蒙皮拉形时使用的通用底座的制作方法

1.本实用新型涉及一种蒙皮拉形时使用的通用底座，特别是涉及蒙皮纵向拉形时实现模具倾斜角度的调整及保证蒙皮拉形的安全操作，属于工艺装备设计领域。


背景技术：

2.飞机蒙皮零件是构成飞机气动外形的薄板件和内部结构框架的包皮，最常用的成形工艺为蒙皮拉形。蒙皮拉形工艺所使用的设备为蒙皮拉形机，数控综合式蒙皮拉形机通常由2～3个可单独升降工作台来提供蒙皮拉形时所需的上顶力。
3.双曲率蒙皮纵向拉形工艺过程中，首先是根据拉形模的长度调整蒙皮拉形机工作台的距离，再在工作台上铺设钢板或木板，然后安装拉形模，最后进行蒙皮零件的拉形，通常是几个工作台同时上顶来实现蒙皮零件的成形。
4.传统的蒙皮拉形工艺无法得到最佳的成形效果，因为蒙皮零件纵向拉伸两个方向的变形量及变形力均不同，根据仿真软件模拟的最佳拉形工艺过程，拉形模在蒙皮拉形的过程中应逐渐调节其倾斜的角度。由于蒙皮拉形模为刚性铸造模具，自身结构固定不具备调节倾斜角度的能力，只能依靠拉形机或其它装置来实现模具倾斜。蒙皮的倾斜拉形还必须在安全的条件下进行，拉形模必须与拉形机工作台稳固连接，避免意外情况下拉形模出现窜动。绝不能为了实现拉形模倾斜而拆除一侧工作台与拉形模的固定装置。
5.蒙皮拉形机的多个工作台之间，有很大的距离，设备工作区存在非常大的空隙，存在物品及人员跌落的安全隐患。所以在工作台距离调整后需要铺设整体钢板或木板，即使是拉形模与工作台直接连接的话，也要在拉形模未覆盖的工作区(拉形模的宽度小于工作区的宽度)铺设钢板，填充缝隙。铺设钢板或木板之后，虽然能够保证安全性，但是却影响拉形模倾斜角度的调整。
6.因此，为达到蒙皮拉形最佳的工艺效果，需要在拉形模和蒙皮拉形机工作台之间增加某个装置，既可以实现拉形模倾斜角度的调整，还能够保证蒙皮拉形工艺过程的安全性。


