阅读说明：本技术 曲面蜂窝芯一次灌封成型装置及工艺 (One-step filling and sealing forming device and process for curved-surface honeycomb core ) 是由 陈亮 黄杰 胡德艳 于 2020-04-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了曲面蜂窝芯一次灌封成型装置及工艺,包括主体、上盖板、电热毯、控制仪表箱,本发明不仅可以避免传统方法加热成型时应用温度过高,使材料变软,在加压下使其强迫变形,造成蜂窝芯材料性能级别降级,材料糊化,寿命缩短等缺陷；另外,除了电热毯加热的灌封强化区,其余蜂窝芯材料均暴露在室温环境下,这种工艺不对蜂窝芯造成物理化学损伤,完全保持了材料应有性能,其物理机械性能不发生改变；同时,本发明工艺还能减少蜂窝芯和灌封材料使用量,提高材料利用率,减轻复合材料部件整体重量,提高工装模具周转率和生产组织的灵活性,释放设备产能,人力资源,节省能源消耗,改善环境。(The invention discloses a curved surface honeycomb core one-step filling and sealing molding device and a process, which comprises a main body, an upper cover plate, an electric blanket and a control instrument box, and can avoid the defects of honeycomb core material performance level degradation, material gelatinization, service life shortening and the like caused by overhigh application temperature, softening of the material and forced deformation of the material under pressurization in the traditional method during heating and molding; in addition, except for a filling and sealing strengthening area heated by the electric blanket, the other honeycomb core materials are exposed in a room temperature environment, the process does not cause physical and chemical damage to the honeycomb core, the due performance of the materials is completely maintained, and the physical and mechanical properties of the materials are not changed; meanwhile, the process can also reduce the usage amount of the honeycomb core and the encapsulating material, improve the material utilization rate, reduce the overall weight of the composite material part, improve the turnover rate of the tooling die and the flexibility of production organization, release the capacity of equipment and human resources, save the energy consumption and improve the environment.)

曲面蜂窝芯一次灌封成型装置及工艺

技术领域

本发明涉及蜂窝芯成型技术领域，具体是指曲面蜂窝芯一次灌封成型装置及工艺。

背景技术

复合材料夹层结构由于使用了蜂窝芯作为夹层，相对于金属结构，极大的减轻了重量，且比刚度高，在航空航天领域结构中已经广泛应用，尤其是抗弯刚度要求较高的次受力结构件。但由于蜂窝特有的结构特性，其承受集中载荷能力较弱,这样在局部需要安装连接嵌件的地方就需要局部灌封强化。

现有工艺方法已经沿袭了几十年，分多步骤进行。原材料平面蜂窝芯留较多余量粗切后用耐热凯夫拉芳纶纤维材料包裹，放在成型模具上，通过压板及沙袋等重物加压固定，再送进热烘箱内加热保持一定时间定型。蜂窝芯材料转移到灌封模具上使用画线模板标记位置，再在蜂窝芯需灌封位置周边上下表面贴纸保护后才进行局部灌封操作。在灌封材料固化后还要手工打磨强化区上下表面成要求的曲面型面。这种传统工艺方法除了步骤多，整体流程时间长，手工操作多等不足，最大的质量问题是由于蜂窝芯材料在成型过程中经历了高温和强迫变形，芯格受损，芯格间粘接强度降低，蜂窝芯所浸树脂会糊化变脆，整体性能降级，可用寿命缩短。另外使用成型模具在热烘箱内加热定型后的毛坯蜂窝芯也并没有完全约束材料使型面不再反弹、变形，成型效果并不理想。考虑到可能的需强化位置偏差，过程中毛坯留较多余量，在局部位置灌封操作中也有意增大了尺寸偏差，造成原材料蜂窝芯和灌封材料浪费。被局部灌封加强后的蜂窝芯上下表面需要手工打磨，和后续曲面夹层零件铺贴工装表面贴合时有空隙，与表层蒙皮存在粘接不牢，或者蜂窝芯强化位置和需求位置中心偏差过多等质量隐患。因此，一种对于曲面蜂窝芯一次性灌封强化及成型的工艺亟待研究。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：曲面蜂窝芯一次灌封成型装置，包括主体、上盖板、电热毯、控制仪表箱，所述主体上表面、上盖板下表面均为曲面，所述上盖板一端铰接于主体一端，其另一端设有与主体上表面连接的丝杠压紧组件，使得待灌封蜂窝芯可压紧于上盖板与主体上表面之间，所述主体上表面设有数个向下凹陷的灌封强化区，所述灌封强化区中放置有强化区盖板，所述强化区盖板上表面为与主体上表面弧度对应曲面，其下部与灌封强化区内底面之间设有电热毯放置腔，所述电热毯设置于电热毯放置腔内并与控制仪表箱电连接，所述上盖板底部设有与灌封强化区对应的C型型面压块，所述C型型面压块中空部内设置灌封模具、均压块。

