用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具制造技术

本发明专利技术提供了一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，包括用于提供支撑的刚性框架、用于压弯壁板工件的上下挤压模块、用于控制上下挤压模块的升降控制模块、用于控制壁板工件弯曲形状的弹性预弯模块以及水平导轨；所述上下挤压模块、升降控制模块和弹性预弯模块分别安装于刚性框架上；所述刚性框架布置在水平导轨上且沿水平导轨运动。本发明专利技术提的有益效果在于该预应力夹具具有极大的柔性及通用性，适用于多种大小的壁板工件实施多种形状的弹性预弯，并且可以很好地控制壁板工件的弯曲形状，弹性预应力施加均匀可控，而且装夹与预弯操作方便省力，装夹与预弯过程中工件中心高度可以保持不变，工件的定位性能极佳。

Flexible prestressed clamp for shot peen forming of large panel workpiece

The present invention provides a method for large panel workpiece peen forming flexible prestressed fixture, including rigid frame, to provide support for the upper and lower panel bending workpiece extrusion module, used to control the upper and lower extrusion module lifting control module, used to control panel bending shape of pre bending elastic module and the horizontal guide rail; under the extrusion module, lifting control module and elastic pre bending module respectively installed on the rigid frame; the rigid frame is arranged in the horizontal guide rail and guide rail along the horizontal movement. The beneficial effect of the invention is that the prestressed clamp with flexible and universal Great Wall, elastic pre bending workpiece is applicable to a variety of the size of the implementation of a variety of shapes, curved shape and well control panel of the workpiece elastic prestressing uniform and controllable, and the clamping and pre bending operation convenient, clamping with the pre bending process in the center height of the workpiece can be maintained, excellent performance of the workpiece positioning.

