[发明专利]一种带加载和回弹测量的激光预应力成形夹具

说明书

（一）技术领域

本发明提供了一种带加载和回弹测量的激光预应力成形夹具，它主要应用在金属构件激光预应力成形中。属于航空制造技术领域。

（二）背景技术

预应力夹具是激光预应力成形时对板件施加弹性弯曲的一种工艺装备。它不起成型模的作用，只是在板件的受激光作用表面上产生预定的拉应力（不超过材料的屈服强度），用来加大预弯曲方向的成形曲率，克服激光成形的变形倾向，使板件按所需方向弯曲变形，从而获得符合外形要求的零件。

在航空器的制造技术中，大型壁板类钣金件的激光预应力成形是一种新的成形工艺方法，在对这种大型整体厚蒙皮壁板进行激光束扫描前必须对其施加预应力，以及在扫描过程中需进行的夹持。夹持和施加预应力的夹具是激光成形的关键技术之一。大型的激光成形设备有一个固定夹具和工件的刚性框架，该工件属于壁板类零件，其形状、曲率、大小各异，因此对夹具的组合调整能力，也就是夹具适应工件的变化能力的要求较高。现有技术中常用的夹具是通过与零件成形后的形状、曲率相吻合的多组卡板将零件夹持固定在激光成形设备的刚性框架上，然后通过调节上卡板逐渐逼近下卡板以至和壁板完全压紧。试验表明这种卡板式夹具达不到预期结果，松开卡板后有所回弹，同时一套卡板只限于一种壁板零件，对于形状有所改变的壁板，该卡板不具备通用性。

（三）发明内容

1.目的：本发明的目的在于提供一种带加载和回弹测量的激光预应力成形夹具。

2.技术方案：

一种带加载和回弹测量的激光预应力成形夹具主要由六部分组成：刚性框架、上横梁、下横梁、连接梁、百分表（包含磁性表座）和丝杠压块组件，下面主要介绍一下各部件的组成及连接方式。

所述的刚性框架由两根立柱与上连杆和下连杆相互连接而成。在上连杆上开有滑轨，用于固定上横梁，下连杆起加强刚性框架稳定性的作用。这两个相互对称设置的刚性框架由两根下横梁两端的T字型上的连接孔与对应的立柱上的连接孔通过螺栓和螺母连接固定。

所述的上横梁由方钢加工而成，其一端设有圆孔，另一端为条型孔，用螺栓和螺母通过刚性框架的顶部滑轨与刚性框架连接成一体。安装该夹具时，当上横梁的圆孔端固定时，条型孔的设计可以让上横梁的条型孔端有15度左右的摆动位移，从而更好的适应壁板工件的形状变化。上横梁中间部分开有若干圆孔，每一个圆孔上焊接有厚螺母，用以与丝杠压杆配合使用。

所述的下横梁的两端连接金属板，使下横梁的两端成为T字型，在金属板上开有连接孔，与立柱上的对应连接孔通过螺栓连接，使下横梁与刚性框架连接成一个整体。在下横梁的中间段开有若干条型孔，另有连接梁利用该条型孔通过螺栓和螺母与下横梁连接成一个整体，该条型孔的作用是满足连接梁的位置调整需求。

所述的连接梁也是由方钢加工而成，两端开有连接孔与条型孔配合连接，中间部分开有若干圆孔，对应圆孔焊接厚螺母，用以与丝杠压块组件配合使用。

所述的丝杠压块组件是施力组件，它由丝杠压杆和条型压块组成。丝杠压杆7下端为六面体平面，上部分开有工字头，条型压块的外表面为半圆形，内部开有T型槽，条型压块的T型槽与丝杠压块的工字头相互装卡连接。

所述的百分表（包含磁性表座）是常用用品，是该夹具用来进行加载和回弹位移检测的装置，可以根据测量需要选用，它们设置在上横梁的上部表面。

该夹具可以实现对壁板类工件的弦向和展向双曲率夹持并施加成形预应力。弦向夹持和施力是通过固定在连接梁上的丝杠压块组件完成的，主要采用三点弯曲的方法，施加位移可以随意调整，由于连接梁上设有多个连接孔，施力点可以随意调节。根据工件的设计要求，在每一个连接梁上都可以进行弦向预弯夹持。对于展向预弯夹持，是通过固定在上横梁上的丝杠压块组件施力完成。

为了更好的适应壁板的尺寸以及型号，本发明采用上横梁在刚性框架上实现滑动的方法，通过在钢性框架顶部开长槽形成滑轨，将上横梁的两端连接在滑轨上，横梁相对滑轨的固定位置可以调节，通过上横梁和连接横梁的位置移动实现了对整个壁板无盲点的施加预应力。

该夹具的加载和回弹位移检测装置是百分表，它固定在上横梁上部，通过大量程百分表多点同步检测取平均值来实现对位移变化的监测。百分表与横梁之间通过磁性表座连接，方便调整位置，可根据需求灵活检测。

3.本发明的优点和有益效果是：该夹具结构可调节性高，对不同形状壁板工件的预应力夹持具有通用性，同时可以监测加载和回弹的位移变化。

（四）附图说明

图1是本发明所述夹具爆炸图

图2是本发明所述夹具结构示意图