一种蜂窝夹层结构的固化成形工装及方法技术

本发明专利技术涉及一种蜂窝夹层结构的固化成形工装及方法，特别是涉及一种多边形盒状复材蒙皮—铝蜂窝夹层结构的固化成形工装及方法，属于复合材料蜂窝夹层结构的固化成形技术领域。采用复材蒙皮—铝蜂窝夹层结构平板组装成形模板，克服了成形模板与其服务产品热膨胀系数差异大的问题，降低了产品制造过程的损伤风险。成形模板采取分体的成形底板与成形立板组装而成，构型简单，制造成本低，且分体的成形模板更易于与产品进行分离，降低了产品与固化成形工装分离时的损伤风险。分体的成形模板可根据不同的待成形的蜂窝夹层结构构型和接口布局布置相应的定位接口和连接接口，并组装成形，易于实现工装的重复利用。

A Solidification Forming Tool and Method for Honeycomb Sandwich Structure

The invention relates to a solidification forming tooling and method for honeycomb sandwich structure, in particular to a solidification forming tooling and method for polygonal box composite skin-aluminum honeycomb sandwich structure, belonging to the solidification forming technology field of composite honeycomb sandwich structure. Composite skin-aluminum honeycomb sandwich structure is used to assemble the forming template, which overcomes the problem of large difference in thermal expansion coefficient between the forming template and its service products, and reduces the damage risk in the manufacturing process. The forming formwork is assembled by the split forming bottom plate and the formed vertical plate, which is simple in configuration and low in manufacturing cost. The split forming formwork is easier to be separated from the product and reduces the damage risk when the product is separated from the solidification forming tooling. The splitting forming template can arrange corresponding positioning interface and connection interface according to different honeycomb sandwich structure and interface layout, and assemble and form, which is easy to realize the reuse of tooling.

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝夹层结构的固化成形工装及方法
本专利技术涉及一种蜂窝夹层结构的固化成形工装及方法，特别是涉及一种多边形盒状复材蒙皮—铝蜂窝夹层结构的固化成形工装及方法，属于复合材料蜂窝夹层结构的固化成形

