[发明专利]一种复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置及方法

说明书

本发明属于复合材料桨叶疲劳试验件超声波辅助加工技术，涉及桨叶疲劳试验件精加工定位装置及方法。本发明复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置包括均设置在超声铣削装备平台上的平面加工定位组件和钻孔加工定位组件。本发明选取桨叶根部衬套孔以及桨叶某截面外型作为定位基准，利用平面加工定位组件对桨叶进行精确定位固定，以及利用钻孔加工定位组件对桨叶进行精确定位固定，进而运用超声铣削装备对桨叶疲劳试验件进行铣削和钻孔。本发明首次实现对复合材料桨叶疲劳试验件进行超声波辅助加工，可实现对复合材料桨叶疲劳试验件在超声铣削装备平台上的精准定位，操作方便快捷，可实现快速装夹、拆卸。

技术领域

本发明属于复合材料桨叶疲劳试验件超声波辅助加工技术，涉及桨叶疲劳试验件精加工定位装置及方法。

背景技术

随着纤维复合材料在航空领域广泛的应用和不断量产，传统的以手工铣磨为基础的加工技术已明显力不从心，不仅效率低、精度差，而且刀具耐用度低。对于制孔和平面加工，采用高速钻削和铣削，虽然能够提高加工效率，但是因加工切削力相对较大，当刀具趋于磨损后，仍然会出现分层损伤等质量问题，由此影响加工效率、增加生产成本。超声切割技术是近十几年内，在国际上发展起来的一项工艺技术，基本原理是利用一个电子超声发生器，先产生一定频率的超声波，然后通过置于超声切割头内的超声－机械转换器，将原本振幅和能量很小的超声振动转换成同频率的机械振动，再通过共振放大，得到足够大的、可以满足切割工件要求的振幅和能量(功率)，最终传导至超声切割头顶端的刀具上，对复合材料进行切割加工。最近的研究结果表明，在复合材料加工中引入超声波辅助振动加工，能够大幅降低切削力20-30％，降低刀具磨损，提高加工效率和表面质量。

然而，在桨叶制造技术领域中，复合材料桨叶由于桨叶的复合材料特性，以及桨叶自身气动形状、结构强度设计要求，特别是疲劳要求，对其加工工艺有特定要求。现有技术复合材料桨叶仍主要应用传统加工方法，尚未采用复合材料超声波加工技术，目前尚无合适的机床，也无针对复合材料在超声铣削装备上进行定位的装置，缺乏相应的加工工艺技术。

发明内容

本发明的目的是：

提供一种基于超声铣削装备的、定位精度高、装夹方便可靠的复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置及定位方法。

本发明的技术方案是：一种复合材料桨叶疲劳试验件精加工定位装置，其包括均设置在超声铣削装备平台上的平面加工定位组件和钻孔加工定位组件，其中，所述平面加工定位组件包括桨叶根部定位装置Ι、第一截面定位夹紧装置、浮动夹紧装置Ι、第二截面定位夹紧装置，所述桨叶根部定位装置Ι和浮动夹紧装置Ι均设置在超声铣削装备平台上，第一截面定位夹紧装置和第二截面定位夹紧装置分别设置在浮动夹紧装置Ι上，夹持固定待加工复合材料桨叶；所述钻孔加工定位组件包括上夹板、下夹板、桨叶根部定位装置Π、截面定位夹紧装置、浮动夹紧装置Π、上夹板定位装置、下夹板定位装置，其中，所述桨叶根部定位装置Π和浮动夹紧装置Π设置在超声铣削装备平台上，上、下夹板设置在待加工复合材料桨叶两侧，并分别由上、下夹板定位装置安装固定。

所述桨叶根部定位装置Ι包括第一定位件201、第一支座202、第一限位块203、第二限位块204、第三限位块205、第一连接件206，所述第一定位件201端部设置在第一支座202上，第三限位块205通过第一连接件206与第一支座连接，第一限位块203、第二限位块204分别设置在第一支座202的侧端，所述桨叶根部定位装置Ι与超声铣削装备平台边缘贴合进行定位和固定，运用设置在第一定位件201上方的弯柄销207、滚花高头螺钉208及压块209对待加工复合材料桨叶根部平面及衬套孔进行定位。