一种用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具制造技术

本发明专利技术涉及复合材料异型筒制造加工技术领域，具体为一种用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，包括芯轴主体段、靶标段和夹持段，芯轴主体段为空心结构，靶标段一部分内置于与芯轴主体段的空心结构处，并与芯轴主体段焊接相连，靶标段的外伸段中部设置有均匀分布的用于埋入激光定位仪用激光靶标的靶标固定孔，夹持段与靶标段焊接相连。本发明专利技术提出了一种用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，不需要采用激光跟踪仪或机械臂进行激光靶标的三维坐标确定，解决现有的模具的灵活性不高，并且需要反复对靶标进行坐标定位，效率低下等问题，节约资源。节约资源。节约资源。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具


[0001]本专利技术涉及复合材料异型筒制造加工
，具体为一种用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具。

技术介绍

[0002]碳纤维复合材料因其比强度、比模量高，可设计性强、抗疲劳性、耐腐蚀性高，以及便于大面积整体化成型等优点，在航空航天、汽车等领域有着非常广阔的应用前景。
[0003]复合材料异型筒类产品在航天上有大量应用需求，主要用于飞行器舱体和发射筒等部位，目前复合材料异型筒类产品主要采用碳纤维预浸料手工或自动铺贴的方式，其中手工铺贴的方式因其设备要求不高、价格低、场地小、操作简单等优势而得到大量推广应用。预浸料铺贴过程中，设计提供的复合材料零件数模和其成型模具具有相同的设计坐标系，并在相同坐标系下得出模具上每个激光靶标的三维坐标，实现激光铺层定位仪的铺层轨迹、拼缝位置和边界的投影，从而保证手工铺贴的准确性，因此复合材料异型筒类产品对模具的要求较高。
[0004]目前，复合材料用模具的靶标设计过程中，采用随机排布固定靶标的方式，然后通过激光跟踪仪等设备对每个靶标进行三维坐标定位；若需要重新排版靶标位置则需重新加工靶标孔并重新进行靶标定位，流程非常繁琐，因此传统复合材料铺贴用模具的灵活性不高，并且需要反复对靶标进行坐标定位，效率低下，这是个亟需解决的问题。
[0005]专利号为CN111284033A的中国专利申请了一种用于风电叶片制造的激光投影定位系统及方法，该专利技术中用于风电叶片制造的激光投影定位系统的主要技术方案为：叶片模具；靶标组件，包括多个直径尺寸不同的靶标和固定在叶片模具上的多个靶座，每一个靶座上均设置有一个与靶标相配合的靶标孔，每一个靶标孔的直径尺寸与相对应的靶标的直径尺寸相同；多个激光投影仪，设置在叶片模具的上方并与叶片模具有相对应位置要求，多个激光投影仪之间并排设置并相互串联；计算机，与其中一个或多个激光投影仪使用RS485和以太网接口连接；计算机中存储靶标坐标文件和投影文件，靶标坐标文件用于确认靶标坐标在校验均方根偏差标准，投影文件用于定义激光投影仪工作时的投影轮廓。该方法需要采用传统的靶标定位方式进行靶标孔定位，过程较繁琐。
[0006]专利号为CN114638065A的中国专利申请了一种复合材料筒体结构成型模具的标定校验方法及装置，该专利技术采用定位变换操作，先将零件成型模具的旋转轴变换到与零件成型模具的设计坐标系的X轴重合，且将零件成型模具安装轴的端面圆心变换到与零件成型模具的设计坐标系的原点重合。使得采用跟随零件成型模具一起经过定位变换的靶标点进行零件成型模具的位置和姿态标定时，沿加工坐标系X、Y、Z三个方向的平移量中有两个数值为零，且绕加工坐标系X、Y、Z三个方向的旋转量中有两个数值为零。该方案主要应用于复合材料筒类产品自动铺丝过程，且不是直接定位标定的方法。
[0007]因此，就如何解决复合材料异型筒铺贴模具定位效率低、灵活性不高的问题，是当前的一个急需解决和研究的话题。

