用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具制造技术

本发明专利技术公开了一种用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，包括底板以及位于底板上的第一限位块、第二限位块和垫块，其中，第一限位块和第二限位块分别胶接于底板的两端，第一限位块和第二限位块上分别开设有用于容纳碳纤维板和金属板的凹槽，垫块容纳于第二限位块的凹槽内且与底板胶接。本发明专利技术提出的用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，因第一限位块、第二限位块和垫块均与底板胶接，因此本夹具的制造成本低。

Clamp for reinforcing carbon fiber board and metal plate by ultrasonic vibration

The invention discloses a carbon fiber reinforced plate and a metal plate bonding fixture for ultrasonic vibration, which comprises a base plate and is positioned on the bottom plate of the first limiting block, second limit block and a cushion block, wherein the first limiting block and second both ends of a limiting block are respectively connected to the bottom of the gel, the first limiting block and the second limiting block are respectively provided with grooves for accommodating carbon fiber plate and a metal plate, the cushion block is contained in the second bit block and the limit groove and the bottom plate bonding. The clamp for reinforcing the carbon fiber board and the metal plate of the ultrasonic vibration by the invention is because the first spacing block, the second spacing block and the pad block are glued with the bottom board, so the manufacture cost of the clamp is low.

【技术实现步骤摘要】
用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具
本专利技术涉及夹具结构
，尤其涉及一种用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具。
技术介绍
复合材料与金属构件之间的连接装配，通常有三种方法：机械连接、胶接和混合连接。复合材料的机械连接指通过螺栓螺钉、销钉和铆钉等将不同的结构件连接成整体的一种连接方法。复合材料的胶接是指通过胶粘剂将几种不同的零部件连成一个不可分割的整体。复合材料的混合连接是通过胶接与机械连接相结合的方式，将两个或多个不同的构件连接装配在一起，要求从工艺技术上严格保证两者同时承受载荷以及变形一致。胶接连接的优点是：（1）不需要预钻孔；（2）机械强度较高，抗疲劳性、绝缘性及密封性较好；（3）可以提高连接效率、减少零部件数量、减轻结构整体重量；（4）适用于异质异形、壁薄、结构复杂的零构件，不易产生变形；（5）胶接表面光滑、工艺简单、节约时间与能源，经济效益较好；（6）对金属有防腐保护作用。胶接是一种比较常见、实用效果好的连接装配方法，广泛应用在复合材料零部件的连接装配中，有时能够解决关键性的生产工艺技术。而平面搭接是常见且应用广泛的复合材料/金属胶接形式。超声波振动辅助成型成为近年来材料加工成型研究的活跃方向。目前国内外开展的研究工作表明了超声波振动在液相中产生的空化和声流效应可以实现诱导填缝和固/液界面增润等作用。专利技术专利《超声波振动辅助碳纤维板悬架横臂胶连接工艺及装置》（授权公告号：CN104479569B）将超声波振动应用到赛车碳纤维板复合材料悬架横臂（管状碳纤维板复合材料的胶接研究）胶接工艺中，可以很好地改善碳纤维悬架在胶连接时出现粘接强度波动性大、差异性（不同试件）显著的问题，重复试验的数据结果验证了本专利技术的粘接工艺可改善碳纤维悬架粘接强度差异性（不同横臂粘接强度的方差）达54%左右。无论是在实际生产工艺，还是在科学研究实验中，碳纤维复合材料的胶接工艺对胶接件的定位、胶层厚度等尺寸参数的要求都很高，而这些需要通过高精度夹具来实现。为了满足夹具的制造精度，生产中要求使用专用的高精度设备，如数控磨床、三坐标测量仪、数控镗床等来生产夹具的各部件，然后采用机械连接的方式将各部件进行连接。但是，生产高精度夹具部件的这些设备的价格昂贵，且大多数企业不具备这种生产条件。高精度的夹具生产设备造成夹具的价格很高。另外，夹具的各部件采用机械连接方法，当部件上的螺栓孔等连接结构一旦机加工完成，则不能进行调整。如果机械连接之后，夹具不能满足胶接所需的尺寸，则需要重新加工部件以及各部件间的螺栓孔等连接结构，使得夹具制造的成平率相对较低。因此，高精度碳纤维复合材料胶接夹具制约着碳纤维产品的实际应用以及科研实验。