一种用于复杂模具INVAR数字化多点成型装置及其成型方法

技术领域

本申请涉及飞机制造技术领域，特别是一种用于复杂模具INVAR数字化多点成型装置及其成型方法。

背景技术

大型飞机复材产品需用到大量各式的模具进行制造，由于复材产品多为单、双面多曲率的复杂结构，故所需的模具型面也为多单、双面多曲率的复杂结构用以配合复材产品的制造，但模具型面均由厚度在20mm左右、最长长度为10m宽度为3m的板材经120t的重压经压力成型构成，故其在加工过程中一直存在成型压力大，成型难度高、成形型面复杂、成型工序复杂繁琐等一系列问题，

大型飞机目前采用传统手动装置的方式进行模具成型工作，模具成型过程为人为手动控制，成型过程的同步性较差，导致产品精度往往难以保证，更难以满足目前所需模具型面为单、双面多曲率的复杂结构，由于全程需要人为手动操作控制，操作风险系数极高，难以保证操作人员安全，其低下的工作效率更是无法跟上该重点型机的研制脚步。

为了解决上述问题急需一台可适应复杂型面变化、成型压力大的具有自动化水平高、安全系数高、生产效率高的集“三高”于一体的复杂模具INVAR数字化多点成型装置来配合生产一线，加速生产进程。

发明内容

为达到以上目的，本申请采取如下技术方案予以实现：

一种用于复杂模具INVAR数字化多点成型装置，其结构包括上部龙门支撑架、压力成型装置、下部支撑工作台、压力成型控制系统、防护组件，压力成型装置固定安装在上部龙门支撑架下端，上部龙门支撑架两个支腿安装固定在下部支撑工作台上，下部支撑工作台放置在底面上，上部龙门支撑架带动压力成型装置在下部支撑工作台上滑动至所需工作位置，通过压力成型装置的伸缩下压完成对复杂模具的挤压成型，压力成型控制系统固定安装在下部支撑工作台一侧，操作人员通过操作压力成型控制系统，完成对复杂模具成型的一系列处理操作，防护组件安装在下部支撑工作台两侧，对操作人员起保护作用。

上部龙门支撑架包括两根龙门立柱，龙门横梁、压力成型装置滑座、超声波传感器、超声波传感器支架、两根x向直线导轨、油缸安装座、x向齿轮齿条，驱动电机，两根龙门立柱下表面固定安装在下部支撑工作台上表面，上表面固定安装在龙门横梁两端，对龙门横梁起到固定支撑的作用，两根x向直线导轨滑块固定安装在龙门横梁下表面两侧，x向齿轮齿条固定安装在龙门横梁下表面中部，两根x向直线导轨之间，驱动电机固定安装在压力成型装置滑座一侧，x向齿轮齿条在电机的驱动下带动压力成型装置滑座进行往复运动，压力成型装置滑座固定安装在x向直线导轨的滑块之下，超声波传感器穿过超声波传感器支架下端的圆孔，将超声波传感器夹持在的中部位置，超声波传感器支架固定安装在压力成型装置滑座下表面的端面，对所有驱动件所处位置进行实时监测与反馈，操作人员根据反馈结果在压力成型控制系统进行操作，油缸安装座固定安装在压力成型装置滑座正下方。

龙门横梁包括横梁刚性组件、驱动件安装板、机械限位、横梁封板、拖链、拖链支架，横梁封板将横梁刚性组件进行包裹，横梁刚性组件两端下表面固定安装在两根龙门立柱上表面两端，拖链横跨龙门横梁一周固定安装在拖链支架侧表面，拖链支架固定安装在横梁封板的侧表面，驱动件安装板固定安装在横梁封板下平面，机械限位固定安装在驱动件安装板下表面两端，对两根直线导轨上的滑块起到限位作用。

