一种t型湿长桁成型模具精确定位装置及使用方法
阅读说明：本技术 一种t型湿长桁成型模具精确定位装置及使用方法 (Accurate positioning device for T-shaped wet stringer forming die and using method ) 是由 闫喜强 杜柯 陈程 刘钰铉 卢茜 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种T型湿长桁成型模具精确定位装置及使用方法。该方法通过定位组件对多个复合材料T型湿长桁成型模具进行精确定位,并对整体的位置进行精确调整；通过T型槽开闭组、模具压紧组对多个复合材料T型湿长桁成型模具进行固定、夹紧,最终实现将多个复合材料T型湿长桁成型模具拼装成一个整体,并进行精确定位、夹紧。(The invention provides a precise positioning device for a T-shaped wet stringer forming die and a using method thereof. The method comprises the steps of accurately positioning a plurality of composite material T-shaped wet stringer forming dies through a positioning assembly, and accurately adjusting the position of the whole die; the T-shaped groove opening and closing group and the die pressing group are used for fixing and clamping a plurality of composite material T-shaped wet stringer forming dies, and finally, the plurality of composite material T-shaped wet stringer forming dies are assembled into a whole, and accurate positioning and clamping are carried out.)
技术领域
本申请涉及复合材料壁板制造技术领域，具体是一种T型湿长桁成型模具精确定位装置及使用方法。
背景技术
大型复合材料T型加筋壁板采用共固化工艺方法进行制造时，先将两个湿状态的复合材料L型长桁精确的组合成一个湿状态的复合材料T型长桁，再将一组湿状态的复合材料T型长桁与湿状态的复合材料蒙皮进行精确对接，形成湿状态的大型复合材料T型加筋壁板，最后通过固化工艺形成固态的大型复合材料T型加筋壁板。在整个制造工艺的过程中，多个湿状态的复合材料T型长桁相互之间的定位精度，以及多个湿状态的复合材料T型长桁整体与湿状态的复合材料蒙皮之间的定位精度是大型复合材料T型加筋壁板产品质量的关键。由于湿状态的复合材料T型长桁、湿状态的复合材料蒙皮刚度较弱、易变性，故需采用刚性较好的模具分别对其进行定位、支撑、固定，因此在实际应用时，需将多根铺贴有湿状态复合材料L型长桁的模具精确的装配成一个具有一定精度要求的湿状态复合材料T型长桁及长桁成型模具整体，再将其与湿状态的复合材料蒙皮及蒙皮成型模具进行精确定位。目前，复合材料T型长桁成型模具均为长条状，且模具下表面安装有T型轮机构，针对该复合材料T型长桁成型模具定位、固定、夹紧以及整体位置精度调整的装置及方法研究较少，更不存在应用实例，严重迟滞了大型复合材料T型加筋壁板整体共固化成型制造的进程。因此，为了满足生产需要，亟待研究一种T型湿长桁成型模具精确定位装置及使用方法。
