專利名稱：組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，屬于機(jī)械工程/板料成 形領(lǐng)域。(二)
背景技術(shù)：
蒙皮是構(gòu)成飛機(jī)氣動(dòng)外形的關(guān)鍵零件，其表面質(zhì)量和形狀精度對(duì)飛機(jī)的整 體性能具有重要的影響，并且飛機(jī)蒙皮零件具有外形復(fù)雜多樣、零件種類繁多 等特點(diǎn)。然而目前的成形方式主要采用實(shí)體模具拉伸成形，因此需要給每一個(gè) 蒙皮設(shè)計(jì)拉伸成形模具，實(shí)體模具蒙皮拉伸成形中，零件研制周期約為366小時(shí)，其中模具設(shè)計(jì)制造約為312小時(shí)，涉及制造工裝的部分占據(jù)全部生產(chǎn)的絕大部分時(shí)間，另經(jīng)申請(qǐng)人在大量的研究與實(shí)驗(yàn)過程中所了解，現(xiàn)有技術(shù)中主要存在以下缺陷上述現(xiàn)有專利中存在以下問題1、 使用整體釘身，這不利于釘床整體的保養(yǎng)與修護(hù)，并且在需要改變釘頭 半徑時(shí)，造成不必要的浪費(fèi)。2、 釘床規(guī)模固定化，在需要增大或者減小釘床規(guī)模時(shí)，需要進(jìn)行較大的改動(dòng)。3、 模塊化的設(shè)計(jì)方案不盡合理，仍有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。4、 單元箱體的設(shè)計(jì)分散化，這對(duì)于后續(xù)的裝配調(diào)試，都會(huì)造成很大的不方便。因此，傳統(tǒng)的模具工裝和工藝方法己不適應(yīng)現(xiàn)代飛機(jī)的快速研制和快速投 產(chǎn)或轉(zhuǎn)入批生產(chǎn)的要求。(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，使可重構(gòu)柔性模具單元化、模塊化。通過多個(gè)調(diào)形模塊的拼接、組合，可構(gòu)成不同尺寸 范圍的可重構(gòu)柔性拉伸成形模具。本調(diào)形單元采用直流伺服電機(jī)控制，通過接 受調(diào)形數(shù)據(jù)及指令，控制卡會(huì)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整每個(gè)釘柱的高度，構(gòu)造 蒙皮拉伸成形所需的包絡(luò)曲面，來完成多種蒙皮零件的拉伸成形。本發(fā)明一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，包括釘身裝配單元、連 接單元和箱體單元。其特征在于所述的釘身裝配單元包括可換釘頭，釘柱，調(diào)節(jié)螺桿，推力軸承和聯(lián)軸器。可換釘頭上端為一個(gè)球面，中間為一個(gè)正方形柱體形狀，下端有一個(gè)定位 臺(tái)階，用于與釘柱上端的裝配孔連接。可換釘頭上端直接與彈性墊層接觸，構(gòu) 成包絡(luò)曲面，其可根據(jù)曲面曲率的大小對(duì)釘頭高度以及釘頭半徑進(jìn)行修改、更 換，以適應(yīng)不同的蒙皮曲面成形需求；同時(shí)，通過改變釘頭的高度和尺寸來適 應(yīng)不同柔性模具的需求，可以節(jié)省大量的制造成本。釘柱是一個(gè)正方形柱體結(jié)構(gòu)，是一個(gè)焊接連接部件，有兩個(gè)部分構(gòu)成。上 端是一個(gè)中間掏有裝配孔的正方形柱體，下端與一個(gè)紫銅套(圖中未示)過盈 配合，然后在紫銅套上攻絲，與調(diào)節(jié)螺桿構(gòu)成螺紋運(yùn)動(dòng)副。釘柱的此種分體式 結(jié)構(gòu)便于加工，上下端分別加工完成后，進(jìn)行焊接連接，經(jīng)過熱處理后再整體 加工成形。