一種用于柔性時效成形的預應力夾具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航空制造技術領域，具體涉及一種用于柔性時效成形的預應力夾具，它主要應用在例如壁板工件等金屬構件的時效成形中，實現(xiàn)壁板工件的雙曲率加載。
【背景技術】
[0002]時效成形是一種新的鋁合金成形加工方法，在航空航天器件上有很好的應用潛力，主要應用于飛機翼面等整體壁板工件的制造。
[0003]時效成形時需要對壁板工件進行預應力加載，現(xiàn)有技術主要采用可調卡板式工裝進行加載，通過與工件目標形狀相吻合的多組合卡板，將工件夾持固定在卡板夾具里，然后通過調節(jié)螺釘使上卡板逐漸靠近下卡板，以使上、下卡板將壁板工件完全壓緊。然而，試驗表明這種可調卡板式夾具不能準確連續(xù)地控制預應力，也不能靈活地改變預應力的大小，并且大多只能實現(xiàn)單曲率加載，不能實現(xiàn)雙曲率加載。同時，一套卡板只限于成形一種形狀的壁板工件，對于形狀有所改變的壁板工件，該卡板不具備通用性。
[0004]針對不同時效成形樣件形狀各異，需要設計能實現(xiàn)雙曲率加載的柔性時效預應力夾具，以適應不同壁板工件的曲率變化。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是要提供一種用于柔性時效成形的預應力夾具，其能夠實現(xiàn)雙曲率加載。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的柔性時效成形預應力夾具，包括:
[0007]兩個支架，其分別具有相互平行的上滑軌和下滑軌；
[0008]多個上橫梁，其支撐在兩個支架之間，每個上橫梁的兩端分別可調節(jié)地布置在兩個支架的上滑軌內，每個上橫梁具有多個垂直延伸的螺紋孔以及與所述上橫梁的螺紋孔螺紋連接的上壓桿；
[0009]多個下橫梁，其支撐在兩個支架之間，每個下橫梁的兩端分別可調節(jié)地布置在兩個支架的下滑軌內，每個下橫梁具有多個垂直延伸的螺紋孔以及與所述下橫梁的螺紋孔螺紋連接的下壓桿；以及
[0010]定位組件，所述定位組件包括定位橫梁和定位銷，所述定位橫梁布置在兩個支架之間，所述定位銷垂直安裝在所述定位橫梁上來支撐壁板工件；
[0011]其中，所述上橫梁的上壓桿穿過所述上橫梁的螺紋孔來按壓所述壁板工件，所述下壓桿設有用于支撐所述壁板工件的壓頭，由此將所述壁板工件支撐在所述上橫梁和所述下橫梁之間。
[0012]優(yōu)選地，每個支架設有與所述上滑軌連通的多個沉孔，所述上橫梁的末端設有具有螺紋的盲孔，螺釘穿過其中一個沉孔并與所述上橫梁的盲孔螺紋連接。
[0013]優(yōu)選地，所述沉孔的尺寸被設計成使得所述螺釘?shù)念^部不會伸出所述支架。
[0014]優(yōu)選地，每個支架的外側設有水平延伸的階梯型滑軌，所述下橫梁的末端設有具有螺紋的盲孔，螺釘穿過所述階梯型滑軌并與所述下橫梁的盲孔螺紋連接。
[0015]優(yōu)選地，所述階梯型滑軌的尺寸被設計成使得所述螺釘?shù)念^部不會伸出所述支架。
[0016]優(yōu)選地，所述兩個支架中的至少一個支架設有用于觀察所述壁板工件的方槽。
[0017]優(yōu)選地，所述上壓桿包括倒圓角部分、六邊形截面柱體部分以及連接所述倒圓角部分和所述六邊形截面柱體部分的中間圓柱體部分，所述倒圓角部分用于按壓所述壁板工件。
[0018]優(yōu)選地，所述下壓桿包括工字頭部分、六邊形截面柱體部分以及連接所述工字頭部分和所述六邊形截面柱體部分的中間圓柱體部分，所述工字頭部分用于安裝所述壓頭。
[0019]優(yōu)選地，所述壓頭具有用于支撐所述壁板工件的弧形支撐面和與所述下壓桿的工字頭部分相配合的T型槽。
[0020]優(yōu)選地，定位組件包括兩個定位橫梁和兩個定位銷釘，每個定位橫梁的兩端分別布置在兩個支架的下滑軌內，多個下橫梁位于兩個定位橫梁之間，每個定位銷釘具有用于支撐所述壁板工件的中間凸臺。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具可調節(jié)性高，對不同形狀的壁板工件具有通用性，尤其是能夠適應壁板工件的筋條位置，達到最好的加載效果，并且能實現(xiàn)雙曲率調節(jié)，其中通過上壓桿和螺紋孔的配合沿與上橫梁垂直的方向能實現(xiàn)無級調節(jié)，靈活性大，并能將預應力夾具的整體進行翻轉以便安裝，同時能根據(jù)精度要求合理設置施力點的密度。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點將通過以下結合附圖詳細描述的優(yōu)選實施方式更好地理解，其中；
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的爆炸圖；
[0024]圖2是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的結構示意圖；
[0025]圖3是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的支架的結構示意圖；
[0026]圖4是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的上橫梁的結構示意圖；
[0027]圖5是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的下橫梁的結構示意圖；
[0028]圖6是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的定位橫梁的結構示意圖；
[0029]圖7是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的上壓桿的結構示意圖；
