一種打孔裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種打孔裝置。所述的裝置中的定位擋板固定于光學(xué)平臺(tái)上。結(jié)構(gòu)相同的打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ?qū)ΨQ設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)上,打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ中的平移臺(tái)分別與光學(xué)平臺(tái)固定連接。打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ中的平移臺(tái)上固定連接有主軸座,主軸與主軸座固定連接,彈簧夾頭安裝在主軸上,鉆頭安裝在彈簧夾頭上。平移臺(tái)Ⅲ與光學(xué)平臺(tái)固定連接,所述的轉(zhuǎn)接件固定在平移臺(tái)Ⅲ上,轉(zhuǎn)接件上固定設(shè)置有夾具。本發(fā)明尤其適用于對任意對稱或非對稱結(jié)構(gòu)、且材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料的工件進(jìn)行制孔。本發(fā)明避免了打孔出口處出現(xiàn)毛刺、撕裂和分層的問題,不僅可完成高質(zhì)量單孔的制作,而且能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量臺(tái)階孔的制作。本發(fā)明操作簡單,制作成本低,生產(chǎn)效率高。
【專利說明】
一種打孔裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于制孔技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種打孔裝置,能夠用于碳纖維復(fù)合材料的制孔。
【背景技術(shù)】
[0002]由于碳纖維復(fù)合材料(CFRP)具有比強(qiáng)度高、比剛度大、可顯著降低航空航天器的重量,可設(shè)計(jì)性強(qiáng)及良好的抗疲勞性能和耐腐蝕性等其他傳統(tǒng)材料不可比擬的優(yōu)越性質(zhì),因此在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。復(fù)合材料在飛機(jī)上的用量和應(yīng)用部位已成為衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)性的重要指標(biāo)之一。目前復(fù)合材料不僅在大飛機(jī)制造上得到廣泛應(yīng)用,而且在各型號(hào)無人機(jī)制造上的應(yīng)用也呈快速增長趨勢。
[0003]在碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的連接中,機(jī)械連接是最主要的連接形式,而孔加工由于數(shù)量多、難度大是碳纖維復(fù)合材料后加工中極為重要的工序。其質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到碳纖維復(fù)合材料制件,以致整個(gè)飛機(jī)的質(zhì)量。連接孔的加工質(zhì)量直接關(guān)系到飛機(jī)的裝配質(zhì)量和飛機(jī)壽命。由于碳纖維復(fù)合材料是非均質(zhì)和各向異性的,且碳纖維的硬度很高,所以復(fù)合材料的機(jī)械加工與金屬材料有著本質(zhì)的區(qū)別,因此在復(fù)合材料制孔時(shí)采用傳統(tǒng)的鉆削金屬的方法將產(chǎn)生較多的問題。制孔時(shí)任何質(zhì)量問題都會(huì)形成產(chǎn)品的缺陷,導(dǎo)致零件報(bào)廢。據(jù)統(tǒng)計(jì),飛機(jī)在最后組裝時(shí),制孔不合格率要占全部復(fù)合材料零件報(bào)廢率的60%以上。
[0004]在碳纖維復(fù)合材料制孔過程中,軸向力的大小直接影響制孔質(zhì)量,是造成孔壁周圍材料分層,孔入、出口撕裂,毛刺等重大缺陷的主要因素。采用高的主軸轉(zhuǎn)速和低的進(jìn)給速度有利于減小軸向力,但是這要么對機(jī)床提出更高的要求,要么會(huì)降低加工效率。
[0005]在制孔過程中,隨著切削深度增加,材料未切削厚度減小,碳纖維復(fù)合材料的臨界軸向力也隨之下降,當(dāng)制孔產(chǎn)生的軸向力超過其臨界軸向力時(shí),將在孔的出口側(cè)出現(xiàn)分層等加工缺陷,出口處殘留較多未切斷的纖維毛刺,斷口處的加工質(zhì)量比較粗糙,有一些纖維裸露在孔邊緣附近,此外,過大的軸向力還導(dǎo)致了出口撕裂缺陷的產(chǎn)生。通常,碳纖維復(fù)合材料的毛刺缺陷可以通過銼刀或者進(jìn)一步鉸孔消除,然而,撕裂和分層缺陷更為嚴(yán)重,一旦出現(xiàn),幾乎無法修復(fù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中在碳纖維復(fù)合材料制孔出口處出現(xiàn)毛刺、撕裂和分層的問題,本發(fā)明提供一種打孔裝置,能夠用于碳纖維復(fù)合材料的制孔。
