一种复合材料舱段机加定位调节装置及使用方法

技术领域

本发明属于复材机加工技术领域，尤其涉及一种复合材料舱段机加定位调节装置及使用方法。

背景技术

在机加工复材产品之前，设备需要在工件上准确定位原点，通常可以使用专用工具(如三坐标测量仪)来确定工件的基准面和位置。在确定原点后，需要将机床工具的坐标系与工件坐标系对齐，以确保刀具运动的精确性和一致性。

如图1所示现有技术的技术方案多采用人工加入垫片的方式，坐标系的对齐是通过在被机加工件1和支撑件之间增减多种厚度垫片2的方式来反复调整，在增减垫片2的操作中，大多需要两人或多人将工件抬起才能进行添加，如果调整不合适，还需如此反复多次操作；

现有技术的缺点：

1、需要人工抬起工件，进行垫片的放置，需要两人或多人配合操作，操作复杂，无法快速调节，效率低；

2、由于采用的几种垫片厚度固定，单独或叠加使用，无法无极调节，经常造成调整不足或调整过度，还需重新调节；

3、对工件的调整和固定，均由人工完成，调节量和紧固程度凭经验和感觉，会对工件造成一定的变形和损坏，尤其在复合材料大工件货空腔材料加工中，变形量超标即有可能造成不可恢复的惰性变形工件报废。

4、在调整中有部分支撑部件没有起到支撑作用，在加工过程中发生工件的位移或扰动，造成加工精度低，甚至工件报废的情况。

发明内容

本发明目的在于提供一种复合材料舱段机加定位调节装置及使用方法,以解决加工前工件调整工作量大，耗费人工，不能无级调整的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种复合材料舱段机加定位调节装置及使用方法的具体技术方案如下：

一种复合材料舱段机加定位调节装置，包括L型底座，安装在底座上的直线导，直线导轨上可移动的安装有法兰滑块，法兰滑块上固定安装有三角形滑块；还包括驱动装置和传动装置，所述驱动装置通过传动装置驱动滑块在所述直线导轨上移动。

进一步的，滑块(4)竖直端面上开设有通孔，L型底座的竖直段上开设有穿孔，所述通孔和所述穿孔贯通设置，还包括丝杆螺母、丝杆和固定座，丝杆螺母安装在通孔的竖直一侧，所述穿孔的外侧安装有用于支撑所述丝杠的固定座，所述丝杆贯穿所述通孔、固定座穿孔和固定座，所述驱动装置安装于所述丝杠外端，在L型底座上的穿孔的水平垂直方向设置紧定手柄，用来固定调整到位的丝杠。

进一步的，滑块斜面上设置有尼龙垫板；尼龙垫板的上表面光滑抵触在工件表面。

进一步的，在L型底座(14)的竖直段顶端通过螺栓固定有挡块；驱动装置是手轮或驱动电机。

进一步的，在三角形的滑块斜面上开设有空腔，空腔侧壁有固定孔，空腔中安装有压力传感器和与压力传感器相连的转接球头，压力传感器端部伸出滑块的斜面部位连接有尼龙垫板，尼龙垫板用于支持工件和传递工件的压力；转接球头通过穿过固定孔的压力信号插头固定在空腔的内壁上，压力信号插头连接信号线，接通到控制器上。

进一步的，压力传感器通过转接球头将压力信号通过传出压力信号插头连接的信号线传出压力信号，控制器上连接有报警装置。

进一步的，调节装置设置在底板上，单个或成对使用或多个使用，底板18安装在一个具备水平方向调节的装置上。

本发明还提供了一种复合材料舱段机加定位调节装置的使用方法，

S1，将需加工的复材舱段放置在底板上，使用拉紧器初步拉紧紧固带使被加工工件初步紧固；

S2，使用三坐标测量仪确定工件基准面和位置；在确定被加工工件原点后；

S3，通过定位调节装置进行无级调整，实现被加工工件沿轴向的旋转，高度的调整，将机床工具的坐标系与工件坐标系对齐，以确保刀具运动的精确性和一致性；

S4,当无压力或压力低于设定下限时给出警告提示，当超过上限压力报警值时给出报警提示。

当工件的坐标与机床的坐标不一致时调整调节机构,定位调节装置调整的操作步骤：启动驱动装置带动丝杆同时旋转，丝杆的旋转带动丝杆螺母移动，丝杆螺母带动滑块沿直线导轨移动，同时带动尼龙垫板移动，尼龙垫板的移动会将产品抬升、下降或旋转；实现被加工工件沿轴向的旋转和高度的调整；调整结束后锁紧紧定手柄。