技术介绍
固化成形工装是蜂窝夹层结构在热压罐中固化成形时，保持结构外形及定位所需的工装夹具。一般由成形模板、边缘挡板和定位钉三部分组成。其中，成形模板用来控制蜂窝夹层结构的轮廓尺寸和结构构型，并通过在成形模板上设计定位连接接口，利用定位钉实现对蜂窝夹层结构内部各类功能接口的位置精度控制。边缘挡板通过紧固螺钉安装在成形模板上，能够在真空施压环节，实现对蜂窝夹层结构边缘区域蜂窝夹芯的有效防护，避免边缘蜂窝夹芯被挤压受损后向结构件内部收缩。目前，成形模板多采用金属模板，应用于多边形盒状复材蒙皮—铝蜂窝夹层结构时，由于金属模板与复材蒙皮之间的热膨胀系数存在较大差异，在产品制造过程中易发生复材蒙皮撕裂或压溃的质量问题。为避免这种制造缺陷，则需要采用热膨胀系数与复材蒙皮接近的殷钢等特殊金属材料，或采用与复材蒙皮一致的复合材料层合体制造成形模板，这样会大幅增加产品的制造成本和生产周期。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种蜂窝夹层结构的固化成形工装及方法，该工装为一种适用于多边形盒状复材蒙皮—铝蜂窝夹层结构的固化成形工装，该多边形盒状蜂窝夹层结构包括底面、侧面，以及位于底面和侧面上的功能接口，且底面和侧面均包括外蒙皮、内蒙皮和铝蜂窝芯，铝蜂窝芯位于外蒙皮和内蒙皮之间。该固化成形工装的特点是采用复材蒙皮—铝蜂窝夹层结构平板组装成形模板，并在成形模板内胶接金属连接件提供定位和连接接口，再在外侧利用金属加强筋提高成形模板刚度，从而实现工装构型简单、制造成本低、可重复利用，且热膨胀系数与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构基本相当的使用需求。本专利技术的技术解决方案是：一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，该蜂窝夹层结构为一八边形盒状蜂窝夹层结构，该八边形盒状蜂窝夹层结构带有一个底面和八个侧面；在底面和侧面上带有功能接口；该固化成形工装包括成形底板、成形立板、立板加强筋、边缘挡板、定位钉和标准件紧固钉；成形底板上有定位接口A，成形立板上有定位接口C，定位接口A和定位接口C用于功能接口的定位；立板加强筋包括底筋、立筋和斜筋；底筋和立筋上均有腰形接口；成形底板作为固化成形工装的基准位于底部；成形立板为八个，八个成形立板安装在成形底板上，八个成形立板与成形底板所组成的内腔结构尺寸与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的外形轮廓一致；立板加强筋的底筋安装在成形底板上，立筋安装在成形立板上，底筋和立筋之间采取斜筋支撑，通过立板加强筋能够提高成形立板与成形底板之间的连接强度，以及成形立板上端的结构刚度；边缘挡板安装在成形立板上表面，且完全覆盖成形立板与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的侧面厚度，边缘挡板能够有效防护待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构和成形立板边缘区域的蜂窝夹芯；定位钉一方面通过成形底板和成形立板上的定位接口，拧入功能接口内，能够实现对各个功能接口的定位需求；另一方面，定位钉还可穿过成形底板装配区域的定位接口B，拧入成形立板下表面装配面上的连接接口D内，使成形立板能够按预定位置安装在成形底板上；标准件紧固钉用于立板加强筋与八个成形立板之间的固定连接，标准件紧固钉还用于立板加强筋与成形底板之间的固定连接，标准件紧固钉还用于边缘挡板与八个成形立板之间的固定连接；成形底板：成形底板包括有效区域和装配区域，装配区域为有效区域的延伸，有效区域的平面尺寸与底面的平面尺寸一致，有效区域上有定位接口A，有效区域上的定位接口A与底面上的功能接口一一对应，定位接口A为台阶孔，其中台阶孔的小孔高度为(3～5)mm，小孔孔径为底面上功能接口的螺孔公称直径+(0.5～1.5)mm，台阶孔的大孔孔径为(10～16)mm；装配区域上有定位接口B和连接接口A，其中定位接口B为台阶孔，定位接口B用于成形立板与成形底板的连接和定位，连接接口A为螺孔，连接接口A用于成形底板与立板加强筋的装配连接；成形立板：成形立板由八块独立的分体件拼接而成，根据待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构侧面的八边形结构确定成形立板的具体数量，八边形结构的每个边分别对应一块成形立板；每块成形立板均包括成形面(内表面)和装配面(外表面、上表面和下表面)，成形面位于成形立板的内表面，成形面的平面尺寸与对应的侧面的平面尺寸一致，成形面上有定位接口C，成形面上的定位接口C与侧面对应面上的功能接口一一对应，定位接口C为台阶孔，其中台阶孔的小孔高度为(3～5)mm，小孔的孔径为侧面上功能接口的螺孔公称直径+(0.5～1.5)mm，大孔孔径为(10～16)mm；装配面位于成形立板的外表面、上表面和下表面，外表面上有连接接口B，连接接口B用于成形立板和立板加强筋的装配连接；上表面上有连接接口C，连接接口C用于成形立板和边缘挡板的装配连接；下表面上有连接接口D，连接接口D与成形底板装配区域上的定位接口B一一对应，连接接口D用于成形立板和成形底板的连接和定位；连接接口B、连接接口C和连接接口D均为螺孔。所述成形底板为复材蒙皮—铝蜂窝夹层结构平板，包括上蒙皮、下蒙皮和铝蜂窝芯，铝蜂窝芯位于上蒙皮和下蒙皮之间；成形立板为复材蒙皮—铝蜂窝夹层结构平板，包括上蒙皮、下蒙皮和铝蜂窝芯，铝蜂窝芯位于上蒙皮和下蒙皮之间；所述成形底板的上蒙皮材料和下蒙皮材料与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的蒙皮材料均一致；所述成形立板的上蒙皮材料和下蒙皮材料与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的蒙皮材料均一致；所述定位接口A、定位接口B、定位接口C和连接接口A、连接接口B、连接接口C、连接接口D均通过在成形底板和成形立板上加工安装孔，再胶接金属连接件的方式实现接口的定位、连接和承载功能。