作为改进，所述主体包括主体上表面、向下设置于主体上表面四周的主体侧板，所述主体上表面下部还设有数个与主体侧板连接的腔体支撑板。

作为改进，所述主体上表面两端设有数个用于决定蜂窝芯放置位置的定位块，位于主体上表面靠近与上盖板铰接处的一端的定位块其上部设有限制蜂窝芯主定位边翘起的挡板，所述挡板通过螺丝固定于定位块上表面。

作为改进，所述强化区盖板四角处通过螺丝与主体固定连接。

作为改进，所述丝杠压紧组件包括丝杠杆，所述丝杠杆顶端通过轴承穿出上盖板并连接有手柄，所述主体上设有与丝杠底端对应的锁紧孔，所述锁紧孔内设有与丝杠杆配合的内螺纹。

作为改进，所述控制仪表箱包括可编程温度控制器、可控硅开关电源，所述电热毯上设有数个可编程温度控制器连接的热电偶，所述可编程温度控制器通过可控硅开关电源与外部供电电源连接，并为电热毯提供电源。

作为改进，C型型面压块、灌封模具、均压块底面均为与主体上表面弧度对应的曲面。

作为改进，其成型方法，包括以下步骤：

(1)打开上盖板，将待灌封曲面蜂窝芯放置于主体上面板上，并使其与导向块位置对应；

(2)盖上上盖板，并通过丝杠压紧组件使待灌封曲面蜂窝芯压紧于上盖板、主体之间，C型型面压块完全贴合蜂窝芯上表面，决定局部灌封位置；

(3)通过灌封模具将灌封模具内的材料填充入灌封强化区的蜂窝芯芯格内；

(4)并通过可编程温度控制器控制电热毯加温，并移除灌封模具放置上均压块，实现局部蜂窝芯灌封材料的固化。

采用以上结构后，本发明具有如下优点：区别于传统多步骤工艺先加热成型再局部灌封强化的方法，本发明曲面蜂窝芯灌封强化及成型工艺是在室温条件下进行，一次性完成的，可以避免传统方法加热成型时应用温度过高，使材料变软，在加压下使其强迫变形，造成蜂窝芯材料性能级别降级，材料糊化，寿命缩短等缺陷；本发明的工艺方法在室温条件下，随着灌封材料的固化实现对蜂窝芯和灌封材料的永久约束，形成需求的曲面型面，保证强化区和蜂窝芯曲面型面脱离模具后不发生改变；另外，除了电热毯加热的灌封强化区，其余蜂窝芯材料均暴露在室温环境下，这种工艺不对蜂窝芯造成物理化学损伤，完全保持了材料应有性能，其物理机械性能不发生改变；同时，本发明工艺还能减少蜂窝芯和灌封材料使用量，提高材料利用率，减轻复合材料部件整体重量，提高工装模具周转率和生产组织的灵活性，释放设备产能，人力资源，节省能源消耗，改善环境。

附图说明

图1是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置的结构示意图。

图2是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置的拆分结构示意图。

图3是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置中主体的结构示意图。

图4是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置中主体底部的结构示意图。

图5是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置中定位块的结构示意图。

图6是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置中电热毯放置腔的结构示意图。

图7是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置中控制仪表箱的连接示意图。

图8是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置中灌封模具的结构示意图。

图9是本发明曲面蜂窝芯一次灌封成型装置中灌封模具使用时的示意图。

如图所示：1、主体，1.1、主体上表面，1.2、主体侧板，1.3、腔体支撑板，2、上盖板，3、电热毯，4、丝杠压紧组件，4.1、丝杠杆，4.2、手柄，5、待灌封蜂窝芯，6、灌封强化区，7、强化区盖板，8、电热毯放置腔，9、C型型面压块，10、灌封模具，10.1、灌封模具主体，10.2、压杆导锁，10.3、压杆压块，10.4、连接杆，10.5、压杆手柄，10.6、灌封材料腔，10.7、导向通道，11、均压块，12、定位块，13、挡板，14、可移动隔离材料。

具体实施方式

结合附图，曲面蜂窝芯一次灌封成型装置，包括主体1、上盖板2、电热毯3、控制仪表箱，所述主体上表面1.1、上盖板2下表面均为曲面，所述上盖板2一端铰接于主体1一端，其另一端设有与主体上表面1.1连接的丝杠压紧组件4，使得待灌封蜂窝芯5可压紧于上盖板2与主体1上表面之间，所述主体上表面1.1设有数个向下凹陷的灌封强化区6，所述灌封强化区6中放置有强化区盖板7，所述强化区盖板7上表面为与主体上表面1.1弧度对应曲面，其下部与灌封强化区6内底面之间设有电热毯放置腔8，所述电热毯3设置于电热毯放置腔8内并与控制仪表箱电连接，所述上盖板2底部设有与灌封强化区6对应的C型型面压块9，所述C型型面压块9中空部内设置灌封模具10、均压块11。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述主体1包括主体上表面1.1、向下设置于主体上表面1.1四周的主体侧板1.2，所述主体上表面1.1下部还设有数个与主体侧板1.2连接的腔体支撑板1.3。

