一種真空輔助定位裝置及定位方法與流程

2023-06-03 07:59:21

本發明涉及複合材料製造領域，尤其適用於採用共固化、共膠接或二次膠接工藝製造的，對次級零件有精確定位要求的整體化零(組)件的製造，特別是一種真空輔助定位裝置及定位方法。

背景技術：

比強度、比模量高，耐腐蝕，可設計性強是複合材料的突出優勢。得益於此，複合材料的應用範圍不斷拓展，由航空，航天等國防領域逐步延伸至汽車製造，船舶製造，體育用品等民用領域。

隨著複合材料應用範圍的不斷擴大，零(組)件的結構形式也日趨複雜。除傳統的層壓類，蜂窩(泡沫)夾芯類零件外，採用共固化，共膠接或二次膠接等工藝製造的，集多個次級零件於一體的整體化組件正逐步受到設計人員的青睞。

整體化組件一般以一個次級零件為主體，通過共固化，共膠接或二次膠接等工藝方法將其餘次級零件連接在基體零件上，構成一個組件。採用此種結構形式，能夠大幅減少連接件、緊固件的數量，降低產品重量，除此之外，還能夠大幅提升產品的力學性能，簡化連接關係，縮短裝配周期。因此，整體化已經成為複合材料零(組)件的發展趨勢。

整體化組件需要按照要求，將各次級零件準確的裝配在基體零件上。一般對各次級零件的位置度都有較為嚴苛的要求。整體化組件的製造流程較為複雜，生產周期較長，如何保證各次級零件的位置度在整個製造流程內均能滿足設計要求，是整體化組件的技術關鍵點。因此，一種能夠將次級零件準確定位在基體零件上，簡單，可靠，安裝、拆除方便的定位裝置對整體化組件的製造而言，意義重大。

技術實現要素：

本發明設計了一種真空輔助定位裝置，本裝置結構簡單，通過抽真空或注入一定量壓縮空氣的方式，實現內埋式圓柱形定位銷釘在鎖緊和解鎖兩種狀態間的轉換。使用方便。本裝置能夠解決次級零件的準確定位問題，且長期使用不易變形。

本發明的技術方案如下：一種真空輔助定位裝置，包括工裝主體、定位芯模、定位銷釘，定位芯模上與工裝主體設有相對應的圓形定位孔，工裝主體與定位芯模的接觸面設有一個矩形嵌塊，矩形嵌塊上設有與定位芯模相對應的圓形定位孔，在每個圓形定位孔內均鑲嵌有同心圓環襯套，在每個圓形定位孔的下方設有1個導氣凹槽，在每個導氣凹槽的側壁上設有有1個圓形導氣孔，圓形導氣孔通向矩形嵌塊的非工作面區域，工裝主體，定位芯模採用同種材料製造，具有一致的熱膨脹係數。定位銷釘其截面為圓形，兩端頭倒角，與圓形定位孔為間隙配合，當其插入定位芯模的圓形定位孔內時，其上端面低於定位芯模與工裝主體的接觸面。

