校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法及工装
阅读说明：本技术 校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法及工装 (Method and tool for checking molding quality of glued joint surface of double-curved-surface variable-thickness aluminum honeycomb ) 是由 宋旻键 白树成 蔡良元 王新庆 姜茂川 斯奎 曾安民 范雨娇 朱慧斌 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法及工装,包括在胶接模具上铺设下蒙皮；在下蒙皮上铺设下板-芯校验膜；沿下板-芯校验膜的外部轮廓表面铺设下编织布,在后缘条、第一肋、第二肋以及梁与上蒙皮的胶接区域铺设一上编织布,沿上编织布的外部轮廓表面铺设上板-芯校验膜,在上板-芯校验膜上铺设上蒙皮,将铝蜂窝结构件整体真空封装放入热压罐内,高温加压一段时间后,打开热压罐取出蜂窝结构件,拆分出上板-芯校验膜与下板-芯校验膜；观测所述上板-芯校验膜与所述下板-芯校验膜上的挤压痕迹的深浅程度来验证所述铝蜂窝的胶接面成型质量,防止铝蜂窝失稳滑移而破坏蒙皮,提升配合精度和校验全面性。(The invention relates to a method and a tool for checking the molding quality of a glue joint surface of a hyperboloid variable-thickness aluminum honeycomb, which comprises the following steps of paving a lower skin on a glue joint die; laying a lower plate-core check film on the lower skin; laying lower woven cloth along the surface of the external outline of the lower plate-core check film, laying upper woven cloth in the gluing area of the back edge strip, the first ribs, the second ribs and the beam and the upper skin, laying the upper plate-core check film along the surface of the external outline of the upper woven cloth, laying the upper skin on the upper plate-core check film, integrally vacuum-packaging the aluminum honeycomb structural member, putting the aluminum honeycomb structural member into a hot-pressing tank, after pressurizing for a period of time at high temperature, opening the hot-pressing tank to take out the honeycomb structural member, and splitting the upper plate-core check film and the lower plate-core check film; and observing the depth degree of the extrusion traces on the upper plate-core checking film and the lower plate-core checking film to verify the molding quality of the adhesive joint surface of the aluminum honeycomb, preventing the aluminum honeycomb from unstably sliding to damage the skin, and improving the matching precision and the checking comprehensiveness.)