作为本实施例较佳实施方案的是，其特征在于，所述主体1上表面两端设有数个用于决定蜂窝芯放置位置的定位块12，位于主体上表面1.1靠近与上盖板2铰接处的一端的定位块12其上部设有限制蜂窝芯主定位边翘起的挡板13，所述挡板13通过螺丝固定于定位块12上表面。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述强化区盖板7四角处通过螺丝与主体1固定连接。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述丝杠压紧组件4包括丝杠杆4.1，所述丝杠杆4.1顶端通过轴承穿出上盖板2并连接有手柄4.2，所述主体1上设有与丝杠杆4.1底端对应的锁紧孔，所述锁紧孔内设有与丝杠杆4.1配合的内螺纹。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述控制仪表箱包括可编程温度控制器、可控硅开关电源，所述电热毯3上设有数个可编程温度控制器连接的热电偶，所述可编程温度控制器通过可控硅开关电源与外部供电电源连接，并为电热毯3提供电源。

可编程温度控制器、可控硅开关电源均选用现有装置；可编程温度控制器通过热电偶传递的电热毯温度数据反馈，依据事先编程的逻辑决定可控硅开关电源的通断，控制电热毯的加温，升降温速率和保温时间等参数；可控硅开关电源一端接入外部供电，另一端通过控制箱插座提供电源给热电毯，可控硅开关电源接收可编程温度控制器信号执行通断指令，控制电热毯加热；电热毯内部有加热回路，电热毯外部的电源插头则直接接到控制箱的电源插座上。

作为本实施例较佳实施方案的是，C型型面压块9、灌封模具10、均压块11底面均为与主体1上表面弧度对应的曲面。

作为本实施例较佳实施方案的是，其灌封工艺，包括以下步骤：

(1)打开上盖板2，将待灌封曲面蜂窝芯5放置于主体1上面板上，并使其与导向块12位置对应；

(2)盖上上盖板2，并通过丝杠压紧组件4使待灌封曲面蜂窝芯5压紧于上盖板2、主体1之间，C型型面压块9完全贴合蜂窝芯5上表面，决定局部灌封位置；

(3)通过灌封模具10将灌封模具10内的材料填充入灌封强化区的蜂窝芯芯格内；

(4)并通过可编程温度控制器控制电热毯3加温，并移除灌封模具10放置上均压块11，实现局部蜂窝芯灌封材料的固化。

另外，本申请中的灌封模具10可以使用如下结构：包括灌封模具主体10.1、压杆导锁10.2、压杆压块10.3、连接杆10.4及压杆手柄10.5，所述灌封模具主体10.1内贯穿设有与压杆压块10.3形状对应的灌封材料腔10.6，所述压杆导锁10.2套接于灌封模具主体10.1上部，所述压杆导锁10.2顶部设有与灌封材料腔10.6连通并与压杆压块10.3形状对应的导向通道10.7，所述连接杆10.4连接于压杆压块10.3顶部与压杆手柄10.5之间，所述灌封模具10.1主体底面形状为与待灌封蜂窝芯5对应设置，所述灌封模具主体10.1底部与待灌封蜂窝芯5之间还设有可移动隔离材料14。

因此，本申请灌封工艺中的步骤(3)具体可包括以下步骤：

S1、在灌封位置的蜂窝芯表面放置可移动隔离材料14；

S2、在可移动隔离材料14表面放置灌封模具主体10.1；

S3、将灌封材料灌满灌封模具主体10.1，并将灌封材料上表面与灌封模具主体10.1上沿口刮平；

S4、将压杆导锁10.2套在灌封模具主体10.1上部；

S5、按住压杆手柄10.5将压杆压块10.3沿压杆导锁10.2的导向通道10.7下移至压杆压块10.3底面完全接触灌封材料表面，保证无空气留存；

S6、从灌封模具主体10.1底部抽出隔离材料14；

S7、按住压杆手柄10.5下连接杆10.4，填充灌封材料到蜂窝芯芯格；

S8、移走全部模具，确认蜂窝芯灌封位置表面平整；

S9、再在灌封材料表面上放置隔离材料；

S10、在隔离材料表面放置均压块11，其下表面与蜂窝芯表面曲线一致。

S11、均压块11上放标准重量沙袋保证均压块稳定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。