[0007]本發(fā)明的一種打孔裝置,其特點(diǎn)是,所述的裝置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件、工件調(diào)整部件、定位擋板和光學(xué)平臺(tái),所述的打孔部件I包括鉆頭1、彈簧夾頭1、主軸1、主軸座I和平移臺(tái)I,所述的打孔部件π包括鉆頭Π、彈簧夾頭Π、主軸Π、主軸座Π和平移臺(tái)Π,所述的工件調(diào)整部件包括夾具、轉(zhuǎn)接件和平移臺(tái)m。其連接關(guān)系是,定位擋板固定于光學(xué)平臺(tái)上。結(jié)構(gòu)相同的打孔部件1、打孔部件Π對稱設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)上,打孔部件I中的平移臺(tái)1、打孔部件Π的平移臺(tái)Π分別與光學(xué)平臺(tái)固定連接,平移臺(tái)1、平移臺(tái)Π的一邊分別與定位擋板的內(nèi)邊重合。平移臺(tái)I與平移臺(tái)Π連線的中點(diǎn)設(shè)置有具有三維平移功能的平移臺(tái)m,平移臺(tái)m與光學(xué)平臺(tái)固定連接。所述的平移臺(tái)I上固定連接有主軸座I,主軸I與主軸座I固定連接,彈簧夾頭I安裝在主軸I上,鉆頭I安裝在彈簧夾頭I上。所述的平移臺(tái)π上固定連接有主軸座π,主軸π與主軸座π固定連接,彈簧夾頭π安裝在主軸π上,鉆頭π安裝在彈簧夾頭π上。所述的轉(zhuǎn)接件固定在平移臺(tái)m上,轉(zhuǎn)接件上固定設(shè)置有夾具(12),待制孔工件固定在夾具上。
[0008]所述的鉆頭I與鉆頭Π為同軸心設(shè)置。
[0009]所述的主軸I與主軸Π采用氣動(dòng)或電動(dòng)主軸中的一種。
[0010]本發(fā)明尤其適用于對任意對稱或非對稱結(jié)構(gòu)、且材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料的工件進(jìn)行制孔。
[0011]本發(fā)明的打孔裝置的有益效果是,本發(fā)明避免了碳纖維復(fù)合材料打孔出口處出現(xiàn)毛刺、撕裂和分層的問題。本發(fā)明不僅可以完成對任意對稱或非對稱結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行高質(zhì)量單孔的制作,而且能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量臺(tái)階孔的制作。本發(fā)明操作簡單方便,制作成本低,生產(chǎn)效率高。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明打孔裝置的俯視圖;
圖中1.鉆頭I 2.彈簧夾頭I 3.主軸I 4.主軸座I 5.平移臺(tái)I 6.鉆頭Π
7.彈簧夾頭Π 8.主軸Π 9.主軸座Π 10.平移臺(tái)Π 11.工件12.夾具13.轉(zhuǎn)接件14.平移臺(tái)m 15.定位擋板16.光學(xué)平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014]實(shí)施例1
圖1為本發(fā)明打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,圖2為本發(fā)明打孔裝置的俯視圖。在圖1、圖2中,本發(fā)明的打孔裝置包括所述的裝置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件11、工件調(diào)整部件、定位擋板15和光學(xué)平臺(tái)16,所述的打孔部件I包括鉆頭I1、彈簧夾頭12、主軸13、主軸座14和平移臺(tái)15,所述的打孔部件Π包括鉆頭Π 6、彈簧夾頭Π7、主軸Π(8)、主軸座Π 9和平移臺(tái)Π10,所述的工件調(diào)整部件包括夾具12、轉(zhuǎn)接件13和平移臺(tái)ΙΠ14。其連接關(guān)系是,定位擋板15固定于光學(xué)平臺(tái)16上。結(jié)構(gòu)相同的打孔部件1、打孔部件Π對稱設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)16上,打孔部件I中的平移臺(tái)15、打孔部件Π的平移臺(tái)Π 10分別與光學(xué)平臺(tái)16固定連接,平移臺(tái)15、平移臺(tái)Π 10的一邊分別與定位擋板15的內(nèi)邊重合。平移臺(tái)15與平移臺(tái)Π 10連線的中點(diǎn)設(shè)置有具有三維平移功能的平移臺(tái)ΙΠ14,平移臺(tái)ΙΠ14與光學(xué)平臺(tái)16固定連接。所述的平移臺(tái)15上固定連接有主軸座14,主軸13與主軸座14固定連接,彈簧夾頭12安裝在主軸13上,鉆頭Il安裝在彈簧夾頭12上。所述的平移臺(tái)Π 10上固定連接有主軸座Π 9,主軸Π 8與主軸座Π 9固定連接,彈簧夾頭Π7安裝在主軸Π8上,鉆頭Π (6)安裝在彈簧夾頭Π 7上。所述的轉(zhuǎn)接件13固定在平移臺(tái)ΙΠ14上,轉(zhuǎn)接件13上固定設(shè)置有夾具12,待制孔工件11固定在夾具12上。