发明内容
为了解决生产实际问题，本发明提供了一种T型湿长桁成型模具精确定位装置及使用方法。
一种T型湿长桁成型模具精确定位装置，其结构包含固定框架、定位圆杯、定位方槽、模具航向定位组、模具展向定位组、T型槽开闭组、模具压紧组，固定框架为由横纵梁组成的桁架式矩形框架结构，定位圆杯、定位方槽分别固定于固定框架两端并作为T型湿长桁成型模具定位基准，模具航向定位组由多个模具航向定位机构组成，其沿固定框架纵向依次安装在纵梁上表面，每个模具航向定位机构与定位圆杯和定位方槽的位置确定，模具航向定位组对T型湿长桁成型模具进行航向的精确定位，模具展向定位组由多个模具展向定位机构组成，其沿固定框架横向依次安装在横梁中部，每个模具展向定位机构与定位圆杯和定位方槽的位置确定，模具展向定位组对T型湿长桁成型模具进行展向的精确定位，T型槽开闭组由多个T型槽开闭机构组成，安装于固定框架上表面，与T型湿长桁成型模具的底部T型轮机构位置对应，使T型湿长桁成型模具的T型轮机构在T型槽开闭机构的T型槽内移动，模具压紧组由多个模具压紧机构组成，沿T型湿长桁成型模具长度方向依次均匀安装于固定框架上表面并压紧T型湿长桁成型模具。
模具航向定位机构包括固定底座、航向导轨、航向驱动机构、定位挡块、航向磁尺、磁性感应头、连接块，固定底座为U型块状结构，底面固定在固定框架的纵梁上表面，两列航向导轨相互平行安装于固定底座两边凸起块上表面，定位挡块为倒T型角板结构，安装于两列航向导轨的滑块上，航向驱动机构固定于固定底座的中部，且与定位挡块连接，带动定位挡块沿航向导轨精确移动，航向磁尺安装于固定底座一边凸起块侧面，且与航向导轨平行，磁性感应头通过连接块固定于定位挡块侧面，且位于航向磁尺正上方，可精确测量定位挡块的当前位置。
模具展向定位机构包括支撑座、气缸、角座、展向导轨、滑座、定位叉耳，支撑座为倒T型结构，支撑座固定在固定框架的横梁中部上表面，角座为L型结构，气缸通过角座固定于支撑座侧面，展向导轨平行于气缸安装于支撑座侧面，滑座安装于展向导轨的滑块上，且与气缸连接，在气缸的带动下滑座可沿展向导轨移动，定位叉耳为U型块状结构，安装于滑座上部。
T型槽开闭机构包括固定板、T型槽导轨、第一C型块、第二C型块、第三 C型块、第四C型块、连接杆、双向驱动机构，固定板设置在固定框架的横梁上表面，固定板上表面设有多根相互平行的T型槽导轨，第一C型块、第二C 型块、第三C型块、第四C型块均为不同尺寸的长条形C型块状结构，一端头均带有导向斜面，且第一C型块与第二C型块相互对称，第三C型块与第四C 型块相互对称，两两组合成具有倒T型的槽型结构，T型湿长桁成型模具的T 型轮机构在槽内滑动，第一C型块与第三C型块之间以及第二C型块与第四C 型块之间均通过连接杆固定，第一C型块、第二C型块、第三C型块、第四C 型块安装于多根T型槽导轨的滑块上，双向驱动机构位于固定板中部下方，可带动第一C型块、第二C型块和第三C型块、第四C型块同时相向靠近或远离运动，卡住和释放T型轮机构，双向驱动机构包括丝母座、左旋丝母、右旋丝母、左右旋丝杆、驱动机构，左旋丝母、右旋丝母分别安装于左右旋丝杆的左、右旋螺纹上，且通过丝母座分别与第一C型块、第四C型块连接，驱动机构与左右旋丝杆连接，可带动左右旋丝杆正反旋转。
模具压紧机构包括压紧块、精密线性模块、驱动机构、压紧磁尺、磁性感应头、连接板，精密线性模块设置在固定框架的横梁上，包括导轨丝杠结构和移动块，压紧块与移动块连接在一起，在驱动机构带动下，移动块带动压紧块沿固定框架的横向精确往复移动，压紧磁尺安装于精密线性模块一侧并与其内的导轨平行，磁性感应头通过连接板固定于压紧块一侧，且处于压紧磁尺正上方，可精确测量压紧块的当前位置。