进一步的，手工调节装置调整前，设定上限和下限压力报警值，当拉紧紧固带或调整所述调节装置时，对工件施加在压力传感器上的压力进行检测，当工件施加在压力传感器上的压力达到预设压力值时报警提醒，停止进一步操作，反向调节调整装置或放松紧固带，再次进行调整；

在工件没有对调节装置的压力传感器产生压力或压力低于下限值时给出警告提示，调整相应调节装置，以使调剂装置对工件起到足够的支撑作用。

进一步的，使用控制器调节装置，将压力传感器的超限设置与驱动电机的运行进行联动，调整前，设定上限和下限压力报警值，当拉紧紧固带或启动驱动电机调整所述调节装置时，对工件施加在压力传感器上的压力进行检测，当工件施加在压力传感器上的压力达到预设压力值时报警提醒，停止进一步操作，放松紧固带或驱动电机自动反向调节调整装置，释放压力，再次进行调整；

在工件没有对调节装置的压力传感器产生压力或压力低于下限值时给出警告提示，启动驱动电机调整相应调节装置，以使调剂装置对工件起到足够的支撑作用。

本发明的一种复合材料舱段机加定位调节装置及使用方法具有以下优点：

1、单人即可对加工工件进行调整，节省人工，提高效率。

2、由于采用丝杆和斜面结构，可以对工件的高程和角度进行无级连续调节。

3、采用了压力传感器，可以在调节和固定操作时，对工件与调节机构的压力进行检测，当达到预设压力值时，报警的同时机动调节机构停止运行，并反向运行一个级位，释放压力防止对工件的长时间挤压或超限挤压，对工件起到保护作用。

4、由于设置了压力传感器，在工件没有对调节装置才产生压力的情况下，会给出报警提示，调整相应调节装置，以使调剂装置对工件起到支撑作用，避免在加工过程中发生工件的位移或扰动，提高交工精度。

附图说明

图1为的现有加工调节方案的剖视图；

图2为本发明的调节装置的结构示意图；

图3为本发明的实际使用场景的示意图；

图4为本发明的工件旋转原理图；

图5为本发明的工件高程位移原理图；

图6为本发明的压力传感器控制的流程图；

图中标记说明：1.工件，2.垫片，3.挡块，4.滑块，5.尼龙垫板，6.法兰滑块，7.直线导轨，8.压力传感器，9.转接球头，10.丝杆，11.固定座，12.手轮，13.丝杆螺母，14.底座，15.紧固带，16.拉紧器，17.紧定手柄，18.底板19.通孔，20.压力信号插头，21.穿孔,22.空腔，23.固定孔

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。

本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能和应用，下面结合附图，对本发明一种复合材料舱段机加定位调节装置及使用方法做进一步详细的描述。

一种复合材料舱段机加定位调节装置，包括L型底座14，安装在底座上的直线导轨7，直线导轨7上可移动的安装有法兰滑块6，法兰滑块6上固定安装有三角形滑块4。装在底座上的直线导轨7，可以实现滑块4通过法兰滑块6在其上平稳移动。

滑块4竖直端面上开设有固定丝杆螺母13和供丝杆10穿过的通孔19，L型底座14的竖直段上开设有供丝杠10穿过的穿孔21，在穿孔21的外侧安装有用于支撑丝杠10的固定座11；丝杠10上安装有用于驱动丝杠的驱动装置。驱动装置是可带动丝杠10转动的手轮12。