技术实现要素：

7.本实用新型创造所要解决的技术问题是提供了一种在蒙皮纵向拉形的工艺过程中，实现拉形模能够逐渐调整倾斜角度，且能够提高蒙皮拉形的操作安全性的通用底座。
8.蒙皮拉形时使用的通用底座，包括工作台1、下铰链2、旋转轴3、上铰链4、长底板5、支撑板6和支撑块7。
9.所述的通用底座的宽度不小于工作台1所在区域的宽度，确保通用底座覆盖拉形机的工作区；
10.所述的长底板5为中间填充形式或中间不填充形式；
11.当长底板5为中间填充形式时：保证装配后长底板5外缘宽度不小于蒙皮拉形机工作台1所在区域的宽度。长底板5分为上下层，上层长底板5的宽度与下层长底板5的长度相
等，相应的下层长底板5的长度方向与上层长底板5的宽度方向相固定，上层的长底板5上设置支撑块7，支撑块7与长底板5垂直连接，限制长度装配后的宽度。支撑块7与长底板5采用沉头螺钉9连接，通过销钉10进行定位。所述的通用底座上至少设置两组铰链，每组铰链包括下铰链2、旋转轴3和上铰链4；下铰链2和上铰链4通过旋转轴3相连接，旋转轴3的轴线方向与支撑块7的长度方向相同；上铰链4与下层长底板5通过螺栓11、螺母12相连，下铰链2与工作台1通过t型槽螺栓13相连；相邻两组铰链中，两组的下铰链2上均开设圆孔，其中一组上铰链4开设腰形孔，另一组上铰链4开设圆孔，能确保在工作过程中旋转轴3能够在腰形孔内滑动。通用底座的顶部设置支撑板6，支撑板6下方通过支撑块7与上层的长底板5相连，支撑板6与支撑块7之间通过沉头螺钉9相连，支撑板6上方与拉形模8连接，支撑板6周边大于拉形模8，并设有装夹固定拉形模8的卡槽。
12.当长底板5为中间不填充形式时：保证装配后长底板5外缘宽度不小于蒙皮拉形机工作台1所在区域的宽度。长底板5为一层，长底板5上设置支撑块7，支撑块7与长底板5垂直连接，限制长度装配后的宽度。支撑块7与长底板5采用沉头螺钉9连接，通过销钉10进行定位。所述的通用底座上至少设置两组铰链，每组铰链包括下铰链2、旋转轴3和上铰链4；下铰链2和上铰链4通过旋转轴3相连接，旋转轴3的轴线方向与支撑块7的长度方向相同，上铰链4与长底板5通过螺栓11、螺母12相连，下铰链2与工作台1通过t型槽螺栓13相连；相邻两组铰链中，两组的下铰链2上均开设圆孔，其中一组上铰链4开设腰形孔，另一组上铰链4开设圆孔，能确保在工作过程中旋转轴3能够在腰形孔内滑动。通用底座的顶部设置支撑板6，支撑板6下方通过支撑块7与长底板5相连，支撑板6与支撑块7之间通过沉头螺钉9相连，支撑板6上方与拉形模8连接，支撑板6周边大于拉形模8，并设有装夹固定拉形模8的卡槽。
13.进一步地，支撑板6的外缘可以调整，采用多块组合使用的支撑板6，并且安装位置可调整，分别连接在支撑块7上，支撑块7上的连接孔位固定，每块支撑板6上有多组连接孔，用于适用不同外形尺寸的拉形模8。
14.进一步地，下铰链2上与工作台1连接的u型槽宽度，必须和工作台1的t型槽宽度一致。再设计四个阶梯导正销，直径为u型槽宽度。两组铰链的旋转轴3必须平行。
15.进一步地，通用底座的支撑板6是与拉形模8直接连接的部分，需要在支撑板6上设置尺寸长的腰形通孔，安装后分布在拉形模8的周边，实现拉形模8的多点固定。更进一步地，支撑板6上设置可拆卸的限位块，分布在拉形模8四个角附近。支撑板6上的腰形通孔、限位块和安装孔共同实现配套设计。
16.进一步地，通用底座的各个组件、零件需要有较高的加工精度，应采用数控设备进行加工。通过三维数据集进行加工，保证其尺寸关系。各个连接件(支撑板除外)之间应设计定位销钉，保证其相互位置关系。
17.本实用新型的有益效果：通过通用底座的使用，可以实现蒙皮零件在成形过程中，拉形模逐渐调整倾斜角度，使蒙皮零件受力更加均匀，实现最佳的成形效果。通用底座还可以覆盖蒙皮拉形机的整个工作区域，可以有效保证其安全性。由于通用底座可以调整拉形模的倾斜角度，间接简化了拉形模的设计，不必再通过仿真软件模拟最佳的模具角度，可以采用模具高度最低的方案进行结构设计，可以降低模具的重量和加工成本。
附图说明
18.图1为方案一，中间填充长底板结构设计图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。
19.图2为方案二，中间不填充长底板结构设计图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。
20.图3为方案一，中间填充倾斜旋转装置结构设计图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图。
21.图4为方案二，中间不填充倾斜旋转装置结构设计图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图。
22.图5为支撑板安装示意图ⅰ(拉形模：5700
×
1600mm)，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。
23.图6为支撑板安装示意图ⅱ(拉形模：4600
×
1600mm)，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。
24.图7为支撑板安装示意图ⅲ(拉形模：4700
×
2200mm)，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。
25.图8为支撑板安装示意图ⅳ(拉形模：4700
×
2000mm)，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。
26.图9为通用底座及拉形模的安装后二维示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图。
27.图10为通用底座及拉形模安装后的三维示意图。