一种T型湿长桁成型模具精确定位装置使用方法，包括以下步骤：
1通过航向驱动机构将多个模具航向定位机构中的定位挡块移动到航向的初始理论位置；
2通过气缸将多个模具展向定位机构中的定位叉耳移动到展向的初始理论位置；
3T型槽开闭机构中双向驱动机构带动第一C型块、第二C型块和第三C型块、第四C型块同时相向靠近，第一C型块与第二C型块、第三C型块与第四 C型块之间均形成倒T型的槽型结构；
4通过驱动机构将多个模具压紧机构中的压紧块移动到压紧的初始位置；
5将T型湿长桁成型模具放置于T型槽开闭机构中第一C型块、第二C型块、第三C型块、第四C型块的端头，控制多个模具压紧机构同时运动，带动T型湿长桁成型模具在T型槽开闭机构中第一C型块与第二C型块、第三C型块与第四C型块形成的倒T型的槽型结构内滑动；
6将T型湿长桁成型模具移动到模具航向定位组附近时，其对应的模具展向定位机构中的气缸驱动定位叉耳至T型湿长桁成型模具底部与定位销配合，进行展向定位；
7驱动多个模具压紧机构同时运动，带动T型湿长桁成型模具在T型槽开闭组件中继续移动，直至其与所有模具航向定位机构中的定位挡块贴合，实现航向定位；
8通过模具压紧机构上的磁性感应头读取数据，测量出当前压紧块的位置，进而计算出T型湿长桁成型模具航向位置偏差，并记录数据；
9对于不同湿长桁的T型湿长桁成型模具，重复第6～9步，记录下所有T 型湿长桁成型模具安装位置；
10通过分析安装过程中记录数据，计算出每个T型湿长桁轴线面位置偏差值，控制模具航向定位组和模具压紧组同时沿航向运动，调整所有T型湿长桁成型模具的航向位置，使得最外侧T型湿长桁轴线面位置偏差值最小；
11将T型湿长桁成型模具精确定位装置与T型湿长桁成型模具整体移动，通过定位圆杯、定位方槽与蒙皮成型模具两端的定位圆锥、定位扁锥精确配合，使得T型湿长桁与湿蒙皮之间进行精确定位贴合，形成湿状态的T型长桁加筋壁板；
12驱动模具航向定位组、模具压紧组分别沿航向远离T型湿长桁成型模具，模具展向定位组中的所有气缸缩回，解除其对T型湿长桁成型模具定位及夹紧，驱动T型槽开闭组中所有T型槽开闭中的第一C型块、第二C型块和第三C型块、第四C型块同时向相反方向运动，解除其对T型湿长桁成型模具的固定，将T型湿长桁成型模具精确定位装置吊离，实现T型湿长桁成型模具精确定位装置与T型湿长桁成型模具分离。
有益效果：本发明提供一种T型湿长桁成型模具精确定位装置及使用方法。该方法通过模具航向定位组、模具展向定位组对多个复合材料T型湿长桁成型模具进行精确定位；通过T型槽开闭组、模具压紧组，将多个复合材料T型湿长桁成型模具进行固定、夹紧，最终可将多个复合材料T型湿长桁成型模具快速、精确的拼装成一个整体，并进行精确定位、夹紧。该装置形式简单，操作安全可靠，可大幅度提高多个复合材料T型湿长桁成型模具合模的工作效率、提高合模精度及整体定位精度，对复合材料T型长桁的制造生产具有极大的积极意义。可直接推广到其它行业相似零件部件制造装配领域应用。
以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述：
附图说明
图1：多个T型湿长桁成型模具结构示意图。
图2：T型湿长桁成型模具剖面示意图。
图3：蒙皮及蒙皮成型模具结构示意图。
图4：一种T型湿长桁成型模具精确定位装置结构示意图。
图5：模具航向定位机构结构示意图。
图6：模具展向定位机构结构示意图。
图7：T型槽开闭机构结构示意图。
图8：双向驱动机构结构示意图。
图9：模具压紧机构结构示意图。