压力成型装置包括调整压块、执行端安装座、轴套、压力成型头，执行端安装座固定安装在上部龙门支撑架的压力成型装置滑座下端面，压力成型头固定安装在执行端安装座下表面，调整压块安装在执行端安装座侧表面，压力成型头由轴套固定连接在执行端安装座下表面，通过调整压块的位置对压力成型头在执行端安装座上的安装位置起到调整作用，压力成型头下部接触模具，进行压力成型工作。

压力成型头包括液压缸、上端压杆、下端压杆、压头、拉紧带，液压缸上端与执行端安装座下表面固定连接，液压缸下端与上端压杆固定连接，对整个压力成型头起到控制其上下进给的作用，下端压杆上表面固定连接在上端压杆下表面压头由拉紧带固定连接在下端压杆端口处，压头下部为可旋转半球形结构，根据模具不同结构，压头进行不同角度的调整，以确保在模具每个位置处均可实现成型。

下部支撑工作台包括四根y向直线导轨、两根y向齿轮齿条、两块驱动件安装板、支撑横梁、拖链支架、拖链、支撑立柱、立柱支脚，下部支撑工作台由十根均匀分布支撑横梁搭接而成，两块驱动件安装板分别固定安装在下部支撑工作台两侧，两根龙门横梁正下端，四根y向直线导轨滑块分别安装在两块驱动件安装板上表面两侧，两根y向齿轮齿条分别安装在两块驱动件安装板上表面中部，两根y向直线导轨滑块之间，拖链支架固定安装在下部支撑工作台两侧的支撑横梁侧面，拖链固定安装在拖链支架上端，贯穿整个下部支撑工作台两侧面，支撑立柱分别均匀固定安装在下部支撑工作台两侧面与中部位置，立柱支脚上端分别固定安装在每根支撑立柱下表面，下端与地面直接接触，对整个设备起到固定支撑的作用。

防护组件包括护栏组件，防护支撑架，运动系统风琴罩，护栏组件固定安装在下部支撑工作台两侧，对在下部支撑工作台上进行工作的操作人员起到保护作用，防护支撑架搭接在下部支撑工作台上的每根支撑横梁之间，方便工作人员在下部支撑工作台上端进行作业，运动系统风琴罩分别固定安装在固定在龙门横梁上的驱动件安装板两端与下部支撑工作台上的两块驱动件安装板两端，对所有的驱动原件起到防护作用。

使用该装置进行成型的方法，包括如下步骤，具体过程如下：

1将需要压力成型的模具放置于压力成型装置下端，根据模具大小确定压力成型头数量；

2根据需要压力成型的模具位置，在压力成型控制系统上进行位置设定，由下部支撑工作台上y向齿轮齿条的驱动下带动龙门横梁运动到指定位置；

3龙门横梁运动到指定位置后，根据各个执行系统所需压力成型的位置，在压力成型控制系统上进行位置设定，驱动件安装板带压力成型装置沿上部龙门支撑架上的x向直线导轨滑块运动到指定位置；

4根据模具的不同材料，在压力成型控制系统设置液压缸的压力值，通过压力成型装置使压力成型头进行压力成型工作；

5压头根据所成型模具表面的不同曲率，进行不同角度的调整与控制，拉紧带进行不同程度的伸缩，以确保压头在压力成型头的相对位置不发生改变；

6一次压力成型结束后，根据模具所需成型的下一位置，进行重复步骤2-5，完成多个位置处的压力成型操作；

7待模具的所有压力成型工作完成后，压力成型头上移，所有执行系统复位，取出压力成型完成的模具。

本申请的优点在于利用一种多点压力成型装置解决了模具型面为多单、双面多曲率的复杂结构中存在的成型压力大，成型难度高、成形型面复杂、成型工序复杂繁琐等一系列问题，极大提升成型过程的同步性，降低了操作风险系数，最大程度保证了的操作人员安全，可适应复杂型面变化、成型压力大的具有自动化水平高、安全系数高、生产效率高的集“三高”于一体的复杂模具INVAR数字化多点成型装置来配合生产一线，加速生产进程,提升了模具成型的工作效率。实现了具有单、双面多曲率复杂结构模具型面的精确成型，对各类模具型面具有普遍适用性。

