一种复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于复合材料桨叶疲劳试验件超声波辅助加工技术，涉及桨叶疲劳试验件精加工定位装置及方法。本发明专利技术复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置包括均设置在超声铣削装备平台上的平面加工定位组件和钻孔加工定位组件。本发明专利技术选取桨叶根部衬套孔以及桨叶某截面外型作为定位基准，利用平面加工定位组件对桨叶进行精确定位固定，以及利用钻孔加工定位组件对桨叶进行精确定位固定，进而运用超声铣削装备对桨叶疲劳试验件进行铣削和钻孔。本发明专利技术首次实现对复合材料桨叶疲劳试验件进行超声波辅助加工，可实现对复合材料桨叶疲劳试验件在超声铣削装备平台上的精准定位，操作方便快捷，可实现快速装夹、拆卸。

A finishing positioning device and method for composite blade fatigue test piece

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置及方法
本专利技术属于复合材料桨叶疲劳试验件超声波辅助加工技术，涉及桨叶疲劳试验件精加工定位装置及方法。
技术介绍
随着纤维复合材料在航空领域广泛的应用和不断量产，传统的以手工铣磨为基础的加工技术已明显力不从心，不仅效率低、精度差，而且刀具耐用度低。对于制孔和平面加工，采用高速钻削和铣削，虽然能够提高加工效率，但是因加工切削力相对较大，当刀具趋于磨损后，仍然会出现分层损伤等质量问题，由此影响加工效率、增加生产成本。超声切割技术是近十几年内，在国际上发展起来的一项工艺技术，基本原理是利用一个电子超声发生器，先产生一定频率的超声波，然后通过置于超声切割头内的超声－机械转换器，将原本振幅和能量很小的超声振动转换成同频率的机械振动，再通过共振放大，得到足够大的、可以满足切割工件要求的振幅和能量(功率)，最终传导至超声切割头顶端的刀具上，对复合材料进行切割加工。最近的研究结果表明，在复合材料加工中引入超声波辅助振动加工，能够大幅降低切削力20-30％，降低刀具磨损，提高加工效率和表面质量。然而，在桨叶制造
中，复合材料桨叶由于桨叶的复合材料特性，以及桨叶自身气动形状、结构强度设计要求，特别是疲劳要求，对其加工工艺有特定要求。现有技术复合材料桨叶仍主要应用传统加工方法，尚未采用复合材料超声波加工技术，目前尚无合适的机床，也无针对复合材料在超声铣削装备上进行定位的装置，缺乏相应的加工工艺技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种基于超声铣削装备的、定位精度高、装夹方便可靠的复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置及定位方法。本专利技术的技术方案是：一种复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置，其包括均设置在超声铣削装备平台上的平面加工定位组件和钻孔加工定位组件，其中，所述平面加工定位组件包括桨叶根部定位装置Ι、第一截面定位夹紧装置、浮动夹紧装置Ι、第二截面定位夹紧装置，所述桨叶根部定位装置Ι和浮动夹紧装置Ι均设置在超声铣削装备平台上，第一截面定位夹紧装置和第二截面定位夹紧装置分别设置在浮动夹紧装置Ι上，夹持固定待加工复合材料桨叶；所述钻孔加工定位组件包括上夹板、下夹板、桨叶根部定位装置Π、截面定位夹紧装置、浮动夹紧装置Π、上夹板定位装置、下夹板定位装置，其中，所述桨叶根部定位装置Π和浮动夹紧装置Π设置在超声铣削装备平台上，上、下夹板设置在待加工复合材料桨叶两侧，并分别由上、下夹板定位装置安装固定。所述桨叶根部定位装置Ι包括第一定位件201、第一支座202、第一限位块203、第二限位块204、第三限位块205、第一连接件206，所述第一定位件201端部设置在第一支座202上，第三限位块205通过第一连接件206与第一支座连接，第一限位块203、第二限位块204分别设置在第一支座202的侧端，所述桨叶根部定位装置Ι与超声铣削装备平台边缘贴合进行定位和固定，运用设置在第一定位件201上方的弯柄销207、滚花高头螺钉208及压块209对待加工复合材料桨叶根部平面及衬套孔进行定位。所述第一截面定位夹紧装置Ι包括第一上翼面卡板301、第一下翼面卡板302、第二连接件303、第四限位块304、第三连接件305、第五限位块306、第二支座307、第一支撑件308、压紧螺钉309、定位螺栓301、第一底板315，所述第一上翼面卡板301、第一下翼面卡板302上下相对设置，中间留有与桨叶外形相匹配的槽口，第一下翼面卡板302设置在第一底板315上；所述第四限位块304、第五限位块306分别通过第二连接件303、第三连接件305连接到第一底板315上，所述第一支撑件308设置在第二支座307上，并位于第一上翼面卡板301、第一下翼面卡板302端部；所述上翼面卡板301、下翼面卡板302、第一支撑件308运用定位螺栓连接，第一截面定位夹紧装置Ι与超声铣削装备平台边缘贴合进行定位并固定，通过第一截面定位夹紧装置Ι对待加工复合材料桨叶选取的第一截面进行辅助定位。