图中编号说明：1、T型湿长桁成型模具；2、定位销；3、T型轮机构；4、蒙皮成型模具；5、定位圆锥；6、定位扁锥；7、固定框架；8、定位圆杯；9、定位方槽；10、T型槽开闭组；11、模具压紧组；12、模具航向定位组；13、模具展向定位组；14、航向磁尺；15、磁性感应头；16、连接块；17、固定底座；18、航向导轨；19、航向驱动机构；20、定位挡块；21、展向导轨；22、滑座；23、定位叉耳；24、支撑座；25、气缸；26、角座；27、双向驱动机构； 28、T型槽导轨；29、固定板；30、第一C型块；31、第二C型块；32、第三C 型块；33、第四C型块；34、连接杆；35、驱动机构；36、丝母座；37、左旋丝母；38、右旋丝母；39、左右旋丝杆；40、压紧块；41、精密线性模块；42、连接板；43、压紧磁尺。
具体实施方式
参见图1-9所示,一种T型湿长桁成型模具精确定位装置，其结构包含固定框架7、定位圆杯8、定位方槽9、模具航向定位组12、模具展向定位组13、 T型槽开闭组10、模具压紧组11，固定框架7为由横纵梁组成的桁架式矩形框架结构，定位圆杯8、定位方槽9分别固定于固定框架7两端并作为T型湿长桁成型模具1定位基准，模具航向定位组12由多个模具航向定位机构组成，其沿固定框架7纵向依次安装在纵梁上表面，每个模具航向定位机构与定位圆杯 8和定位方槽9的位置确定，模具航向定位组12对T型湿长桁成型模具1进行航向的精确定位，模具展向定位组13由多个模具展向定位机构组成，其沿固定框架7横向依次安装在横梁中部，每个模具展向定位机构与定位圆杯8和定位方槽9的位置确定，模具展向定位组13对T型湿长桁成型模具1进行展向的精确定位，T型槽开闭组10由多个T型槽开闭机构组成，安装于固定框架7上表面，与T型湿长桁成型模具1的底部T型轮机构3位置对应，使T型湿长桁成型模具1的T型轮机构3在T型槽开闭机构的T型槽内移动，模具压紧组11 由多个模具压紧机构组成，沿T型湿长桁成型模具1长度方向依次均匀安装于固定框架7上表面并压紧T型湿长桁成型模具1。
模具航向定位机构包括固定底座17、航向导轨18、航向驱动机构19、定位挡块20、航向磁尺14、磁性感应头15、连接块16，固定底座17为U型块状结构，底面固定在固定框架7的纵梁上表面，两列航向导轨18相互平行安装于固定底座17两边凸起块上表面，定位挡块20为倒T型角板结构，安装于两列航向导轨18的滑块上，航向驱动机构19固定于固定底座17的中部，且与定位挡块20连接，带动定位挡块20沿航向导轨18精确移动，航向磁尺14安装于固定底座17一边凸起块侧面，且与航向导轨18平行，磁性感应头15通过连接块16固定于定位挡块20侧面，且位于航向磁尺14正上方，可精确测量定位挡块20的当前位置。
模具展向定位机构包括支撑座24、气缸25、角座26、展向导轨21、滑座 22、定位叉耳23，支撑座24为倒T型结构，支撑座24固定在固定框架7的横梁中部上表面，角座26为L型结构，气缸25通过角座26固定于支撑座24侧面，展向导轨21平行于气缸25安装于支撑座24侧面，滑座22安装于展向导轨21的滑块上，且与气缸25连接，在气缸25的带动下滑座22可沿展向导轨 21移动，定位叉耳23为U型块状结构，安装于滑座22上部。
T型槽开闭机构包括固定板29、T型槽导轨28、第一C型块30、第二C型块31、第三C型块32、第四C型块33、连接杆34、双向驱动机构27，固定板 29设置在固定框架7的横梁上表面，固定板29上表面设有多根相互平行的T 型槽导轨28，第一C型块30、第二C型块31、第三C型块32、第四C型块33 均为不同尺寸的长条形C型块状结构，一端头均带有导向斜面，且第一C型块 30与第二C型块31相互对称，第三C型块32与第四C型块33相互对称，两两组合成具有倒T型的槽型结构，T型湿长桁成型模具1的T型轮机构3在槽内滑动，第一C型块30与第三C型块32之间以及第二C型块31与第四C型块 33之间均通过连接杆34固定，第一C型块30、第二C型块31、第三C型块32、第四C型块33安装于多根T型槽导轨28的滑块上，双向驱动机构27位于固定板29中部下方，可带动第一C型块30、第二C型块31和第三C型块32、第四 C型块33同时相向靠近或远离运动，卡住和释放T型轮机构3，双向驱动机构27包括丝母座36、左旋丝母37、右旋丝母38、左右旋丝杆39、驱动机构35，左旋丝母37、右旋丝母38分别安装于左右旋丝杆39的左、右旋螺纹上，且通过丝母座36分别与第一C型块30、第四C型块33连接，驱动机构35与左右旋丝杆39连接，可带动左右旋丝杆39正反旋转。