調(diào)節(jié)螺桿上端是外螺紋，與釘柱下端的內(nèi)螺紋配合。中間有一個(gè)限位平臺(tái)， 下端有兩個(gè)臺(tái)階圓柱，用于與推力軸承配合以及和聯(lián)軸器的連接。推力軸承為外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，用于將調(diào)節(jié)螺桿的Z向力傳遞給連接箱體，避免 電機(jī)承受Z向載荷。聯(lián)軸器連接調(diào)節(jié)螺桿和電機(jī)，電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)， 從而使釘柱能夠上升或下降，調(diào)節(jié)包絡(luò)曲面的形狀。所述的連接單元由連接箱體、側(cè)板和連接螺釘組成，該連接單元連接釘身 裝配單元和箱體單元，同時(shí)承受和傳遞蒙皮拉伸成形過程的Z向載荷。連接箱體采用整體式框架結(jié)構(gòu)，需要在5軸數(shù)控中心上進(jìn)行加工。連接箱 體的上部對(duì)應(yīng)聯(lián)軸器安裝的位置，加工有多級(jí)臺(tái)階孔；為了保證調(diào)節(jié)螺桿和電 機(jī)輸出軸的同軸度，連接箱體的多級(jí)臺(tái)階孔采用一次裝夾定位加工。連接箱體 中部采用整體隔斷式加強(qiáng)方式，即在連接箱體側(cè)壁上，每個(gè)聯(lián)軸器對(duì)應(yīng)的安裝位置橫向鉆孔，以此構(gòu)成了連接箱體中部的整體隔斷式加強(qiáng)方式，這樣即有足 夠的空間來安裝/緊固聯(lián)軸器，又能保證連接箱體的剛度和強(qiáng)度。連接箱體的下 部安裝直流電機(jī)。側(cè)板通過連接螺釘固定在連接箱體外側(cè)，電機(jī)8與調(diào)節(jié)螺桿3配合連接好 后，側(cè)板7與連接螺釘13將連接箱體的側(cè)壁封閉，構(gòu)成一個(gè)整體框架。所述的箱體單元包括電機(jī)、控制器、豎連接板、橫連接板、外框和緊固螺 釘。箱體單元主要是傳遞Z向載荷，以及運(yùn)動(dòng)部件(電機(jī)、控制器)的裝配連 接；其是整個(gè)調(diào)形單元的控制部件。電機(jī)通過聯(lián)軸器和調(diào)節(jié)螺桿連接，其與控制器通過10線扁平電纜進(jìn)行連 接，控制器通過豎連接板和橫連接板與外框進(jìn)行連接固定，豎連接板通過連接 螺釘與橫連接板固定連接。外框與連接箱體連接，傳遞拉伸成形Z向載荷。本發(fā)明一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，其優(yōu)點(diǎn)及功效是調(diào)形單 元獨(dú)立性強(qiáng)、模塊化程度高，易于維護(hù)；連接箱體采用一體化設(shè)計(jì)，能夠很好 的滿足裝配和剛度、強(qiáng)度要求。調(diào)形單元適應(yīng)范圍廣，可更換可換釘頭和調(diào)整 釘身運(yùn)動(dòng)高度形成不同形狀、曲率的包絡(luò)曲面。

-圖1調(diào)形單元結(jié)構(gòu)示意圖 .圖2調(diào)形單元爆炸裝配示意3調(diào)形單元上部分爆炸裝配示意4調(diào)形單元下部爆炸裝配示意5連接箱體結(jié)構(gòu)示意中標(biāo)號(hào)及符號(hào)說明如下I、 可換釘頭；2、釘柱；3、調(diào)節(jié)螺桿；4、推力軸承；5、聯(lián)軸器； 6、連接箱體；7、側(cè)板；8、電機(jī)；9、控制器；10、豎連接板；II、 橫連接板；12、外框；13、連接螺釘；14、緊固螺釘； 61、多級(jí)臺(tái)階孔；62整體式加強(qiáng)筋。具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，分成3個(gè)主要部分構(gòu)成， 分別為釘身裝配單元、連接單元和箱體單元，其爆炸式裝配圖如圖2所示。