【技术实现步骤摘要】
用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具
本专利技术涉及机械制造的工装领域，特指一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，主要应用于大型壁板等工件的各类喷丸成形工艺中。
技术介绍
在现代航空航天领域，各类飞行器在要求结构减重的同时也对整体力学性能提出更高的要求，这需要采用高性能大型复杂薄壁结构来提高结构效率和服役可靠性。其中，大型整体壁板是一种能够有效提高飞行器性能和效率的结构件，具有结构效率高、气动外形和气密性好等突出优点，成为实现飞行器结构减重和整体性能提高的重要途径。但是，大型整体壁板尺寸大、外形曲率变化复杂、具有包括加强筋在内的复杂内壁结构，其复杂结构特点及其形状精确性、机械性能和疲劳寿命的要求对成形制造工艺提出了巨大挑战，必须采用喷丸成形工艺进行加工制造。喷丸成形技术得益于其本身独特的优点：(1)无模成形且成形精确可控；(2)零件长度不限；(3)能提高工件的抗疲劳性能，已经成为了大型壁板工件加工的主要手段。而预应力喷丸成形技术作为自由状态喷丸成形技术的改进，能够更好地控制工件的塑性变形方向，提高成形能力的极限，从而更好地应用于大型壁板工件成形的场合。预应力喷丸成形，具体而言，就是在装夹待加工的壁板工件时，通过某种方式使壁板工件预先产生一定的弹性弯曲变形，从而使壁板工件内预先产生一定的弹性预应力场，然后在这个弹性预弯的状态下对壁板工件进行喷丸成形加工。对于这项技术而言，工件的弹性预弯是一个极其重要的环节，需要使用特殊的预应力夹具来实施。现有的预应力夹具按照施加预应力的方式来划分主要有两类。一类是利用形状与工件设计的预弯形状完全吻合的多组卡板来压紧工件的卡板式夹具，可使工件按照卡板的轮廓弯曲，产生预应力。对于这类夹具，试验表明其不能完全准确地控制工件预弯的形状和预应力，而且关键在于一套卡板只对应一种预弯的形状，缺乏柔性，导致成本很高。另一类是基于三点弯曲原理的柔性夹具，通过对工件的中间一点与两边两点施加方向相反的力使工件弯曲，从而产生所需的预应力，其通过改变力的大小可以调节弯曲的形状，具备一定的柔性。通过检索发现，专利号为ZL200610087318.3的中国专利技术专利《一种柔性组合预应力夹具》就是这类夹具的典型。但是，对于这类夹具而言，其虽然具备了调节预弯形状的柔性，但是由于三点预弯方式本身的缺陷，工件预弯的曲率并不均匀，中间较大而边缘较小，造成了预应力分布的不均匀，影响整体喷丸效果；而且，工件装夹时主要依靠三点预弯施力装置在水平方向上的相对运动，缺乏竖直方向上的支撑与定位，使得装夹时工件会存在往下滑落的趋势，一来使得装夹与预弯的操作极其不便，二来使得工件在装夹时位置容易偏离，定位困难。针对上述现有预应力夹具的缺点，需要提供一种新的适用于大型壁板工件喷丸成形的预应力夹具，其具有适应不同大小的工件实施不同形状的弹性预弯的柔性，其弹性预应力的施加均匀可控，工件的装夹、预弯与定位方便，可操作性强。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于大型壁板工件喷丸成形的具有柔性的、弹性预应力施加均匀且可控的、工件的装夹、预弯与定位方便的、可操作性强的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具。为达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，包括用于提供支撑的刚性框架、用于压弯壁板工件的上下挤压模块、用于控制上下挤压模块的升降控制模块、用于控制壁板工件弯曲形状的弹性预弯模块以及水平导轨；所述上下挤压模块、升降控制模块和弹性预弯模块分别安装于刚性框架上；所述刚性框架布置在水平导轨上且沿水平导轨运动。优选地，所述刚性框架包括底座、左立柱、右立柱、上横梁以及可调水平支脚，所述左立柱和右立柱刚性连接在底座上，所述上横梁的两端刚性连接在左立柱和右立柱上，所述底座通过可调水平支脚安装在水平导轨上；所述左立柱和右立柱的外侧分别设有连接结构，所述连接结构用于实现长度方向上多个柔性预应力夹具的拼接。优选地，所述上下挤压模块包括左直线导轨、右直线导轨、上压块安装板和下压块安装板，所述左直线导轨和右直线导轨分别安装在刚性框架的左立柱和右立柱的正面，所述上压块安装板和下压块安装板的两端分别设置于左直线导轨和右直线导轨上并沿左直线导轨和右直线导轨上下滑动，所述上压块安装板和下压块安装板上分别布置有若干个V型槽压块和钢丝绳压紧块。优选地，上压块安装板上的每一块V型槽压块的下表面和下压块安装板上的每一块V型槽压块的上表面分别设有一道V型槽，所述V型槽用于卡住壁板工件，若干个V型槽压块根据壁板工件的实际形状安装布置在上压块安装板和下压块安装板上。优选地，所述升降控制模块包括直线光轴、升降板以及千斤顶，所述直线光轴为一对，并分别安装于刚性框架的底座和上横梁之间；所述升降板的两端分别设置于一对直线光轴上并沿直线光轴上下滑动，所述升降板上安装有若干个钢丝绳压紧块；所述千斤顶安装于刚性框架的底座上，千斤顶的活塞杆抵住升降板的底部，用于控制升降板的升降。优选地，所述钢丝绳压紧块包括垫块和压块，所述垫块安装在上下挤压模块的上压块安装板和下压块安装板或升降控制模块的升降板上，所述压块安装在垫块上，所述垫块和压块之间具有弓形槽，所述弓形槽用于夹持紧固穿越其中的钢丝绳。优选地，所述刚性框架的上横梁和底座上分别安装有若干个钢丝绳换向滑轮，上下挤压模块的上压块安装板和升降控制模块的升降板通过钢丝绳绕过钢丝绳换向滑轮连接，上下挤压模块的下压块安装板和升降控制模块的升降板通过钢丝绳直接连接，升降板的上升使上压块安装板和下压块安装板相向运动相同的距离，升降板的下降使上压块安装板和下压块安装板背向运动相同的距离。优选地，所述弹性预弯模块包括左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板，所述左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板分别设置于刚性框架的左立柱和右立柱内侧，所述左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板上分别布置有若干对丝杠螺母，其中每一对丝杠螺母上均安装有一对螺纹丝杠，每一对螺纹丝杠之间设有一根支撑杆，所述支撑杆通过减摩转接块安装在每一对螺纹丝杠的前端，并通过相应一对螺纹丝杠实现前后移动，所述支撑杆上还装有左压紧机构和右压紧机构，所述左压紧机构和右压紧机构用于压紧壁板工件。优选地，所述丝杠螺母布置在左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板的任意高度上，所述丝杠螺母底面设有伸出的凸耳，所述刚性框架的左立柱和右立柱内侧分别安装有丝杠螺母压块，所述丝杠螺母通过凸耳被丝杠螺母压块压紧。优选地，所述左压紧机构和右压紧机构均包括：压紧机构支座、压紧滚轮轴以及压紧滚轮，所述压紧机构支座套在支撑杆上并沿支撑杆的轴向平移和绕支撑杆的轴向旋转；所述压紧滚轮轴安装在压紧机构支座上并沿支撑杆的横截面径向升降；所述压紧滚轮安装于压紧滚轮轴的末端并绕压紧滚轮轴的轴向旋转，所述压紧滚轮直接接触壁板工件并对壁板工件施加压紧力。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提供的柔性预应力夹具能够对不同大小的壁板工件进行不同预弯形状的弹性预应力夹持，并且能够方便地调整夹具的布置位置，具有极大的柔性及通用性；(2)利用弹性预弯模块可以很好地控制壁板工件整体的弯曲形状，使得对工件的弹性预应力施加均匀可控；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，包括用于提供支撑的刚性框架、用于压弯壁板工件的上下挤压模块、用于控制上下挤压模块的升降控制模块、用于控制壁板工件弯曲形状的弹性预弯模块以及水平导轨；所述上下挤压模块、升降控制模块和弹性预弯模块分别安装于刚性框架上；所述刚性框架布置在水平导轨上且沿水平导轨运动。