模具压紧机构包括压紧块40、精密线性模块41、驱动机构35、压紧磁尺 43、磁性感应头15、连接板42，精密线性模块41设置在固定框架7的横梁上，包括导轨丝杠结构和移动块，压紧块40与移动块连接在一起，在驱动机构35 带动下，移动块带动压紧块40沿固定框架7的横向精确往复移动，压紧磁尺 43安装于精密线性模块41一侧并与其内的导轨平行，磁性感应头15通过连接板42固定于压紧块40一侧，且处于压紧磁尺43正上方，可精确测量压紧块 40的当前位置。
使用实施方式：
一种T型湿长桁成型模具精确定位装置使用方法，包括以下步骤：
1通过航向驱动机构19将多个模具航向定位机构中的定位挡块20移动到航向的初始理论位置；
2通过气缸25将多个模具展向定位机构中的定位叉耳23移动到展向的初始理论位置；
3T型槽开闭机构中双向驱动机构27带动第一C型块30、第二C型块31 和第三C型块32、第四C型块33同时相向靠近，第一C型块30与第二C型块 31、第三C型块32与第四C型块33之间均形成倒T型的槽型结构；
4通过驱动机构35将多个模具压紧机构中的压紧块40移动到压紧的初始位置；
5将T型湿长桁成型模具1放置于T型槽开闭机构中第一C型块30、第二C 型块31、第三C型块32、第四C型块33的端头，控制多个模具压紧机构同时运动，带动T型湿长桁成型模具1在T型槽开闭机构中第一C型块30与第二C 型块31、第三C型块32与第四C型块33形成的倒T型的槽型结构内滑动；
6将T型湿长桁成型模具1移动到模具航向定位组12附近时，其对应的模具展向定位机构中的气缸25驱动定位叉耳23至T型湿长桁成型模具1底部与定位销2配合，进行展向定位；
7驱动多个模具压紧机构同时运动，带动T型湿长桁成型模具1在T型槽开闭组件10中继续移动，直至其与所有模具航向定位机构中的定位挡块20贴合，实现航向定位；
8通过模具压紧机构上的磁性感应头15读取数据，测量出当前压紧块40的位置，进而计算出T型湿长桁成型模具1航向位置偏差，并记录数据；
9对于不同湿长桁的T型湿长桁成型模具1，重复第6～9步，记录下所有T 型湿长桁成型模具1安装位置；
10通过分析安装过程中记录数据，计算出每个T型湿长桁轴线面位置偏差值，控制模具航向定位组12和模具压紧组11同时沿航向运动，调整所有T型湿长桁成型模具1的航向位置，使得最外侧T型湿长桁轴线面位置偏差值最小；
11将T型湿长桁成型模具精确定位装置与T型湿长桁成型模具1整体移动，通过定位圆杯8、定位方槽9与蒙皮成型模具4两端的定位圆锥5、定位扁锥6 精确配合，使得T型湿长桁与湿蒙皮之间进行精确定位贴合，形成湿状态的T 型长桁加筋壁板；
12驱动模具航向定位组12、模具压紧组11分别沿航向远离T型湿长桁成型模具1，模具展向定位组13中的所有气缸25缩回，解除其对T型湿长桁成型模具1定位及夹紧，驱动T型槽开闭组10中所有T型槽开闭中的第一C型块 30、第二C型块31和第三C型块32、第四C型块33同时向相反方向运动，解除其对T型湿长桁成型模具1的固定，将T型湿长桁成型模具精确定位装置吊离，实现T型湿长桁成型模具精确定位装置与T型湿长桁成型模具1分离。
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