技术领域
本发明涉及铝蜂窝结构胶接技术领域，特别是涉及一种校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法及工装。
背景技术
如图1所示，铝蜂窝为双曲面变厚度零件，一般选用铝蜂窝毛坯进行双面数控加工得到；加工时，先将铝蜂窝固定于辅助平台上加工B面，然后将零件翻转，将B面安装固定于工装上，最后加工A面；由于待加工铝蜂窝毛坯为柔性材料，数控加工时，无法像刚性材料那样稳定装夹，常采用吸附、粘贴等装夹方式或是填充介质致密化后按刚性材料装夹；对于柔性材料，其数控加工形面偏差必然大于金属等刚性材料，尤其是A面、B面皆需加工的零件，二次装夹增加了形面偏差，另一方面，铝蜂窝作为铝蒙皮夹层结构的芯材参与胶接，工艺对铝蜂窝的形面精度要求较高，因此，为保证胶接质量，胶接前需检测铝蜂窝的加工形面偏差，作为后续修配的依据；对于厚度220mm、孔格边长5mm、密度31Kg/m3的大厚度大孔格低密度双曲变厚度铝蜂窝，采用常规校验方法进行偏差检测时，无法避免蜂窝芯失稳滑移导致零件破坏的问题，因此对铝蜂窝的尺寸检测，一般借助蜂窝加工模具上布放的型面检测卡板对A面及B面加工偏差进行离散测量。
对于采用真空袋-热压罐工艺制造的蜂窝结构，通常通过校验的方法能够同时获取铝蜂窝中A面和B面的加工形面偏差，该方法具体为：在铝蜂窝的胶接面(A面和B面)皆铺放一层校验膜模拟胶接过程的胶膜，加热加压后，上蒙皮、下蒙皮在铝蜂窝的支撑下挤压校验膜；由于胶接面的配合情况影响着胶接组件对校验膜挤压力的大小，因此，校验时能够在校验膜上留下了深浅不一的挤压痕迹；胶接装配过程中，依据校验膜痕迹判断胶接面的配合情况，制定相应补偿措施以保证胶接质量。采用现行校验方法对常规尺寸铝蜂窝(单曲或楔形截面，厚度不超过150mm、孔格边长2mm～4mm、密度50Kg/m3～80Kg/m3)进行检验时，铝蜂窝具备足够的抗失稳能力，在热压罐中加热加压时，能够对上蒙皮和下蒙皮提供稳定支撑，不会产生失稳滑移，而对于发明中所涉及铝蜂窝，极限情况下，是一种5mm孔格边长、密度31Kg/m3的大孔格低密度双曲变厚度铝蜂窝，当其厚度达到220mm时，抗失稳能力急剧下降，校验过程加热加压时，铝蜂窝已不具备足够的支撑稳定性，蜂窝壁在外部波动作用下极易失稳，蜂窝失稳后，上蒙皮形成集中载荷作用于铝蜂窝，造成铝蜂窝的滑移和上蒙皮的破坏。
对于大厚度大孔格低密度双曲变厚度铝蜂窝的加工偏差检测，不能采用常规的校验膜校验方法，而往往采用卡板检测；卡板检测时，将铝蜂窝恢复到蜂窝加工模具上，借助其上布放的数块型面检测卡板对A面及B面加工偏差采用塞尺法测量，该测量方法的局限性在于不能像校验膜校验那样真实全面反映上蒙皮、下蒙皮和铝蜂窝的配合情况，可能造成后续欠补偿或过补偿，且数据为离散数据不连续，部分超标偏差可能未获取，易造成补偿遗漏，最终导致蜂窝结构件胶接时的脱粘缺陷。
因此，发明人提供了一种用于校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法及其校验工装。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明实施例提供了一种校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法及工装，通过在上、下板-芯校验膜和蜂窝芯之间分别铺放了一层聚四氟乙烯编织布，在不影响校验膜的反馈功能前提下，实现了蜂窝芯格之间的气流导通，平衡了校验过程中抽真空、加压、加热时蜂窝壁两侧的气体压力，避免了气压扰动，显著提高了蜂窝壁的抗失稳能力，解决了蜂窝滑移问题，可以实现对大厚度大孔格低密度双曲变厚度铝蜂窝胶接面的校验。
(2)技术方案