其 中連接單元是調(diào)形單元的關(guān)鍵部件。釘身裝配單元和箱伴單元分別與其進(jìn)行裝 配連接。下面進(jìn)行具體的描述。如圖2所示，釘身裝配單元包括可換釘頭l，釘柱2，調(diào)節(jié)螺桿3，推力軸 承4和聯(lián)軸器5?？蓳Q釘頭1上端為一個(gè)球面，中間為一個(gè)正方形柱體形狀，下端有一個(gè)定 位臺(tái)階，用于與釘柱上端的裝配孔連接?？蓳Q釘頭1上端直接與彈性墊層接觸， 構(gòu)成包絡(luò)曲面，其可根據(jù)曲面曲率的大小對(duì)釘頭高度以及釘頭半徑進(jìn)行修改、 更換，以適應(yīng)不同的蒙皮曲面成形需求；同時(shí)，通過改變釘頭的高度和尺寸來 適應(yīng)不同柔性模具的需求，可以節(jié)省大量的制造成本。釘柱2是一個(gè)正方形柱體結(jié)構(gòu)，是一個(gè)焊接連接部件，有兩個(gè)部分構(gòu)成。 上端是一個(gè)中間掏有裝配孔的正方形柱體，該裝配孔的內(nèi)部孔徑為①20mra;下 端有一個(gè)①22mm的通孔，其與外徑為①22mm的紫銅套(圖中未示)過盈配合， 然后在紫銅套上攻絲，為M16X1.5mm的細(xì)牙螺紋，與調(diào)節(jié)螺桿構(gòu)成螺紋運(yùn)動(dòng)副。 釘柱的此種分體式結(jié)構(gòu)便于加工，上下端分別加工完成后，進(jìn)行焊接連接，經(jīng) 過熱處理后再整體加工成形。調(diào)節(jié)螺桿3上端是外螺紋，與釘柱2下端的內(nèi)螺紋配合。中間有一個(gè)限位 平臺(tái)，下端有兩個(gè)臺(tái)階圓柱，用于與推力軸承4配合以及和聯(lián)軸器5的連接。推力軸承4為外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，用于將調(diào)節(jié)螺桿的Z向力傳遞給連接箱體，避 免電機(jī)承受Z向載荷。聯(lián)軸器5將調(diào)節(jié)螺桿3和電機(jī)8進(jìn)行連接，電機(jī)8輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng) 調(diào)節(jié)螺桿3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使釘柱2能夠上升或下降，調(diào)節(jié)包絡(luò)曲面的形狀釘柱2是一個(gè)焊接連接部件，上下兩個(gè)部分單獨(dú)加工，焊接連接后，經(jīng)過 調(diào)質(zhì)熱處理，再整體加工外部形狀。調(diào)節(jié)螺桿3是一個(gè)多臺(tái)階的運(yùn)動(dòng)零件，其上端為M16X1. 5mm的細(xì)牙螺紋， 與釘柱2的紫銅套內(nèi)螺紋構(gòu)成螺紋運(yùn)動(dòng)副。通過調(diào)節(jié)螺桿3的旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)釘柱2進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)螺桿3的下端為一個(gè)3級(jí)臺(tái)階軸，從下至上分別與聯(lián)軸 器5配合、推力軸承4配合。在連接箱體6的上端有與調(diào)節(jié)螺桿3對(duì)應(yīng)的臺(tái)階 孔，調(diào)節(jié)螺桿所承受的拉伸成形Z向載荷通過推力軸承4傳遞給連接箱體6， 而避免通過聯(lián)軸器5傳遞給電機(jī)8，造成控制單元的損害。所述的連接單元由連接箱體6、側(cè)板7和連接螺釘13組成，該連接單元連 接釘身裝配單元和箱體單元，同時(shí)承受和傳遞蒙皮拉伸成形過程的Z向載荷。