[0015]所述的鉆頭Il與鉆頭Π 6為同軸心設(shè)置。
[0016]所述的主軸13與主軸Π8均采用氣動(dòng)主軸。
[0017]本發(fā)明尤其適用于對任意對稱或非對稱結(jié)構(gòu)、且材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料的工件11進(jìn)tx制孔。
[0018]本發(fā)明的打孔裝置的具體操作過程為:首先將結(jié)構(gòu)規(guī)則或異形的工件11固定在恰當(dāng)?shù)膴A具上。調(diào)整平移臺(tái)ΙΠ14使工件11制孔處與鉆頭Il位置一致,設(shè)置平移臺(tái)15行程為2/3孔深,開啟打孔部件I進(jìn)行制孔,完成后退出打孔部件I。再設(shè)置平移臺(tái)Π 10行程為1/2孔深,開啟打孔部件Π進(jìn)行制孔直至通孔后退出打孔部件Π即完成碳纖維復(fù)合材料高質(zhì)量制孔。
[0019]在碳纖維復(fù)合材料上制備臺(tái)階孔時(shí)只需將上述制孔過程中的鉆頭Il安裝較小孔鉆頭,設(shè)置平移臺(tái)15行程為小直徑孔深;將上述制孔過程中的鉆頭Π 6安裝較大孔鉆頭,設(shè)置平移臺(tái)Π 10行程為大直徑孔深即可制備出滿足條件的高質(zhì)量臺(tái)階孔。
[0020]實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同,不同之處是,所述的主軸13與主軸Π 8均采用電動(dòng)主軸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種打孔裝置,其特征在于:所述的裝置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件(11)、工件調(diào)整部件、定位擋板(15)和光學(xué)平臺(tái)(16),所述的打孔部件I包括鉆頭1(1)、彈簧夾頭I(2)、主軸1(3)、主軸座1(4)和平移臺(tái)1(5),所述的打孔部件Π包括鉆頭Π (6)、彈簧夾頭Π(7 )、主軸Π (8 )、主軸座Π (9 )和平移臺(tái)Π (1 ),所述的工件調(diào)整部件包括夾具(12)、轉(zhuǎn)接件(13)和平移臺(tái)ΠΚ14),其連接關(guān)系是,定位擋板(15)固定于光學(xué)平臺(tái)(16)上;結(jié)構(gòu)相同的打孔部件1、打孔部件Π對稱設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)(16)上,打孔部件I中的平移臺(tái)1(5)、打孔部件Π的平移臺(tái)Π (10)分別與光學(xué)平臺(tái)(16)固定連接,平移臺(tái)1(5)、平移臺(tái)Π (10)的一邊分別與定位擋板(15)的內(nèi)邊重合;平移臺(tái)1(5)與平移臺(tái)Π (10)連線的中點(diǎn)設(shè)置有具有三維平移功能的平移臺(tái)ΠΚ14),平移臺(tái)ΠΚ14)與光學(xué)平臺(tái)(16)固定連接;所述的平移臺(tái)1(5)上固定連接有主軸座1(4),主軸1(3)與主軸座1(4)固定連接,彈簧夾頭1(2)安裝在主軸1(3)上,鉆頭1( I)安裝在彈簧夾頭1(2)上;所述的平移臺(tái)Π( 10)上固定連接有主軸座Π (9),主軸Π (8)與主軸座Π (9)固定連接,彈簧夾頭Π (7)安裝在主軸Π (8)上,鉆頭Π (6)安裝在彈簧夾頭Π (7)上;所述的轉(zhuǎn)接件(13)固定在平移臺(tái)ΠΚ14)上,轉(zhuǎn)接件(13)上固定設(shè)置有夾具(12),待制孔工件(11)固定在夾具(12)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打孔裝置,其特征在于:所述的鉆頭I(I)與鉆頭Π(6)為同軸心設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打孔裝置,其特征在于:所述的主軸1(3)與主軸Π(8)采用氣動(dòng)或電動(dòng)主軸中的一種。
【文檔編號(hào)】B26F1/16GK106042050SQ201610385154
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】蘇琳, 初巧妹, 呂東喜, 游峰, 李芳 , 李娃, 馮建鴻, 黃勇, 李波, 張占文
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心