立板加强筋：立板加强筋包括底筋、立筋和斜筋，其中底筋和立筋的夹角与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的夹角互为补角，斜筋支撑在底筋和立筋之间，形成稳定的三角形结构；底筋和立筋上均有腰形接口A，底筋上的腰形接口A与成形底板上的连接接口A一一对应，立筋上的腰形接口A与成形立板外表面上的连接接口B一一对应；腰形接口A能够协调立板加强筋与成形立板和成形底板之间的热膨胀系数差异，避免固化成形工装在待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构热压固化环节遭受损伤；立板加强筋采取金属板材(铝板或钢板)焊接成形后再加工腰形接口A和安装面，板材厚度为5～10mm。边缘挡板：边缘挡板采取金属板材(铝板或钢板)加工成形，板材厚度为5～8mm，平面尺寸根据成形立板所形成的外形轮廓尺寸，以及待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的内腔轮廓尺寸进行设计，使边缘挡板能够完全覆盖成形立板和待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的侧面的厚度；边缘挡板上有腰形接口B，边缘挡板上的腰形接口B与成形立板上表面上的连接接口C一一对应；腰形接口B能够协调边缘挡板与成形立板之间的热膨胀系数差异，避免成形立板在待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构热压固化环节遭受损伤。定位钉：定位钉包括钉头、定位段和紧固段三部分；钉头为开槽圆柱头，能够埋置在成形底板的定位接口A、定位接口B内，以及成形立板的定位接口C内；定位段的外径尺寸与对应的定位接口A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，该蜂窝夹层结构为一八边形盒状蜂窝夹层结构，该八边形盒状蜂窝夹层结构带有底面(1)和侧面(2)，底面(1)和侧面(2)均包括外蒙皮、内蒙皮和铝蜂窝芯，铝蜂窝芯位于外蒙皮和内蒙皮之间；其特征在于：该固化成形工装包括成形底板(4)、成形立板(5)、立板加强筋(6)和边缘挡板(7)，成形立板(5)的个数与侧面(2)的个数相同；成形立板(5)通过立板加强筋(6)固定安装在成形底板(4)上，成形立板(5)与成形底板(4)所组成的内腔与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的外形轮廓一致；边缘挡板(7)安装在成形立板(5)上表面，成形立板(5)的宽度与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的侧面(2)的宽度之和不大于边缘挡板(7)的宽度。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，该蜂窝夹层结构为一八边形盒状蜂窝夹层结构，该八边形盒状蜂窝夹层结构带有底面(1)和侧面(2)，底面(1)和侧面(2)均包括外蒙皮、内蒙皮和铝蜂窝芯，铝蜂窝芯位于外蒙皮和内蒙皮之间；其特征在于：该固化成形工装包括成形底板(4)、成形立板(5)、立板加强筋(6)和边缘挡板(7)，成形立板(5)的个数与侧面(2)的个数相同；成形立板(5)通过立板加强筋(6)固定安装在成形底板(4)上，成形立板(5)与成形底板(4)所组成的内腔与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的外形轮廓一致；边缘挡板(7)安装在成形立板(5)上表面，成形立板(5)的宽度与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的侧面(2)的宽度之和不大于边缘挡板(7)的宽度。2.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，其特征在于：待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构包括底面(1)和侧面(2)，且在底面(1)和侧面(2)上均带有功能接口(3)。3.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，其特征在于：成形底板(4)和成形立板(5)上均带有定位接口，定位接口用于功能接口(3)的定位。4.根据权利要求1或2所述的一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，其特征在于：立板加强筋(6)包括底筋、立筋和斜筋；底筋和立筋上均有腰形接口；底筋与立筋固定连接，斜筋用于对固定连接在一起的底筋与立筋进行加固，底筋固定连接在成形底板(4)上，立筋固定连接在成形立板(5)上，底筋和立筋的夹角与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的底面(1)和侧面(2)之间的夹角互为补角。5.根据权利要求1、2或3所述的一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，其特征在于：该蜂窝夹层结构为一八边形盒状蜂窝夹层结构，该八边形盒状蜂窝夹层结构带有底面(1)和八个侧面(2)；成形立板(5)为八个，八个成形立板(5)安装在成形底板(4)上，八个成形立板(5)与成形底板(4)所组成的内腔结构尺寸与待成形的八边形盒状蜂窝夹层结构的外形轮廓一致，成形立板(5)与侧面(2)一一对应。6.根据权利要求1、2或3所述的一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，其特征在于：该固化成形工装还包括定位钉，定位钉通过成形底板(4)或成形立板(5)上的定位接口拧入到功能接口(3)内，能够满足对功能接口(3)的定位需求。7.根据权利要求1、2或3所述的一种蜂窝夹层结构的固化成形工装，其特征在于：定位接口为台阶孔，台阶孔的小孔高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莺歌，刘羽，房怡，董丰路，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11