連接箱體采用整體式框架結(jié)構(gòu)，需要在5軸數(shù)控中心上進(jìn)行加工。連接箱 體的上部對(duì)應(yīng)聯(lián)軸器安裝的位置，加工有多級(jí)臺(tái)階孔61;為了保證調(diào)節(jié)螺桿3 和電機(jī)8輸出軸的同軸度，連接箱體6的多級(jí)臺(tái)階孔61采用一次裝夾定位加工。 連接箱體6中部采用整體隔斷式加強(qiáng)方式，即連接箱體的框架內(nèi)部，加工有整 體式加強(qiáng)筋62，即在連接箱體側(cè)壁上，每個(gè)聯(lián)軸器對(duì)應(yīng)的安裝位置橫向鉆孔。 由于連接箱體6是一個(gè)整體部件，它需要連接釘身裝配單元和箱體單元，又需 要承受蒙皮拉形時(shí)的Z向載荷。其設(shè)計(jì)要求體積小，強(qiáng)度高，便于裝配。因此 在聯(lián)軸器裝配空間，采取整體隔斷式加強(qiáng)方式，設(shè)計(jì)了 5組整體式加強(qiáng)筋62(如 圖5所示)，既能保證聯(lián)軸器的順利裝配，又能保證連接箱體的整體強(qiáng)度。連接 箱體的下部安裝直流電機(jī)。如圖4所示，電機(jī)通過連接螺釘13與連接箱體6固定，并通過聯(lián)軸器5 將電機(jī)輸出軸與調(diào)節(jié)螺桿3配合，通過電機(jī)輸出軸的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿3的同 步運(yùn)動(dòng)。電機(jī)8與調(diào)節(jié)螺桿3配合連接好后，側(cè)板7與連接螺釘13將連接箱體的側(cè) 壁封閉，構(gòu)成一個(gè)整體框架。所述的箱體單元包括電機(jī)8、控制器9、豎連接板IO、橫連接板ll、外框 12和緊固螺釘14。箱體單元主要是傳遞Z向載荷，以及運(yùn)動(dòng)部件(電機(jī)、控制 器)的裝配連接；其是整個(gè)調(diào)形單元的控制部件。電機(jī)8通過聯(lián)軸器5和調(diào)節(jié)螺桿3連接，其與控制器通過10線扁平電纜進(jìn) 行連接，控制器通過豎連接板IO和橫連接板11與外框12進(jìn)行連接固定。如圖 2所示，箱體單元中共有8個(gè)控制器9，分別控制8個(gè)電機(jī)8，在箱體單元的裝 配中，由豎連接板10上下兩側(cè)共裝配4個(gè)控制器9，兩塊豎連接板10就裝配8 個(gè)控制器9。豎連接板9通過連接螺釘13與橫連接板11固定連接。外框12通過3個(gè)連接螺釘13與連接箱體6固定，承受并傳遞由可換釘頭1傳遞下來的拉 伸成形Z向載荷。橫連接板11也通過4個(gè)緊固螺釘14與外框相連。本發(fā)明一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，總的裝配過程為先裝配調(diào) 形單元的下部分，如圖4所示。再將釘身單元裝配好，釘身單元通過聯(lián)軸器5 與電機(jī)輸出軸相連，構(gòu)成一個(gè)整體框架。裝配完成后再將側(cè)板7進(jìn)行封閉裝配。 整個(gè)裝配過程得以完成。
權(quán)利要求
1、一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，包括釘身裝配單元、連接單元和箱體單元；其特征在于該釘身裝配單元包括可換釘頭，釘柱，調(diào)節(jié)螺桿，推力軸承和聯(lián)軸器；該可換釘頭上端為一個(gè)球面，中間為一個(gè)正方形柱體形狀，下端有一個(gè)定位臺(tái)階，用于與釘柱上端的裝配孔連接；該釘柱是一個(gè)正方形柱體結(jié)構(gòu)，是一個(gè)焊接連接部件，有兩個(gè)部分構(gòu)成，上端是一個(gè)中間掏有裝配孔的正方形柱體，下端與一個(gè)紫銅套過盈配合，然后在紫銅套上攻絲，與調(diào)節(jié)螺桿構(gòu