通过驱动装置转动丝杠10旋转，丝杠螺母13将丝杠的转动转换成丝杠螺母13的水平移动，带动滑块4在法兰滑块6上平稳移动。

丝杆螺母13与滑块4、法兰滑块6与滑块4使用螺钉或螺栓连接。

滑块4斜面上还可以设置有尼龙垫板5；尼龙垫板5表面光滑，在滑块4的移动中，尼龙垫板5在工件表面滑动。尼龙垫板5可以更好地保护工件表面不被划伤。

在L型底座上的穿孔21的水平垂直方向设置紧定手柄17，紧定手柄17穿过与穿孔21垂直设置的螺纹孔固定调整到位的丝杠10，防止由于压力或晃动产生丝杠10的转动，保持调节装置的稳定。

在L型底座14的竖直段顶端通过螺栓固定有挡块3，用于限定加工工件位置，防止工件脱出加工机台。

在实际应用中，本发明的调节装置可以单个使用，也可成对使用。

例如旋转手轮12带动丝杠旋转，固定在滑块4上的丝杆螺母13将丝杠的旋转运动转换为水平运行，带动滑块4产生水平方向的移动。

单个调节装置移动的调节状态，如图4所示，三角形的滑块4延a方向向相对端靠近移动时，带动尼龙垫板5一起移动，由于尼龙垫板5为光滑表面，将会在工件1表面发生滑动，移动到工件1底部或与相对端更近的位置，从而顶升工件1，由于单侧移动，相对端维持不动，工件将发生旋转。旋转方向为三角形的滑块4的斜面给工件1支撑力的方向，如图4所示的R方向。当三角形的滑块4的移动为向相对端远离移动时(a方向相反的方向)，工件的旋转方向为也将延R方向的相反方向转动。

成对使用时的调节方式如图5所示，相对设置的两个三角形的滑块4的移动向相对靠近移动时，相对设置的调节装置的滑块4分别向a，b方向移动，带动尼龙垫板5一起移动，由于尼龙垫板5为光滑表面，将会在工件表面发生滑动，移动到工件1底部或与相对端更近的位置，从而顶升工件。两侧顶升工件高程一致的情况下，工件垂直抬升向Z方向移动。

所调节的加工工件，将会因相对设置的两个三角形的滑块4的移动向相对远离移动时，相对设置的调节装置的滑块4分别向a，b方向的反方向移动，带动尼龙垫板5一起移动，由于尼龙垫板5为光滑表面，将会在工件表面发生滑动，移动到工件1外部或与相对端更远的位置，从而降低工件高程，两侧降低工件高程一致的情况下，工件垂直抬升向Z的反方向移动。

两侧顶升工件高程不一致时，工件1除了会发生Z方向的移动，还会产生旋转。旋转方向为顶升多的一侧向顶升少的一侧旋转。

两侧下降工件高程不一致时，工件1除了会发生Z的反方向的移动，还会产生旋转。旋转方向为降低高程少的一侧向降低高程多的一侧旋转。

为了在工件的加工过程中，更精准快速的调节，可以在底板18的四角上设置四个调节装置，并将底板18安装在一个具备水平X和Y方向调节能力的XY调节装置上(图中未示出)，实现工件在水平方向上X方向和Y方向上的调整。在将工件进行旋转和高程调节时，工件1的初始定位点可能会发生水平方向上的偏移，可以使用XY调节装置进行调整，不必再对加工的机床进行调整。

在加工较长的工件的大型设备上可以在底板18的长度方向上的中间位置均匀布置调节装置，起到更好的支撑工件的作用的同时可以更加稳定的调节工件。

进一步的可在具备X和Y方向调节能力的XY调节装置上再增加水平旋转装置实现水平旋转需求的调节。

XY调节装置可以采用通用的机床XY工作台或十字调整滑台。

水平旋转装置可以采用机加工中通用的回转工作台。

现给出一种加工较长工件的应用场景，如图3所示：

底板18安装在机床XY工作台上，在底板18的四角上设置四个调节装置，底板18的长度方向上的中间位置两侧各布置1个调节装置。

使用时，首先将需加工的复材舱段放置在底板18上，使用拉紧器16初步拉紧紧固带15使被加工产品初步紧固，使用三坐标测量仪确定工件基准面和位置；在确定被加工工件原点后，通过机加定位调节装置的6组无级调节机构调整，实现被加工工件沿轴向的旋转，高度的调整，将机床工具的坐标系与工件坐标系对齐，以确保刀具运动的精确性和一致性。