28.图中：1工作台；2下铰链；3旋转轴；4上铰链；5长底板；6支撑板；7支撑块；8拉形模；9沉头螺钉；10销钉；11螺栓；12螺母；13t型槽螺栓。
具体实施方式
29.为蒙皮零件纵向拉形时，借助蒙皮拉形机工作台1的高度差拉实现拉形模8可以逐渐调整倾斜角度的要求，这就需要一种具有铰链式连接的通用底座，同时与工作台1和拉形模8连接。为保证蒙皮拉形工艺过程的安全性，通用底座需要覆盖拉形机的工作区，即保证工作台1区域被覆盖。因此，通用底座的宽度应不小于工作台1所在区域的宽度。为保证通用底座具备通用性，可以满足不同外形尺寸拉形模8的固定要求，通用底座应设计安装位置可调的活动式支撑板6。在安装拉形模8之前，根据拉形模8的外形尺寸调整支撑板6的安装位置。
30.1、长底板的结构设计
31.长底板1为通用底座的中间结构，除起到连接作用之外，还要能够填充蒙皮拉形机的工作区，保证蒙皮拉形工艺的安全性。选择尽量长的金属板料，两块或三块，必须能够保证装配后外缘宽度不小于蒙皮拉形机工作台1所在区域的宽度(单张板料宽度不够)。长底板5可以采用两种方案：方案一为中间填充；方案二为中间不填充。两种方案对于安全性的影响不大，方案二可以由拉形模8覆盖中间不填充的区域。但是方案一对倾斜结构的设计有利，缺点是材料消耗量大，重量大。两种方案都需要在长底板5上方设计多个支撑块7，支撑块7与长底板5垂直连接，限制长度装配后的宽度。支撑块7与长底板5采用沉头螺钉9连接，为保证装配位置准确，还需使用销钉10进行定位。长底板5设计结构如图1、如图2：
32.2、倾斜旋转装置的设计
33.通用底座的倾斜是借助蒙皮拉形机工作台1的高度差来实现，因此需要设计至少两组铰链形式的连接，且每组铰链分别与工作台1和长底板5连接。每组铰链的下铰链2是与蒙皮拉形机工作台1连接，均采用圆柱型轴套安装旋转轴。铰链的上铰链4与长底板5连接，由于两个工作台1的水平距离不变，因此在通用底座倾斜后，两组铰链的轴距会变大，所以一组铰链采用圆柱型轴套，另一组铰链需要采用腰形孔，保证旋转轴3能够在腰形孔内滑动。对于两种不同的方案：方案一中间填充，可以设计一根短轴支撑长底板；方案二中间不填充，必须设计一根长轴支撑长底板。倾斜旋转装置设计结构如图3、图4：
34.3、支撑板通用性的设计
35.通用底座的顶部与拉形模8连接，需要设计支撑板6，支撑板6周边应该比拉形模8略大，并有装夹固定拉形模8的卡槽。但是，拉形模8的外形尺寸不同，为保证底座能够具有通用性，必须使支撑板6的外缘可以调整。设计四块组合使用的支撑板6，并且安装位置可调整，分别连接在两块支撑块6上，支撑块7上的连接孔位固定，每块支撑板6上有多组连接孔，用于适用不同外形尺寸的拉形模8。支撑板6的安装形式如图5、图6、图7、图8所示：
36.4、通用底座的其它辅助设计
37.通用底座还需要保证其安装精度，例如：两个铰链组的旋转轴3必须平行，才能满足倾斜旋转的要求。倾斜旋转装置的下铰链2必须保证安装准确，需要针对特定拉形机的工作台1来进行设计。下铰链2与工作台1连接的u型槽宽度，必须和工作台t型槽宽度一致。再设计四个阶梯导正销，直径为u型槽宽度。通用底座安装时使用，用于保证安装的准确度，使两个铰链组的旋转轴平行。
38.通用底座的两个铰链组的上铰链4之间应该有连接板，使其始终连接在一起，可以避免在非工作时，铰链组不会因为自重而自行旋转。如图3方案中，通用底座采用中间填充的方式，为方便安装，倾斜旋转装置与长底板5需要经常拆卸，必须设计专用的连接板(下层长底板)，使两组铰链始终连接；如图4方案中，通用底座采用中间不填充的方式，倾斜旋转装置与长底板5不必经常拆卸，可以借用长底板5来实现两个铰链的连接。
39.通用底座的支撑板7是与拉形模8直接连接的部分，需要在支撑板7上设计尺寸较长的腰形通孔，安装后可以分布在拉形模8的周边，实现拉形模8的多点固定。为保证拉形模8的安装准确性，还可以在支撑板6上设计可拆卸的限位块，分布在拉形模8四个角附近。支撑板6上的腰形通孔、限位块、以及安装孔，可以实现配套设计。
40.5、通用底座的制造与装配
41.通用底座的各个组件、零件需要有较高的加工精度，应采用数控设备进行加工。通过三维数据集进行加工，保证其尺寸关系。各个连接件(支撑板除外)之间应设计定位销钉，保证其相互位置关系。
42.1、根据科研生产任务，进行民用飞机项目前机身蒙皮零件的拉形试验，蒙皮零件共2项，均为双曲率蒙皮，采用纵向拉形：
43.零件1：材料牌号：2198-t3s，材料规格：0.125吋，
44.尺寸(净长
×
净宽
×
弦高)：4480
×
1506
×
242mm；
45.零件2：材料牌号：2198-t3s，材料规格：0.125吋，
46.尺寸(净长
×
净宽
×
弦高)：4480
×
2173
×
358mm。
47.2、设计并制造两套拉形模：零件1拉形模外形尺寸为4600
×
1600
×
400mm；零件2拉
形模外形尺寸为4700
×
2200
×
550mm，均采用模具高度最低的方案进行结构设计。
48.3、根据拉形模的外形尺寸设计通用底座支撑板的安装连接孔：零件1的拉形模8采用图6支撑板6的安装方案ⅱ；零件2的拉形模8采用图7支撑板6的安装方案ⅲ。
49.4、按设计结构制造通用底座并装配，按图6安装方案ⅱ装配支撑板6。
50.5、分别吊装并安装通用底座及零件1的拉形模8，保证其与蒙皮拉形机工作台稳固连接。
51.6、进行零件1的拉形，根据仿真软件模拟出来的最佳工艺过程，逐渐调整拉形模的倾斜角度，直至达到完全贴胎。
52.7、零件1拉形后，拆卸拉形模8。在蒙皮拉形机工作台1上直接调整通用底座的支撑板8，按图7安装方案ⅲ装配支撑板6。吊装并安装零件2的拉形模8。
53.8、进行零件2的拉形，根据仿真软件模拟出来的最佳工艺过程，逐渐调整拉形模8的倾斜角度，直至达到完全贴胎。
54.9、拆卸拉形模8及通用底座，检验蒙皮零件的贴合度两项试验件蒙皮的贴合间隙满足要求，可以交付下一工序。