)成螺紋運(yùn)動(dòng)副；該調(diào)節(jié)螺桿上端是外螺紋，與釘柱下端的內(nèi)螺紋配合，中間有一個(gè)限位平臺(tái)，下端有兩個(gè)臺(tái)階圓柱，用于與推力軸承配合以及和聯(lián)軸器的連接；該聯(lián)軸器連接調(diào)節(jié)螺桿和電機(jī)；該連接單元由連接箱體、側(cè)板和連接螺釘組成，該連接單元連接釘身裝配單元和箱體單元，同時(shí)承受和傳遞蒙皮拉伸成形過程的Z向載荷；該連接箱體采用整體式框架結(jié)構(gòu)，需要在5軸數(shù)控中心上進(jìn)行加工；連接箱體的上部對(duì)應(yīng)聯(lián)軸器安裝的位置，加工有多級(jí)臺(tái)階孔；連接箱體中部采用整體隔斷式加強(qiáng)方式，即在連接箱體側(cè)壁上，每個(gè)聯(lián)軸器對(duì)應(yīng)的安裝位置橫向鉆孔；連接箱體的下部安裝直流電機(jī)；該側(cè)板通過連接螺釘固定在連接箱體外側(cè)，電機(jī)與調(diào)節(jié)螺桿配合連接好后，側(cè)板與連接螺釘將連接箱體的側(cè)壁封閉，構(gòu)成一個(gè)整體框架；該箱體單元包括電機(jī)、控制器、豎連接板、橫連接板、外框和緊固螺釘；箱體單元主要是傳遞Z向載荷，以及運(yùn)動(dòng)部件的裝配連接；其是整個(gè)調(diào)形單元的控制部件；該電機(jī)通過聯(lián)軸器和調(diào)節(jié)螺桿連接，其與控制器通過10線扁平電纜進(jìn)行連接，控制器通過豎連接板和橫連接板與外框進(jìn)行連接固定，豎連接板通過連接螺釘與橫連接板固定連接；外框與連接箱體連接，傳遞拉伸成形Z向載荷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，其特征在于: 該電機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使釘柱上升或下降，調(diào)節(jié)包絡(luò)曲面 的形狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，其特征在 于該連接箱體的多級(jí)臺(tái)階孔采用一次裝夾定位加工，以保證調(diào)節(jié)螺桿和電機(jī) 的輸出軸同軸度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，其特征在 于該整體隔斷式加強(qiáng)設(shè)計(jì)方式，既方便裝配，又能保證連接箱體的整體剛度 和強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，包括釘身裝配單元、連接單元和箱體單元；該釘身裝配單元包括可換釘頭，釘柱，調(diào)節(jié)螺桿，推力軸承和聯(lián)軸器；該連接單元由連接箱體、側(cè)板和連接螺釘組成，該連接單元連接釘身裝配單元和箱體單元；該箱體單元包括電機(jī)、控制器、豎連接板、橫連接板、外框和緊固螺釘。本發(fā)明一種組合式可重構(gòu)柔性模具的調(diào)形單元，調(diào)形單元獨(dú)立性強(qiáng)、模塊化程度高，易于維護(hù)；連接箱體采用一體化設(shè)計(jì)，能夠很好的滿足裝配和剛度、強(qiáng)度要求。調(diào)形單元適應(yīng)范圍廣，可更換可換釘頭和調(diào)整釘身運(yùn)動(dòng)高度形成不同形狀、曲率的包絡(luò)曲面。
文檔編號(hào)B21D37/00GK101219454SQ200810056660
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者李東升, 雁 秦, 羅紅宇, 麗 陳, 源 黃 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)