定位调节装置的操作步骤：工件与底座使用具有一定弹性的紧固带15固定后，经过三坐标测量仪测量，如果工件的坐标与机床的坐标不一致，则调整无级调节机构；首先逆时针旋转紧定手柄，顺时针旋转手轮12，手轮12带动丝杆10同时旋转，丝杆10的旋转带动丝杆螺母13向内移动，丝杆螺母13带动滑块4沿直线导轨7向内移动，同时带动尼龙垫板5向内移动，由于尼龙垫板与产品接触，且呈一定的角度，尼龙垫板向内移动会将产品抬升；该装置设置有6个调节机构，可实现被加工工件沿轴向的旋转和高度的调整。调整结束后锁紧紧定手柄17。

在进一步的改进中，手轮12替换为可以正反转的驱动电机，所述驱动电机连接在控制器上，方便操作员操作，操作员不用再走到一个一个的手轮前进行调节，从操作端即可对每一个调节装置进行调节，整体观察和把握调整的程度和进程，进一步降低操作强度，增加调整精度。

在一些使用场景中，可以采用三个调节装置呈三角形布置，同样可以实现加工工件1的旋转和高度调整。

再进一步的改进中，在三角形的滑块4斜面上开设有空腔22，空腔侧壁有固定孔23，空腔中安装有压力传感器8和与压力传感器8相连的转接球头9，压力传感器8端部伸出滑块4的斜面部位与尼龙垫板5连接，尼龙垫板5用于支持工件和传递工件的压力。转接球头9通过穿过固定孔23的压力信号插头20固定在空腔22的内壁上，压力信号插头20连接信号线，接通到控制器上。

压力传感器8通过转接球头9将压力信号通过传出压力信号插头20连接的信号线传出压力信号。控制器上连接有报警装置，当无压力或压力低于设定下限时给出警告提示，当超过上限压力报警值时给出报警提示。

手动调节中，根据加工工件材质和结构，设定上限压力报警值，当拉紧紧固带15或调节所述调节装置时，对工件施加在压力传感器上的压力进行检测，当工件施加在压力传感器上的压力达到预设压力值时报警提醒操作员停止进一步操作。反向调节调整装置或放松紧固带15，重新进行调整。

由于设置了压力传感器，在工件没有对压力传感器产生压力或压力低于下限值时的情况下，会给出警告提示，调整相应调节装置，以使调剂装置对工件起到足够的支撑作用，避免在没有压力传感器情况下出现的工件的某一侧或某一点并没与得到支撑，在加工过程中发生工件的位移或扰动，造成加工精度降低甚至报废的风险。

如采用控制器控制的驱动电机方式时，将压力传感器的超限设置与电机的运行进行联动，在压力过大报警的同时，驱动装置停止继续运行，并回退一个运行基位，释放压力防止对工件的长时间挤压或超限挤压，对工件起到保护作用。在无压力或压力过低时，警告提示操作员适当调整调节装置，支撑加工的工件。

从实用角度可以看到本发明具有以下优点：

1、单人即可对加工工件进行调整，节省人工，提高效率。

2、由于采用丝杆和斜面结构，可以对工件的高程和角度进行无级连续调节。

3、采用了压力传感器，可以在调节和固定操作时，对工件与调节机构的压力进行检测，当达到预设压力值时，报警的同时机动调节机构停止运行，并反向运行一个级位，释放压力防止对工件的长时间挤压或超限挤压，对工件起到保护作用。

4、由于设置了压力传感器，在工件没有对调节装置才产生压力的情况下，会给出报警提示，调整相应调节装置，以使调剂装置对工件起到支撑作用，避免在加工过程中发生工件的位移或扰动，提高交工精度。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。