CN102029560A - 一种复合材料层压板结构件的修补工具及修补方法 - Google Patents

Abstract

一种复合材料层压板结构件的修补工具包括一对外形尺寸相同，互相匹配的阳磨轮和阴磨轮；阳磨轮由凸轮体及凸面金刚石微粒镀层组成，凸轮体的外凸面圆锥设有圆筒凸台和3个径向均匀分布的第一长条槽；阴磨轮由凹轮体及凹面金刚石微粒镀层组成，凹轮体的内凹面圆锥设有第二中心底孔和3个径向均匀分布的第二长条槽；阳磨轮圆筒凸台的外径与阴磨轮第二中心底孔的内径相等。修补方法包括：将装入电钻的阳磨轮在需要修补的损伤孔位置加工内凹面圆锥孔，将装入电钻的阴磨轮切割外凸圆锥固化补片，并将它安放在已覆盖胶膜的内凹圆锥孔上；再将组装好的胶接组合件加温加压固化。本发明用机械化加工取代传统的手工磨削，提高磨削质量及工效，减轻劳动强度。

Description

一种复合材料层压板结构件的修补工具及修补方法

技术领域

本发明涉及一种修补工具及修补方法，特别是一种复合材料层压板结构件的修补工具及修补方法。

背景技术

    复合材料层压板结构件的修补有挖孔和制作预固化补片二项工作，传统的修补挖孔和制作预固化补片是采用手工操作，具体步骤为：挖孔，首先要找出大、小圆，然后使用旋转打磨器制出大圆轮廓，再用砂轮打磨机从最小圆至大圆逐渐打磨，最终在修理区高度方向制出斜接角；预固化补片制作则是采用与被切除部分相同纤维铺层的复合材料层压板，根据修理区大、小圆直径尺寸，采用砂轮打磨机磨制出固化补片。由于是手工操作，磨出的斜接角和预固化补片难免会高低不平，角度不准确，且重复性差，造成母板与预固化补片不吻合，修补效果不佳。    

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料层压板结构件的修补工具及修补方法，比手工修补大大提高修补精度和工作效率。

本发明的技术方案是：一种复合材料层压板结构件的修补工具包括一对外形尺寸相同，互相匹配的阳磨轮和阴磨轮；阳磨轮由凸轮体及凸面金刚石微粒镀层组成，凸轮体由共有同一中心轴线并连为一体的第一钻杆、第一圆柱和外凸面圆锥组成；外凸面圆锥设有共有同一中心轴线的圆筒凸台和位于圆筒凸台内腔的第一中心底孔以及与第一中心底孔连通的2-6个径向均匀分布的第一长条槽；外凸面圆锥的外凸面镀有凸面金刚石微粒镀层，凸面金刚石微粒镀层与外凸面圆锥的外凸面紧密粘合为一体；阴磨轮由凹轮体及凹面金刚石微粒镀层组成，凹轮体由共有同一中心轴线并连为一体的第二钻杆、第二圆柱和内凹面圆锥组成，内凹面圆锥设有共有同一中心轴线的第二中心底孔以及与第二中心底孔连通的2-6个径向均匀分布的第二长条槽；内凹面圆锥的内凹面镀有凹面金刚石微粒镀层，凹面金刚石微粒镀层与内凹面紧密粘合为一体；外凸面圆锥的外凸面与水平面的夹角，即外凸面圆锥顶角α=3°-10°，内凹面圆锥的内凹面与水平面的夹角，即内凹面圆锥顶角β=α；所述阳磨轮圆筒凸台的外径与阴磨轮第二中心底孔的内径相等。

所述径向均匀分布的第一长条槽为3个，所述径向均匀分布的第二长条槽为3个；所述外凸面圆锥的外凸面与水平面的夹角，即优选外凸面圆锥顶角α=6°，内凹面圆锥的内凹面与水平面的夹角，即优选内凹面圆锥顶角β=α=6°。

一种采用上述工具修补复合材料层压板结构件的方法，包括：

 根据需要修补的复合材料层压板结构件所含损伤孔的直径确定所述阳磨轮第一中心底孔的内径及阳磨轮圆筒凸台的外径，再按照外凸面圆锥顶角α和复合材料层压板的厚度确定阳磨轮外凸面圆锥的的外径；阴磨轮第二中心底孔的内径等于阳磨轮圆筒凸台的外径，内凹面圆锥顶角β=α，内凹面圆锥的外径等于阳磨轮外凸面圆锥的外径；按上述阳磨轮和阴磨轮的结构加工互相匹配的阳磨轮和阴磨轮；

 在需要修补的复合材料层压板结构件损伤孔的位置钻定位孔，定位孔的内径等于阳磨轮的圆筒凸台的外径；

 将阳磨轮的第一钻杆装入手持电钻、风钻或摇臂钻床，阳磨轮的圆筒凸台插入所述定位孔；

 开动手持电钻、风钻或摇臂钻床加工内凹面圆锥的内凹面，直至阳磨轮的外凸面圆锥的外圈切入需要修补的复合材料板件表面的深度大于0.1mm，得内凹圆锥孔；

 选择与需要修补的复合材料层压板结构件的材质、铺层及厚度相同的复合材料层压板，将阴磨轮的第二钻杆装入手持电钻、风钻或摇臂钻床，用阴磨轮切割所述复合材料板，直至阴磨轮的外圈切穿复合材料层压板，得到与所述内凹圆锥孔匹配相贴的外凸圆锥固化补片；