浮动夹紧装置Ι包括第三支座401、支杆、第四连接件403、弯柄销、第二支撑件406、定位螺栓409、压紧螺钉410，所述支杆为若干根，两端通过定位螺栓409固定设置在第三支座401，使得相互平行，所述第三支座401底部安装在超声铣削装备平台上，所述第四连接件403运用弯柄销与第一截面定位夹紧装置Ι进行定位连接，第二支撑件406与设置在第四连接件403上，通过穿过支杆并设置在第四连接件403表面的压紧螺钉实现调整压紧。浮动夹紧装置Π包括第七支座1001、支杆、压紧螺钉1003、T型槽用螺栓1004、螺母1005、定位螺栓1006，其中，所述第七支座1001与支杆之间运用定位螺栓1006连接，第七支座1001运用T型槽用螺栓1004与螺母1005安装在超声铣削装备平台上使得浮动夹紧装置Π可在超声铣削装备平台上按需调整位置，压紧螺钉1003穿过支杆实现调整压紧。所述上、下夹板定位装置包括第三定位件1101、第十二限位块1102、第十三限位块1103、第八连接件1104、弯柄销、T型槽用螺栓1106、螺母1107、弯柄短销1109；所述第十二限位块1102、第十三限位块1103分别设置在第三定位件1101侧边和中部；所述第三定位件1101并运用弯柄短销及螺钉配合第八连接件1104在超声铣削装备平台上进行定位安装，通过设置在第三定位件1101上方的弯柄销对上、下夹板进行定位。所述截面定位夹紧装置、第二截面定位夹紧装置与第一截面定位夹紧装置结构类似，桨叶根部定位装置Π与桨叶根部定位装置Ι结构类似。一种基于所述的复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置的定位方法，其选取桨叶根部衬套孔以及桨叶某截面外型作为定位基准，利用平面加工定位组件对桨叶进行精确定位固定，以及利用钻孔加工定位组件对桨叶进行精确定位固定，进而运用超声铣削装备对桨叶疲劳试验件进行铣削和钻孔。所述利用平面加工定位组件定位固定桨叶进行平面加工过程如下：第一步：利用超声铣削装备平台的边缘作为安装定位基准，将平面加工定位组件安装固定在超声铣削装备的平台上；第二步：将桨叶安装定位在平面加工定位组件上，利用根部定位装置Ι对桨叶进行定位，同时利用第一截面定位夹紧装置与第二截面定位夹紧装置对桨叶进行定位夹紧；第三步：将浮动夹紧装置拧紧，与桨叶上、下表面刚刚贴合为准，对桨叶进行夹紧固定；第四步：启动机床，进行对刀，然后对桨叶进行铣平面加工；第五步：铣削完毕后将桨叶取下，并将平面加工定位组件取下，清理超声铣削装备；所述利用钻孔加工定位组件定位固定桨叶进行钻孔加工过程如下：第一步：利用超声铣削装备平台的边缘作为安装定位基准，将钻孔加工定位组件安装固定在超声铣削装备的平台上；第二步：利用根部定位装置Π对桨叶进行定位，同时利用截面定位夹紧装置对桨叶外形进行定位夹紧；第三步：利用上、下夹板定位装置对上、下夹板进行精确定位；第四步：将浮动夹紧装置Π拧紧，与桨叶上、下表面刚刚贴合为准，对桨叶进行夹紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置，其特征在于，包括均设置在超声铣削装备平台上的平面加工定位组件和钻孔加工定位组件，其中，所述平面加工定位组件包括桨叶根部定位装置Ι、第一截面定位夹紧装置、浮动夹紧装置Ι、第二截面定位夹紧装置，所述桨叶根部定位装置Ι和浮动夹紧装置Ι均设置在超声铣削装备平台上，第一截面定位夹紧装置和第二截面定位夹紧装置分别设置在浮动夹紧装置Ι上，夹持固定待加工复合材料桨叶；所述钻孔加工定位组件包括上夹板、下夹板、桨叶根部定位装置Π、截面定位夹紧装置、浮动夹紧装置Π、上夹板定位装置、下夹板定位装置，其中，所述桨叶根部定位装置Π和浮动夹紧装置Π设置在超声铣削装备平台上，上、下夹板设置在待加工复合材料桨叶两侧，并分别由上、下夹板定位装置安装固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置，其特征在于，包括均设置在超声铣削装备平台上的平面加工定位组件和钻孔加工定位组件，其中，所述平面加工定位组件包括桨叶根部定位装置Ι、第一截面定位夹紧装置、浮动夹紧装置Ι、第二截面定位夹紧装置，所述桨叶根部定位装置Ι和浮动夹紧装置Ι均设置在超声铣削装备平台上，第一截面定位夹紧装置和第二截面定位夹紧装置分别设置在浮动夹紧装置Ι上，夹持固定待加工复合材料桨叶；所述钻孔加工定位组件包括上夹板、下夹板、桨叶根部定位装置Π、截面定位夹紧装置、浮动夹紧装置Π、上夹板定位装置、下夹板定位装置，其中，所述桨叶根部定位装置Π和浮动夹紧装置Π设置在超声铣削装备平台上，上、下夹板设置在待加工复合材料桨叶两侧，并分别由上、下夹板定位装置安装固定。