【技术特征摘要】
1.一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，包括用于提供支撑的刚性框架、用于压弯壁板工件的上下挤压模块、用于控制上下挤压模块的升降控制模块、用于控制壁板工件弯曲形状的弹性预弯模块以及水平导轨；所述上下挤压模块、升降控制模块和弹性预弯模块分别安装于刚性框架上；所述刚性框架布置在水平导轨上且沿水平导轨运动。2.根据权利要求1所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，所述刚性框架包括底座、左立柱、右立柱、上横梁以及可调水平支脚，所述左立柱和右立柱刚性连接在底座上，所述上横梁的两端刚性连接在左立柱和右立柱上，所述底座通过可调水平支脚安装在水平导轨上；所述左立柱和右立柱的外侧分别设有连接结构，所述连接结构用于实现长度方向上多个柔性预应力夹具的拼接。3.根据权利要求1所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，所述上下挤压模块包括左直线导轨、右直线导轨、上压块安装板和下压块安装板，所述左直线导轨和右直线导轨分别安装在刚性框架的左立柱和右立柱的正面，所述上压块安装板和下压块安装板的两端分别设置于左直线导轨和右直线导轨上并沿左直线导轨和右直线导轨上下滑动，所述上压块安装板和下压块安装板上分别布置有若干个V型槽压块和钢丝绳压紧块。4.根据权利要求3所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，上压块安装板上的每一块V型槽压块的下表面和下压块安装板上的每一块V型槽压块的上表面分别设有一道V型槽，所述V型槽用于卡住壁板工件，若干个V型槽压块根据壁板工件的实际形状安装布置在上压块安装板和下压块安装板上。5.根据权利要求1所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，所述升降控制模块包括直线光轴、升降板以及千斤顶，所述直线光轴为一对，并分别安装于刚性框架的底座和上横梁之间；所述升降板的两端分别设置于一对直线光轴上并沿直线光轴上下滑动，所述升降板上安装有若干个钢丝绳压紧块；所述千斤顶安装于刚性框架的底座上，千斤顶的活塞杆抵住升降板的底部，用于控制升降板的升降。6.根据权利要求3或5所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永祥，余雄超，姚振强，胡蓝，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31