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，旨在降低夹具的生产成本。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，包括底板以及位于所述底板上的第一限位块、第二限位块和垫块，其中，所述第一限位块和第二限位块分别胶接于所述底板的两端，所述第一限位块和第二限位块上分别开设有用于容纳碳纤维板和金属板的凹槽，所述垫块容纳于所述第二限位块的凹槽内且与底板胶接。优选地，所述用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具还包括位于所述垫块与底板之间用于补偿垫块加工高度误差的金属丝。优选地，所述金属丝设置有多根。优选地，所述用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具还包括位于所述底板上方且铺设于碳纤维板底部的薄膜。优选地，所述第一限位块和第二限位块的宽度均与底板的宽度相同。优选地，所述第一限位块和第二限位块上凹槽长度均为其长度的三分之一至五分之一。优选地，所述第二限位块的最小厚度为碳纤维板的厚度、碳纤维板和金属板之间胶层厚度以及金属板三者厚度之和。优选地，所述第一限位块的厚度小于或者等于碳纤维板的厚度。本专利技术提出的用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具具有以下有益效果：（1）为满足超声波振动强化碳纤维板与金属板胶接所需夹具的尺寸要求与精度，将机械加工与胶接工艺（这里指夹具的各部件，即限位块、垫块、底板间的连接）相结合，实现了胶接所需夹具的高精度要求，极大地降低了机械加工的精度与费用；（2）在胶接工艺中，胶层厚度对胶接强度的影响很大，因此，保证胶层的厚度显得至关重要。而完全依靠机械加工来保证0.01mm精度的胶层厚度，价格是非常昂贵的。本夹具在胶接垫块时，铺已知直径、精度高且单价格低的金属丝，降低了机械加工夹具部件的精度要求；（3）本专利技术在碳纤维板底部铺一层厚度已知的薄膜，避免了因胶水在固化前从胶接缝隙中流出从而将碳纤维/金属板胶接样件与底板粘接在一起，同时，可以通过调整薄膜的厚度、垫块的机加工厚度、铺在垫块与底板之间的金属丝的直径，保证胶层厚度的精度要求以及满足不同胶层厚度的胶接要求；（4）本夹具其结构简单、容易实现。附图说明图1为本专利技术用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具优选实施例的结构示意图。图中，1-第二限位块，2-金属板；3-垫块，4-底板，5-第一限位块，6-碳纤维板，7-超声波振动工具头。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参照图1，本优选实施例中，一种用于超声强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，包括底板4以及位于底板4上的第一限位块5、第二限位块1和垫块3，其中，第一限位块5和第二限位块1分别胶接于底板4的两端，第一限位块5和第二限位块1上分别开设有用于容纳碳纤维板6和金属板2的凹槽，垫块3容纳于第二限位块1的凹槽内且与底板4胶接。第一限位块5、第二限位块1、垫块3和底板4均采用金属材料，可以优先采用铝等轻金属。超声波振动工具头7在碳纤维板6上施加超声波振动。底板4的长度为碳纤维板6、金属板2、第一限位块5和第二限位块1的长度之和减去胶接区域（碳纤维板6和金属板2）的长度。第一限位块5上凹槽的宽度与碳纤维板6的宽度相同，第二限位块1上凹槽的宽度与金属板2的宽度相同。第一限位块5、第二限位块1和垫块3均胶接于底板4，通过胶接工艺连接的好处是：（1）相对于机械连接，夹具的部件间采用胶接可以省去在部件上钻螺纹孔等夹具制造工序。另外，由于进行胶连接的碳纤维板6或者金属板2厚度一般只有几毫米，相对很薄，所以其夹具的厚度一般不是很大，在夹具上钻螺纹孔等很不方便；（2）相对于机械连接，胶接各组件组成碳纤维胶接的夹具所需的成本很低，非常便宜；（3）采用胶接工艺连接各部件，可以方便调整各部件间的位置，从而大大降低了夹具在制造时的精度。例如，为了保证碳纤维板6与金属板2胶接区域长度方向（碳纤维板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，其特征在于，包括底板以及位于所述底板上的第一限位块、第二限位块和垫块，其中，所述第一限位块和第二限位块分别胶接于所述底板的两端，所述第一限位块和第二限位块上分别开设有用于容纳碳纤维板和金属板的凹槽，所述垫块容纳于所述第二限位块的凹槽内且与底板胶接。

【技术特征摘要】
1.一种用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，其特征在于，包括底板以及位于所述底板上的第一限位块、第二限位块和垫块，其中，所述第一限位块和第二限位块分别胶接于所述底板的两端，所述第一限位块和第二限位块上分别开设有用于容纳碳纤维板和金属板的凹槽，所述垫块容纳于所述第二限位块的凹槽内且与底板胶接。2.如权利要求1所述的用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，其特征在于，还包括位于所述垫块与底板之间用于补偿垫块加工高度误差的金属丝。3.如权利要求2所述的用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，其特征在于，所述金属丝设置有多根。4.如权利要求1所述的用于超声波振动强化碳纤维板和金属板胶接的夹具，其特征在于，还包括位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，郝旭飞，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42