使用真空輔助定位裝置進行定位的方法包括以下步驟：

1將工裝主體，定位芯模，所有定位銷釘清理乾淨；

2在工裝主體上放置(或鋪貼)基體零件，抽真空壓實；

3將所有定位銷釘插入定位芯模的圓形定位孔內，確保所有定位銷釘未突出裝配型面；

4在基體零件的制定區域放置膠膜；

5將次級零件放置在基體零件的制定位置；

6安裝定位芯模，定位芯模上的圓形定位孔與工裝主體的圓形定位孔一一對應；

7製作真空袋，將基體零件，次級零件，定位芯模，工裝主體上的圓形導氣孔全部包裹在真空袋內；

8抽真空，確保定位銷釘滑動至鎖緊狀態，即定位銷釘在真空吸力作用下插入工裝主體的圓形定位孔內；

9拆除真空袋，檢查所有定位芯模的狀態，確保所有定位銷釘都處於鎖緊狀態；

10按要求製作真空袋，將基體零件，次級零件，定位芯模，工裝主體上的圓形導氣孔全部包裹在真空袋內；

11進入熱壓罐，按所需參數固化；

12拆除真空袋，將圓形導氣孔內部及周圍的淤膠清理乾淨；

13製作局部真空袋，將圓形導氣孔包裹在局部真空袋內；

14向局部真空袋內注入一定量的壓縮空氣，確保所有定位銷釘滑動至解鎖狀態，即所有的定位銷釘在空氣壓力作用下完全插入定位芯模的圓形定位孔內；

15拆除所有定位芯模；

16將組件脫模；

17取出所有的定位銷釘；

18將工裝主體，定位芯模，定位銷釘清理乾淨。

本發明具備如下優點：1)裝置結構簡單，組合、拆卸方便；2)採用內埋式圓柱形定位銷釘，能有效避免固化過程中溢出的膠液將定位銷釘與圓形定位孔粘結，方便脫模，延長使用壽命；3)經由矩形嵌塊上的圓形凹槽和圓形導氣孔，通過抽真空或充入壓縮空氣的操作，可以順利實現定位銷釘在鎖緊狀態和解鎖兩種狀態間轉換，且不易損傷工裝；4)將定位銷釘安裝在定位芯模的圓形定位孔內時，未突出裝配型面，方便定位芯模與工裝主體的組合；5)使用矩形嵌塊實現定位、導氣等功能，降低了工裝製造難度，維護更為簡便；6)每個圓形定位孔內均鑲嵌有1個同心圓環形襯套，精度更高，使用周期更長。

附圖說明

圖1真空輔助定位裝置示意圖

圖2真空輔助定位裝置結構示意圖

圖3在工裝主體上鋪貼基體零件

圖4在基體零件上放置「t」型長桁

圖5在工裝主體上放置定位芯模

圖6將定位銷釘調節至鎖緊狀態

圖中編號說明：1、工裝主體；2、基體零件；3、「t」型長桁；4、定位芯模；5、矩形嵌塊；6、導氣凹槽；7、圓形導氣孔；8、定位銷釘；9、圓形定位孔；10、同心圓環襯套

具體實施方式

參見圖1-6，一種真空輔助定位裝置，包括工裝主體1、定位芯模4、定位銷釘8，定位芯模4上與工裝主體1設有相對應的圓形定位孔9，工裝主體1與定位芯模4的接觸面設有一個矩形嵌塊5，矩形嵌塊5上設有與定位芯模4相對應的圓形定位孔9，在每個圓形定位孔內9均鑲嵌有同心圓環襯套10，在每個圓形定位孔9的下方設有1個導氣凹槽6，在每個導氣凹槽6的側壁上設有有1個圓形導氣孔7，圓形導氣孔7通向矩形嵌塊5的非工作面區域；工裝主體1、定位芯模4採用同種材料製造，具有一致的熱膨脹係數。

定位銷釘8截面為圓形，兩端頭倒角，與圓形定位孔9為間隙配合，當其插入定位芯模4的圓形定位孔9內時，其上端面低於定位芯模4與工裝主體1的接觸面。

本發明以共膠接工藝(幹長桁+溼蒙皮)製造「t」型加筋壁板為例，具體流程如下：

1)將工裝主體1，定位芯模4，所有定位銷釘8清理乾淨；

2)將所有定位銷釘8插入定位芯模4的圓形定位孔9內，確保定位銷釘8未突出裝配面；

3)在工裝主體上按設計要求逐層鋪貼基體零件所需預浸料鋪層，抽真空壓實；

4)將已固化的「t」型長桁按要求放置在基體零件上的指定位置；

5)將定位芯模4放置在工裝主體1的指定位置，確保定位芯模4與矩形嵌塊5上的圓形定位孔9一一對應；

6)製作真空袋，將基體零件，「t」型長桁，定位芯模5，矩形嵌塊5上的圓形導氣孔9完全包裹在真空袋內；

7)抽真空，確保定位銷釘8滑動至鎖緊狀態，即所有定位銷釘8完全插入工裝主體1對應位置的圓形定位孔9內；

8)製作真空袋，確保矩形嵌塊5上的圓形導氣孔7全部包裹在真空袋內；

9)進熱壓罐，按預浸料參數固化；

10)拆除真空袋；

11)將矩形嵌塊5上的圓形導氣孔7周圍及內部的淤膠清理乾淨

12)在工裝主體1的餘量區製作局部真空袋，將所有導氣孔包裹在局部真空袋內；

13)向局部真空袋內注入一定量的壓縮空氣，確保所有定位銷釘8滑動至解鎖狀態，即定位銷釘8完全插入定位芯模4的圓形定位孔9內；

14)將定位芯模4從工裝主體1上拆除；

15)將「t」型加筋壁板從工裝主體1上拆除；

16)將所有定位銷釘8從定位芯模4的圓形定位孔9內取出；

17)將定位芯模4，工裝主體1和定位銷釘8清理乾淨。