技术实现思路

[0008]异型筒类复合材料采用预浸料进行手工铺贴成型，铺贴前，需要在模具上安装激光靶标并且需要精准测量每个靶标的三维坐标，用于激光铺层定位仪进行铺层轨迹及边界投影，从而便于预浸料按既定投影线铺贴；此外，铺贴过程中，由于产品为异型筒类结构，产品在调整厚度、预浸料拼缝位置后，往往需要重新设置靶标位置；且在铺贴过程中，复材筒需要旋转铺贴，每个投影面至少保证6个以上的激光靶标，才能保证投影的准确性。传统模具靶标设计过程中，采用随机排布固定靶标的方式，并通过激光跟踪仪等设备对每个靶标进行三维坐标定位，若需要重新排版靶标位置则需重新加工靶标孔，流程非常繁琐，因此传统铺贴用模具的灵活性不高，并且需要反复对靶标进行坐标定位，效率低下，这是个亟需解决的问题。
[0009]因此，本专利技术提出了一种用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，解决现有的模具的灵活性不高，并且需要反复对靶标进行坐标定位，效率低下等问题。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，其特征在于，所述的模具包括芯轴主体段、靶标段和夹持段，主体段两端是靶标段，靶标段外侧是夹持段，靶标段上沿圆周均布靶标固定孔。
[0012]所述的芯轴主体段为空心结构，所述的靶标段一部分内置于与芯轴主体段的空心结构处，并与芯轴主体段焊接相连，所述的夹持段与靶标段焊接相连，靶标段的直径小于芯轴主体段直径。
[0013]所述的芯轴主体段为不规则结构，由圆筒段和帽盖组成，圆筒段和帽盖间采用一体加工或者焊接的方式进行连接，圆筒段内径为300～500mm，外径为320～520mm，芯轴主体段长1000～3000mm。
[0014]所述的靶标段长度为30～40mm，半径为295～495mm，其中内置于芯轴主体段圆筒中的部位长度为14～18mm，外伸段的长度为22～26mm。
[0015]所述的靶标段的外伸段中部设置有均匀分布的用于埋入激光定位仪用激光靶标的靶标固定孔，每个激光靶标固定孔的三维坐标可根据模具尺寸直接确定，激光靶标固定孔的直径为5～7mm，深度为8～10mm。
[0016]所述的靶标段的激光靶标固定孔的数量为18～30个，相邻激光靶标固定孔之间的角度间距相等，角度为12
°
～25
°
，激光靶标固定孔实际装置激光靶标的位置可为非均匀分布，数量可根据复合材料发射筒预浸料铺贴厚度、层数和拼缝数量进行设置调节。
[0017]所述的靶标固定孔以靶标段左侧端面圆心为坐标原点确认三维坐标，其中左侧的每个靶标固定孔的三维坐标为(a/2，Yi，Zi)，右侧的每个靶标固定孔的三维坐标为(L+a，Yi，Zi)，其中a为靶标段外伸段的长度，L为芯轴主体段长度，Yi＝R*cos(anglePi)，Zi＝R*sin(anglePi)，R为靶标段的半径，anglePi为每个靶标孔的相对角度。
[0018]所述的夹持段是直径为90～120mm，长度为200～250mm的圆柱结构，两个圆端面设置有便于机床装夹固定的圆槽，圆槽的直径为5～10mm，深度为10～20mm。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1、提高模具定位效率，传统模具定位还需要采用激光跟踪仪或机械臂进行靶标孔坐标的确定，其过程较为繁琐，且定位精度受定位仪器和模具复杂程度的影响，而本专利技术不
需要采用激光跟踪仪或机械臂进行激光靶标的三维坐标确定，能显著提高效率，节约资源。
[0021]2、靶标孔的坐标直接根据模具尺寸相关信息计算得出，其坐标值可靠且精度高。
[0022]3、模具各个面设置有一定数量均匀分布的靶标孔，能保证激光定位仪工作时，激光扫描面分布有6个以上的靶标固定孔，便于激光投影出准确的复合材料铺层轮廓线。
[0023]4、能准确辅助激光铺层投影仪找出异形结构的筒类复合材料产品铺贴后拼缝接头位置，解决该类产品的拼缝位置经过预压实后，难以找到拼缝接头的问题。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，其特征在于，所述的模具包括芯轴主体段、靶标段和夹持段，主体段两端是靶标段，靶标段外侧是夹持段，靶标段上沿圆周均布靶标固定孔。2.根据权利要求1所述的用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，其特征在于，所述的芯轴主体段为空心结构，所述的靶标段一部分内置于与芯轴主体段的空心结构处，并与芯轴主体段焊接相连，所述的夹持段与靶标段焊接相连，靶标段的直径小于芯轴主体段直径。3.根据权利要求1所述的用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，其特征在于，所述的芯轴主体段为不规则结构，由圆筒段和帽盖组成，圆筒段和帽盖间采用一体加工或者焊接的方式进行连接，圆筒段内径为300～500mm，外径为320～520mm，芯轴主体段长1000～3000mm。4.根据权利要求1所述的用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，其特征在于，所述的靶标段长度为30～40mm，半径为295～495mm，其中内置于芯轴主体段圆筒中的部位长度为14～18mm，外伸段的长度为22～26mm。5.根据权利要求3所述的用于铺贴复合材料异型筒的辅助定位模具，其特征在于，所述的靶标段的外伸段中部设置有均匀分布的用于埋入激光定位仪用激光靶标的靶标固定孔，每个激光靶标固定孔的三维坐标可根据模具尺寸直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小波，宋绍翠，胡翠，付锡彪，黄斌，
申请(专利权)人：贵州航天风华精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：