[0030]圖8是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的下壓桿的結構示意圖；
[0031]圖9是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的壓頭的結構示意圖；
[0032]圖10是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的定位銷釘?shù)慕Y構示意圖；
[0033]圖11是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的螺釘?shù)慕Y構示意圖；
[0034]圖12是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的螺母的結構示意圖；
[0035]圖13是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具YZ平面夾持成形示意圖；以及
[0036]圖14是根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具XZ平面夾持成形示意圖。
【具體實施方式】
[0037]在以下優(yōu)選的實施例的具體描述中，將參考構成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現(xiàn)本發(fā)明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。
[0038]在以下的具體描述中，方向性的術語，例如“左”、“右”、“頂部”、“底部”、“前”、“后”、
“向前”、“向后”等，參考附圖中描述的方向使用。本發(fā)明的實施例的部件可被置于多種不同的方向，方向性的術語是用于示例的目的而非限制性的。
[0039]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的爆炸圖。從圖1中可以清楚地看出該預應力夾具的組成部件以及各部件之間的相對位置關系。具體地，該預應力夾具包括上橫梁10、上壓桿20、下橫梁30、下壓桿40、2個支架50、2個定位橫梁60、2個定位銷釘70、4個螺母71、壓頭80以及多個螺釘90。其中上橫梁10、上壓桿20、下橫梁30、下壓桿40、壓頭80、螺釘90的數(shù)量能根據(jù)實際使用時的精度需求自由調節(jié)。
[0040]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的結構示意圖。兩個支架50對稱設置，通過上橫梁10、下橫梁30和定位橫梁60進行連接，并通過螺釘90固定。上橫梁10上安裝若干上壓桿20，下橫梁30上安裝若干下壓桿40，下壓桿40與對應壓頭80連接，定位橫梁60上安裝對應定位銷釘70，定位銷釘70將壁板工件100支撐在定位橫梁60上，兩端通過螺母71固定。
[0041]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的支架50的結構示意圖。該支架50例如由鋼材加工而成，對于整個預應力夾具起支撐作用。在支架50的內側的上部和下部分別設有上滑軌54和下滑軌55，上滑軌54和下滑軌55沿水平方向延伸并相互平行。其中上橫梁10安裝在支架50的上滑軌54內，下橫梁30安裝在支架50的下滑軌55內，定位橫梁60安裝在支架50的下滑軌55內，并在所有下橫梁30的兩側放置，其連接方式為滑軌連接和螺紋連接。具體地，上滑軌54用于上橫梁10的滑動調節(jié)，下滑軌55用于下橫梁30和定位橫梁60的滑動調節(jié)。在對應于上滑軌54中間的支架50側壁上設有若干沉孔51，支架50與上橫梁10利用該沉孔51通過螺釘90連接固定，并且沉孔51的大小被設計成使螺釘90的頭部不會伸出支架50外，因此能將預應力夾具整體進行翻轉使壁板工件100安裝更方便。在對應于下滑軌55中間的支架50側壁上設有階梯型滑軌53，支架50與下橫梁30利用該階梯型滑軌53通過螺釘90定位連接，根據(jù)壁板工件100預成行曲率需求可以自由調節(jié)下橫梁30在下滑軌55的位置，以便施加應力。階梯型滑軌53的尺寸被設計成使螺釘90的頭部不會伸出支架50外，這方便將預應力夾具整體進行翻轉使安裝更容易。在支架50的中間部分設有若干方槽52，通過該方槽52可以觀察到壁板工件100的夾持情況，同時還能夠有效地減輕支架50的重量。
[0042]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的上橫梁10的結構示意圖。上橫梁10安裝在支架50的上滑軌54內。該上橫梁10例如由鋼材加工而成，在上橫梁10的兩端設有具有螺紋的盲孔12，上橫梁10與支架50利用該盲孔12通過螺釘90連接固定。沿上橫梁10的軸向設有順序排列的若干通孔11，該通孔11為螺紋孔，利用該通孔11將上壓桿20安裝在上橫梁10上，其連接方式為螺紋連接。預應力夾具中共包含多個上橫梁10，實際使用中能根據(jù)精度需求自由給定上橫梁10的數(shù)量，這些上橫梁10沿著支架50的上滑軌54方向順序排列。
[0043]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的預應力夾具的下橫梁30的結構示意圖。下橫梁30安裝在支架50的下滑軌55內。該下橫梁30例如由鋼材加工而成，在下橫梁30的兩端設有具有螺紋的盲孔32，下橫梁30與支架50利用該盲孔32通過螺釘90連接固定。這種滑軌連接使下橫梁30能夠在下滑軌55上的位置自由調節(jié)，對壁板工件100的形狀變化適應能力更強，例如適應壁板工件100的筋條位置。沿下橫梁30的軸向設有順序排列的若干通孔31，該通孔31為螺紋孔，利用該通孔31將下壓桿40安裝在下橫梁30上，其連接方式為螺紋連接。預應力夾具中共包含多個下橫梁30，實際使用中能根據(jù)精度需求自由給定下橫梁3