第一方面，本发明的实施例提出了一种校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法，用于大厚度大孔格低密度的铝蜂窝结构件的校验，包括步骤S1：在胶接模具上铺设下蒙皮；步骤S2：在所述下蒙皮的胶接区域全覆盖铺设一下板-芯校验膜；步骤S3：沿所述下板-芯校验膜的外部轮廓表面全覆盖铺设一下编织布，并将所述下编织布采用压敏胶带固定在所述下板-芯校验膜上；步骤S4：在所述下板-芯校验膜上依次安装后缘条、第一肋、第二肋、梁以及铝蜂窝；步骤S5：在所述后缘条、所述第一肋、所述第二肋以及所述梁与所述上蒙皮的胶接区域的位置全覆盖铺设一上编织布，并将所述上编织布采用所述压敏胶带固定在所述胶接模具上；步骤S6：沿所述上编织布的外部轮廓表面全覆盖铺设一上板-芯校验膜，在所述上板-芯校验膜上全覆盖铺设上蒙皮，构建所述铝蜂窝结构件；步骤S7：将所述铝蜂窝结构件整体真空封装放入热压罐内，高温加压一段时间后，打开所述热压罐取出所述蜂窝结构件，拆分出所述上板-芯校验膜与所述下板-芯校验膜；步骤S8：观测所述上板-芯校验膜与所述下板-芯校验膜上的挤压痕迹的深浅程度来验证所述铝蜂窝的胶接面成型质量。
进一步地，所述下编织布与所述上编织布均由聚四氟乙烯材料制作，且所述下编织布与所述上编织布的厚度均为0.1mm，所述下编织布与所述上编织布的数目大于或等于20目。
进一步地，所述上编织布和/或下编织布均具有多个，各所述上编织布和/或所述下编织布的端部相互对接，且在所述上编织布和/或所述下编织布的对接处形成接缝，所述接缝用所述压敏胶带固定。
进一步地，所述接缝的宽度不大于5mm，所述接缝的长度不大于5mm，相邻两个所述上编织布或所述下编织布的所述接缝的间距不小于200mm。
进一步地，在所述步骤S3中，所述压敏胶带将所述下编织布上延伸出所述下板-芯校验膜的外部轮廓表面的部分固定在所述下板-芯校验膜上。
进一步地，在所述步骤S3中，沿所述下板-芯校验膜的外部轮廓切除所述下编织布上多余的部分。
进一步地，在所述步骤S5中，所述压敏胶带将所述上编织布上延伸出所述后缘条、所述第一肋、所述第二肋以及所述梁与所述上蒙皮的胶接区域的部分固定在所述胶接模具上。
进一步地，在所述步骤S5中，沿所述上蒙皮的胶接区域部分的外部轮廓切除所述上编织布上多余的部分。
第二方面，本发明的实施例还提出一种校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的工装，用于实现该用于校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法，包括所述胶接模具，铺设于所述胶接模具上的所述下蒙皮，铺设于下蒙皮的胶接区域上的所述下板-芯校验膜，安装于所述下板-芯校验膜上的所述后缘条、所述第一肋、所述第二肋、所述梁以及所述铝蜂窝，铺设于所述铝蜂窝的上板-芯校验膜以及铺设于所述上板-芯校验膜的所述上蒙皮，所述铝蜂窝与所述下板-芯校验膜之间设有下编织布，所述铝蜂窝与所述上板-芯校验膜之间设有上编织布；
进一步地，所述胶接模具上设有通过所述压敏胶带与所述上编织布固定的连接点，所述下板-芯校验膜设有通过所述压敏胶带与所述下编织布固定的连接点。
(3)有益效果
综上，本发明通过在上、下板-芯校验膜和蜂窝芯之间分别铺放了一层聚四氟乙烯编织布，在上、下板-芯校验膜的反馈功能前提下，实现了铝蜂窝内部芯格之间的气流导通，平衡了校验过程中抽真空、加压、加热时铝蜂窝的两侧壁的气体压力，避免了气压扰动，显著提高了铝蜂窝的抗失稳能力，解决了铝蜂窝易滑移的问题，可以实现对大厚度大孔格低密度双曲变厚度铝蜂窝胶接面的校验。
本发明通过采用该校验工装，替代卡板测量，提升配合精度和校验全面性，提高胶接装配时的补偿准确性，最终保证蜂窝结构胶接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术铝蜂窝的结构示意图。
图2是本发明的校验方法的控制流程图。
图3是本发明的校验工装的结构示意图。
图4是本发明的铝蜂窝的固定状态示意图。
图中：
1-铝蜂窝；2-上蒙皮；3-下蒙皮；4-后缘条；5-梁；61-第一肋；62-第二肋；7-下板-芯校验膜；8-下编织布；9-上编织布；10-上板-芯校验膜；100-胶接模具；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