以下结合附图及实施例对本申请作进一步的详细描述。

附图说明

图1一种多点压力成型装置；

图2一种多点压力成型装置剖视图；

图3一种多点压力成型装置局部放大图；

图中编号说明：1、上部龙门支撑架；2、压力成型装置；3、下部支撑工作台；4、压力成型控制系统；5、防护组件；6、龙门立柱；7、龙门横梁；8、压力成型装置滑座；9、超声波传感器；10、超声波传感器支架；11、x向直线导轨；12、油缸安装座；13、x向齿轮齿条；14、驱动电机；15、横梁刚性组件；16、x向驱动件安装板；17、机械限位；18、横梁封板；19、拖链；20、拖链支架；21、调整压块；22、执行端安装座；23、轴套；24、压力成型头；25、液压缸；26、上端压杆；27、下端压杆；28、压头；29、拉紧带；30、y向直线导轨；31、y向齿轮齿条；32、y向驱动件安装板；33、支撑横梁；34、拖链支架；35、拖链；36、支撑立柱；37、立柱支脚；38、防护支撑架；39、运动系统风琴罩。

具体实施方式

参见图1、图2、图3，一种用于复杂模具INVAR数字化多点成型装置，其结构包括上部龙门支撑架1、压力成型装置2、下部支撑工作台3、压力成型控制系统4、防护组件5，压力成型装置2固定安装在上部龙门支撑架1下端，上部龙门支撑架1两个支腿安装固定在下部支撑工作台3上，下部支撑工作台3放置在底面上，上部龙门支撑架3带动压力成型装置2在下部支撑工作台3上滑动至所需工作位置，通过压力成型装置2的伸缩下压完成对复杂模具的挤压成型，压力成型控制系统4固定安装在下部支撑工作台3一侧，操作人员通过操作压力成型控制系统4，完成对复杂模具成型的一系列处理操作，防护组件5安装在下部支撑工作台3两侧，对操作人员起保护作用。

上部龙门支撑架1包括两根龙门立柱6，龙门横梁7、压力成型装置滑座8、超声波传感器9、超声波传感器支架10、两根x向直线导轨11、油缸安装座12、x向齿轮齿条13，驱动电机14，两根龙门立柱6下表面固定安装在下部支撑工作台3上表面，上表面固定安装在龙门横梁7两端，对龙门横梁7起到固定支撑的作用，两根x向直线导轨滑块11固定安装在龙门横梁7下表面两侧，x向齿轮齿条13固定安装在龙门横梁7下表面中部，两根x向直线导轨11之间，驱动电机14固定安装在压力成型装置滑座8一侧，x向齿轮齿条13在驱动电机14的驱动下带动压力成型装置滑座8进行往复运动，压力成型装置滑座8固定安装在x向直线导轨11的滑块之下，超声波传感器9穿过超声波传感器支架10下端的圆孔，将超声波传感器9夹持在的中部位置，超声波传感器支架10固定安装在压力成型装置滑座8下表面的端面，对所有驱动件所处位置进行实时监测与反馈，操作人员根据反馈结果在压力成型控制系统4进行操作，油缸安装座12固定安装在压力成型装置滑座8正下方。

龙门横梁7包括横梁刚性组件15、x向驱动件安装板16、机械限位17、横梁封板18、拖链19、拖链支架20，横梁封板18将横梁刚性组件15进行包裹，横梁刚性组件15两端下表面固定安装在两根龙门立柱6上表面两端，拖链横跨龙门横梁7一周固定安装在拖链支架20侧表面，拖链支架20固定安装在横梁封板18的侧表面，x向驱动件安装板16固定安装在横梁封板18下平面，机械限位17固定安装在x向驱动件安装板16下表面两端，对两根x向直线导轨11上的滑块起到限位作用。

