阵列复材管制备过程中，复材管单元之间存在胶层、复材管圆柱度有误差，因此相邻复材管的轴线无法实现完全平行，复材管轴线位姿会在一定范围内浮动，当使用位置固定的装夹单元对阵列复材管进行装夹时，会引入较大的局部装夹应力，且加工完成后的应力释放和装夹回弹变形会导致已加工表面面形精度的恶化。因此需要一种轴向姿态自适应的装夹装置及方法，装夹单元在轴向的姿态可根据指定复材管的轴线在相应范围内自由调整，减小装夹应力，提升加工精度。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置及方法。本发明采用的技术手段如下：

一种轴向姿态自适应的阵列复材管夹紧装置，包括夹具体和角度可调地连接在所述夹具体上的内胀单元，所述内胀单元包括心轴和套接在心轴上的可伸缩卡爪，待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，所述心轴进入到对应的复材管内，所述可伸缩卡爪用于从复材管上方套入心轴后卡接在复材管内部，所述心轴上套接心轴固定机构，所述心轴固定机构用于固定调节长度和角度后的心轴。

进一步地，所述心轴包括内心轴和外心轴，所述内心轴和外心轴间隙配合，心轴长度通过改变内心轴和外心轴的相对位置进行调整，所述内心轴固定在关节轴承上，进而角度可调地连接在所述夹具体上。

进一步地，所述心轴固定机构包括心轴压板和心轴固定螺钉，所述心轴压板安装在所述外心轴的上方，其间通过所述心轴固定螺钉固定。

进一步地，所述内心轴和外心轴上均设有销孔，圆柱销分别与内心轴和外心轴的销孔间隙配合，从而限制内心轴和外心轴的相对转动。

进一步地，所述可伸缩卡爪包括下锥块、卡爪、上锥块和锥块压板，所述下锥块、卡爪、上锥块和锥块压板依次从复材管上方套入心轴中，所述锥块压板和外心轴和通过螺纹连接在一起，通过对锥块压板压下位置的调节，完成对复材管夹的胀紧。

本发明还公开上述阵列复材管夹紧装置的调节方法，包括如下步骤：

步骤1、将待加工的阵列复材管毛坯放置在夹具体的支撑面上，同时保证所有的外心轴进入到对应的复材管内；

步骤2、通过圆柱销限制内心轴和外心轴的相对转动；

步骤3、将下锥块、卡爪、上锥块、锥块压板从复材管上方套入心轴中，将锥块压板中心的螺纹孔旋入到外心轴上端的螺纹，再用专用扳手转动锥块压板使卡爪膨胀并胀紧复材管内表面；

步骤4、拆下心轴压板，心轴的长度和倾斜角度根据无装夹应力下的被装夹复材管的位置进行调整；