图2是本发明实施例的一种用于校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量的方法的控制流程图，图3是本发明实施例的一种用于校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量校验工装的结构示意图，如图2和图3所示，该校验方法包括步骤S1：在胶接模具100上铺设下蒙皮3；步骤S2：在下蒙皮3的胶接区域全覆盖铺设一下板-芯校验膜7；步骤S3：沿下板-芯校验膜7的外部轮廓表面全覆盖铺设一下编织布8，并将下编织布8采用压敏胶带固定在下板-芯校验膜7上；步骤S4：在下板-芯校验膜7上依次安装后缘条4、第一肋61、第二肋62、梁5以及铝蜂窝1；步骤S5：在后缘条4、第一肋61、第二肋62以及梁5与上蒙皮2的胶接区域的位置全覆盖铺设一上编织布9，并将上编织布8采用压敏胶带固定在胶接模具100上；步骤S6：沿上编织布8的外部轮廓表面全覆盖铺设一上板-芯校验膜10，在上板-芯校验膜10上全覆盖铺设上蒙皮2，构建铝蜂窝结构件；步骤S7：将铝蜂窝结构件整体真空封装放入热压罐内，高温加压一段时间后，打开热压罐取出蜂窝结构件，拆分出上板-芯校验膜10与下板-芯校验膜7；步骤S8：观测上板-芯校验膜10与下板-芯校验膜7上的挤压痕迹的深浅程度来验证铝蜂窝1的胶接面成型质量。
本发明通过在上、下板-芯校验膜和蜂窝芯之间分别铺放了一层聚四氟乙烯编织布，在上、下板-芯校验膜的反馈功能前提下，实现了铝蜂窝内部芯格之间的气流导通，平衡了校验过程中抽真空、加压、加热时铝蜂窝的两侧壁的气体压力，避免了气压扰动，显著提高了铝蜂窝的抗失稳能力，解决了铝蜂窝易滑移的问题，可以实现对大厚度大孔格低密度双曲变厚度铝蜂窝胶接面的校验。
作为一种优选实施方式，如图3所示，下编织布8与上编织布9均由聚四氟乙烯材料制作，且下编织布8与上编织布9的厚度均为0.1mm，下编织布8与上编织布9的数目大于或等于20目。利用聚四氟乙烯具有耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用以及其具有耐高温和摩擦系数极低的特点，使得高温加压一段时间后，能够使得铝蜂窝与上板-芯校验膜与下板-芯校验膜之间易脱落，便于拆分，且在编织布上的设置多个数目，实现铝蜂窝内部芯格之间的气流导通，平衡了校验过程中抽真空、加压、加热时铝蜂窝的两侧壁的气体压力，避免了气压扰动，显著提高了铝蜂窝的抗失稳能力，解决了铝蜂窝易滑移的问题。
作为另一种优选实施方式，如图3所示，上编织布9和/或下编织布8均具有多个，各上编织布9和/或下编织布8的端部相互对接，且在上编织布9和/或下编织布8的对接处形成接缝，接缝用压敏胶带固定，该接缝的宽度不大于5mm，接缝的长度不大于5mm，相邻两个上编织布9或下编织布8的接缝的间距不小于200mm。通过对上编织布和下编织布均采用一张完整无拼缝的编织布或者采用多个对接粘连的编织布将其分别固定在胶接模具以及下板-芯校验膜上，加强编织布与胶接模具以及下板-芯校验膜的连接牢固性，从而能够保障铝蜂窝与编织布的接触稳定，提升配合精度和校验全面性。
作为其他可选实施方式。
优选地，如图2至图4所示，在步骤S3中，压敏胶带将该下编织布8上延伸出下板-芯校验膜7的外部轮廓表面的部分固定在下板-芯校验膜7上，并沿下板-芯校验膜7的外部轮廓切除下编织布8上多余的部分。防止下编织布上多余的部分影响其与铝蜂窝胶接面的校验精度。
优选地，如图2至图4所示，在步骤S5中，压敏胶带将该上编织布9上延伸出后缘条5、第一肋61、第二肋62以及梁5与上蒙皮2的胶接区域的部分固定在胶接模具100上，沿上蒙皮2的胶接区域部分的外部轮廓切除上编织布9上多余的部分。防止上编织布上多余的部分影响其与铝蜂窝胶接面的校验精度。
本发明还提供一种用于校验双曲面变厚度铝蜂窝的胶接面成型质量校验工装，如图3所示，包括胶接模具100，铺设于胶接模具100上的下蒙皮3，铺设于下蒙皮3的胶接区域上的下板-芯校验膜7，安装于下板-芯校验膜7上的后缘条4、第一肋61、第二肋62、梁5以及铝蜂窝1，铺设于铝蜂窝1的上板-芯校验膜9以及铺设于上板-芯校验膜9的上蒙皮10，铝蜂窝1与下板-芯校验膜7之间设有下编织布8，该铝蜂窝1与上板-芯校验膜10之间设有上编织布9。本发明通过采用该校验工装，替代现有技术中采用卡板进行铝蜂窝胶接面的测量，提升配合精度和校验全面性，提高胶接装配时的补偿准确性，最终保证蜂窝结构胶接质量。
优选地，如图3所示，胶接模具100上设有通过压敏胶带与上编织布9固定的连接点(图中未示出)，下板-芯校验膜7设有通过压敏胶带与下编织布8固定的连接点(图中未示出)。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。
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