压力成型装置2包括调整压块21、执行端安装座22、轴套23、压力成型头24，执行端安装座22固定安装在上部龙门支撑架1的压力成型装置滑座8下端面，压力成型头24固定安装在执行端安装座22下表面，调整压块21安装在执行端安装座22侧表面，压力成型头24由轴套23固定连接在执行端安装座22下表面，通过调整压块21的位置对压力成型头24在执行端安装座22上的安装位置起到调整作用，压力成型头24下部接触模具，进行压力成型工作。

压力成型头24包括液压缸25、上端压杆26、下端压杆27、压头28、拉紧带29，液压缸25上端与执行端安装座22下表面固定连接，液压缸25下端与上端压杆26固定连接，对整个压力成型头24起到控制其上下进给的作用，下端压杆27上表面固定连接在上端压杆26下表面压头28由拉紧带29固定连接在下端压杆27端口处，压头28下部为可旋转半球形结构，根据模具不同结构，压头28进行不同角度的调整，以确保在模具每个位置处均可实现成型。

下部支撑工作台3包括四根y向直线导轨30、两根y向齿轮齿条31、两块y向驱动件安装板32、支撑横梁33、拖链支架34、拖链35、支撑立柱36、立柱支脚37，下部支撑工作台3由十根均匀分布支撑横梁33搭接而成，两块y向驱动件安装板32分别固定安装在下部支撑工作台3两侧，两根龙门横梁7正下端，四根y向直线导轨滑块30分别安装在两块y向驱动件安装板32上表面两侧，两根y向齿轮齿条31分别安装在两块y向驱动件安装板32上表面中部，两根y向直线导轨滑块30之间，拖链支架34固定安装在下部支撑工作台3两侧的支撑横梁33侧面，拖链35固定安装在拖链支架34上端，贯穿整个下部支撑工作台3两侧面，支撑立柱36分别均匀固定安装在下部支撑工作台3两侧面与中部位置，立柱支脚37上端分别固定安装在每根支撑立柱36下表面，下端与地面直接接触，对整个设备起到固定支撑的作用。

防护组件5包括护栏组件38，防护支撑架39，运动系统风琴罩40，护栏组件38固定安装在下部支撑工作台3两侧，对在下部支撑工作台3上进行工作的操作人员起到保护作用，防护支撑架39搭接在下部支撑工作台3上的每根支撑横梁33之间，方便工作人员在下部支撑工作台3上端进行作业，运动系统风琴罩40分别固定安装在固定在龙门横梁7上的x向驱动件安装板16两端与下部支撑工作台3上的两块y向驱动件安装板32两端，对所有的驱动原件起到防护作用。

使用该装置的进行成型的方法，包括如下步骤，具体过程如下：

1将需要压力成型的模具放置于压力成型装置2下端，根据模具大小确定压力成型头24数量；

2根据需要压力成型的模具位置，在压力成型控制系统4上进行位置设定，由下部支撑工作台3上y向齿轮齿条31的驱动下带动龙门横梁7运动到指定位置；

3龙门横梁7运动到指定位置后，根据各个执行系统所需压力成型的位置，在压力成型控制系统4上进行位置设定，x向驱动件安装板16带压力成型装置2沿上部龙门支撑架1上的x向直线导轨滑块11运动到指定位置；

4根据模具的不同材料，在压力成型控制系统4设置液压缸25的压力值，通过压力成型装置2使压力成型头24进行压力成型工作；

5压头28根据所成型模具表面的不同曲率，进行不同角度的调整与控制，拉紧带29进行不同程度的伸缩，以确保压头28在压力成型头24的相对位置不发生改变；

6一次压力成型结束后，根据模具所需成型的下一位置，进行重复步骤2-5，完成多个位置处的压力成型操作；

7待模具的所有压力成型工作完成后，压力成型头24上移，所有执行系统复位，取出压力成型完成的模具。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。