[实用新型]组合式可重构柔性模具的调形单元

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种组合式可重构柔性模具的调形单元，属于机械工程/板料成形领域。

(二)背景技术：

蒙皮是构成飞机气动外形的关键零件，其表面质量和形状精度对飞机的整体性能具有重要的影响，并且飞机蒙皮零件具有外形复杂多样、零件种类繁多等特点。然而目前的成形方式主要采用实体模具拉伸成形，因此需要给每一个蒙皮设计拉伸成形模具，实体模具蒙皮拉伸成形中，零件研制周期约为366小时，其中模具设计制造约为312小时，涉及制造工装的部分占据全部生产的绝大部分时间，另经申请人在大量的研究与实验过程中所了解，现有技术中主要存在以下缺陷：

上述现有专利中存在以下问题：

1、使用整体钉身，这不利于钉床整体的保养与修护，并且在需要改变钉头半径时，造成不必要的浪费。

2、钉床规模固定化，在需要增大或者减小钉床规模时，需要进行较大的改动。

3、模块化的设计方案不尽合理，仍有进一步优化的空间。

4、单元箱体的设计分散化，这对于后续的装配调试，都会造成很大的不方便。

因此，传统的模具工装和工艺方法已不适应现代飞机的快速研制和快速投产或转入批生产的要求。

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种组合式可重构柔性模具的调形单元，使可重构柔性模具单元化、模块化。通过多个调形模块的拼接、组合，可构成不同尺寸范围的可重构柔性拉伸成形模具。本调形单元采用直流伺服电机控制，通过接受调形数据及指令，控制卡会控制电机运动，从而调整每个钉柱的高度，构造蒙皮拉伸成形所需的包络曲面，来完成多种蒙皮的拉伸成形。

本实用新型一种组合式可重构柔性模具的调形单元，包括：钉身装配单元、连接单元和箱体单元。其特征在于：

所述的钉身装配单元包括可换钉头，钉柱，调节螺杆，推力轴承和联轴器。

可换钉头上端为一个球面，中间为一个正方形柱体形状，下端有一个定位台阶，用于与钉柱上端的装配孔连接。可换钉头上端直接与弹性垫层接触，构成包络曲面，其可根据曲面曲率的大小对钉头高度以及钉头半径进行修改、更换，以适应不同的蒙皮曲面成形需求；同时，通过改变钉头的高度和尺寸来适应不同柔性模具的需求，可以节省大量的制造成本。

钉柱是一个正方形柱体结构，是一个焊接连接部件，有两个部分构成。上端是一个中间掏有装配孔的正方形柱体，下端与一个紫铜套(图中未示)过盈配合，然后在紫铜套上攻丝，与调节螺杆构成螺纹运动副。钉柱的此种分体式结构便于加工，上下端分别加工完成后，进行焊接连接，经过热处理后再整体加工成形。

调节螺杆上端是外螺纹，与钉柱下端的内螺纹配合。中间有一个限位平台，下端有两个台阶圆柱，用于与推力轴承配合以及和联轴器的连接。

推力轴承为外购标准件，用于将调节螺杆的Z向力传递给连接箱体，避免电机承受Z向载荷。

联轴器连接调节螺杆和电机，电机输出轴的转动能够带动调节螺杆转动，从而使钉柱能够上升或下降，调节包络曲面的形状。

所述的连接单元由连接箱体、侧板和连接螺钉组成，该连接单元连接钉身装配单元和箱体单元，同时承受和传递蒙皮拉伸成形过程的Z向载荷。

连接箱体采用整体式框架结构，需要在5轴数控中心上进行加工。连接箱体的上部对应联轴器安装的位置，加工有多级台阶孔；为了保证调节螺杆和电机输出轴的同轴度，连接箱体的多级台阶孔采用一次装夹定位加工。连接箱体中部采用整体隔断式加强方式，即在连接箱体侧壁上，每个联轴器对应的安装位置横向钻孔，以此构成了连接箱体中部的整体隔断式加强方式，这样即有足够的空间来安装/紧固联轴器，又能保证连接箱体的刚度和强度。连接箱体的下部安装直流电机。

侧板通过连接螺钉固定在连接箱体外侧，电机8与调节螺杆3配合连接好后，侧板7与连接螺钉13将连接箱体的侧壁封闭，构成一个整体框架。

所述的箱体单元包括电机、控制器、竖连接板、横连接板、外框和紧固螺钉。箱体单元主要是传递Z向载荷，以及运动部件(电机、控制器)的装配连接；其是整个调形单元的控制部件。

电机通过联轴器和调节螺杆连接，其与控制器通过10线扁平电缆进行连接，控制器通过竖连接板和横连接板与外框进行连接固定，竖连接板通过连接螺钉与横连接板固定连接。外框与连接箱体连接，传递拉伸成形Z向载荷。