2.根据权利要求1所述的复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置，其特征在于，所述桨叶根部定位装置Ι包括第一定位件(201)、第一支座(202)、第一限位块(203)、第二限位块(204)、第三限位块(205)、第一连接件(206，)所述第一定位件(201)端部设置在第一支座(202)上，第三限位块(205)通过第一连接件(206)与第一支座连接，第一限位块(203)、第二限位块(204)分别设置在第一支座(202的侧端，所述桨叶根部定位装置Ι与超声铣削装备平台边缘贴合进行定位和固定，运用设置在第一定位件(201)上方的弯柄销(207)、滚花高头螺钉(208)及压块(209)对待加工复合材料桨叶根部平面及衬套孔进行定位。


3.根据权利要求2所述的复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置，其特征在于，所述第一截面定位夹紧装置Ι包括第一上翼面卡板(301)、第一下翼面卡板(302)、第二连接件(303)、第四限位块(304)、第三连接件(305)、第五限位块(306)、第二支座(307)、第一支撑件(308)、压紧螺钉(309)、定位螺栓(301)、第一底板(315)，所述第一上翼面卡板(301)、第一下翼面卡板(302)上下相对设置，中间留有与桨叶外形相匹配的槽口，第一下翼面卡板(302)设置在第一底板(315)上；所述第四限位块(304)、第五限位块(306)分别通过第二连接件(303)、第三连接件(305)连接到第一底板(315)上，所述第一支撑件(308)设置在第二支座(307)上，并位于第一上翼面卡板(301)、第一下翼面卡板(302)端部；所述上翼面卡板(301)、下翼面卡板(302)、第一支撑件(308)运用定位螺栓连接，第一截面定位夹紧装置Ι与超声铣削装备平台边缘贴合进行定位并固定，通过第一截面定位夹紧装置Ι对待加工复合材料桨叶选取的第一截面进行辅助定位。


4.根据权利要求3所述的复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置，其特征在于，浮动夹紧装置Ι包括第三支座(401)、支杆、第四连接件(403)、弯柄销、第二支撑件(406)、定位螺栓(409)、压紧螺钉(410)，所述支杆为若干根，两端通过定位螺栓(409)固定设置在第三支座(401)，使得相互平行，所述第三支座(401底部安装在超声铣削装备平台上，所述第四连接件(403)运用弯柄销与第一截面定位夹紧装置Ι进行定位连接，第二支撑件(406)与设置在第四连接件(403)上，通过穿过支杆并设置在第四连接件(403)表面的压紧螺钉实现调整压紧。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海阳，李丽丽，薄东海，曲才，田子山，张应南，
申请(专利权)人：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23