 将需要修补的复合材料层压板结构件的内凹圆锥孔和外凸圆锥固化补片清洁干净，把准备好的胶膜安放在所述内凹圆锥孔上，再将外凸圆锥固化补片匹配贴在已覆盖胶膜的内凹圆锥孔上；此时外凸圆锥固化补片表面的纤维纹路方向应与需要修补的复合材料层压板结构件表面的纤维纹路方向相同；随后，将组装好的胶接组合件加温加压固化，固化后即得到修补好的复合材料层压板结构件。

本发明的有益效果是： 

1.   采用阳磨轮可在复合材料层压板上磨出光滑平整的下凹圆锥孔，采用阴磨轮可在复合材料层压板上切割出光滑平整的外凸圆锥预固化补片。由于采用同一副具有相同圆锥顶角的阳磨轮和阴磨轮，磨出的圆锥面完全吻合，母板与预固化补片配合良好，有利于提高修补强度。

2.  根据需要修补的损伤孔加工互相匹配的阳磨轮和阴磨轮，就可用机械化加工取代传统的手工磨削，提高磨削质量及工效，减轻劳动强度。成套的阳磨轮和阴磨轮可以重复使用，节约修补成本。

附图说明

图1是阳磨轮的结构示意图（图2的B-B剖视图）。

图2是图1的A向视图。

图3是阴磨轮的结构示意图（图4的D-D剖视图）。

图4是图3的C向视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1如附图1-4所示：一种碳纤维复合材料层压板结构的飞机垂直尾翼盒的修补工具包括一对外形尺寸相同，互相匹配的阳磨轮1和阴磨轮2；阳磨轮1由凸轮体11及凸面金刚石微粒镀层12组成，凸轮体11由共有同一中心轴线并连为一体的第一钻杆111、第一圆柱112和外凸面圆锥113组成；外凸面圆锥113设有共有同一中心轴线的圆筒凸台115和位于圆筒凸台115内腔的第一中心底孔116以及与第一中心底孔116连通的3个径向均匀分布的第一长条槽114；外凸面圆锥113的外凸面117镀有凸面金刚石微粒镀层12，凸面金刚石微粒镀层12与外凸面圆锥113的外凸面117紧密粘合为一体；阴磨轮2由凹轮体21及凹面金刚石微粒镀层22组成，凹轮体21由共有同一中心轴线并连为一体的第二钻杆211、第二圆柱212和内凹面圆锥213组成，内凹面圆锥213设有共有同一中心轴线的第二中心底孔216以及与第二中心底孔216连通的3个径向均匀分布的第二长条槽214；内凹面圆锥213的内凹面215镀有凹面金刚石微粒镀层22，凹面金刚石微粒镀层22与内凹面215紧密粘合为一体；外凸面圆锥113的外凸面117与水平面的夹角，即外凸面圆锥顶角α=6°，内凹面圆锥213的内凹面215与水平面的夹角，即内凹面圆锥顶角β=α；所述阳磨轮圆筒凸台115的外径与阴磨轮第二中心底孔216的内径相等。

实施例2：采用上述工具修补碳纤维复合材料层压板结构的飞机垂直尾翼盒的方法，包括：

 根据需要修补的垂直尾翼盒所含损伤孔的直径确定所述阳磨轮第一中心底孔116的内径及阳磨轮圆筒凸台115的外径，再按照外凸面圆锥顶角α和复合材料层压板的厚度确定阳磨轮外凸面圆锥113的的外径；阴磨轮第二中心底孔216的内径等于阳磨轮圆筒凸台115的外径，内凹面圆锥顶角β=α，内凹面圆锥213的外径等于阳磨轮外凸面圆锥113的外径；按上述阳磨轮1和阴磨轮2的结构加工互相匹配的阳磨轮1和阴磨轮2；

 在需要修补的垂直尾翼盒损伤孔的位置钻定位孔，定位孔的内径等于阳磨轮的圆筒凸台115的外径；

 将阳磨轮的第一钻杆111装入手持电钻，阳磨轮的圆筒凸台115插入所述定位孔；

 开动手持电钻加工内凹面圆锥的内凹面215，直至阳磨轮的外凸面圆锥113的外圈切入需要修补的垂直尾翼盒的碳纤维复合材料层压板表面的深度0.1mm-0.2mm，，得内凹圆锥孔；

 选择与需要修补的垂直尾翼盒的材质、铺层及厚度相同的碳纤维复合材料层压板，将阴磨轮的第二钻杆211装入手持电钻，用阴磨轮2切割所述碳纤维复合材料层压板，直至阴磨轮2的外圈切穿碳纤维复合材料层压板，得到与所述内凹圆锥孔匹配相贴的外凸圆锥固化补片；

 将加工好的内凹圆锥孔和外凸圆锥固化补片清洁干净，把准备好的胶膜安放在所述内凹圆锥孔上，再将外凸圆锥固化补片匹配安放在已覆盖胶膜的内凹圆锥孔上；此时，外凸圆锥固化补片表面的碳丝纹路方向应与需要修补的垂直尾翼盒的碳纤维复合材料层压板表面的碳丝纹路方向相同；随后，将组装好的胶接组合件加温加压固化，固化后即得到修补好的碳纤维复合材料层压板的飞机垂直尾翼盒。

Claims (3)

1.一种复合材料层压板结构件的修补工具，其特征在于：所述修补工具包括一对外形尺寸相同，互相匹配的阳磨轮（1）和阴磨轮（2）；阳磨轮（1）由凸轮体（11）及凸面金刚石微粒镀层（12）组成，凸轮体（11）由共有同一中心轴线并连为一体的第一钻杆（111）、第一圆柱（112）和外凸面圆锥（113）组成；外凸面圆锥（113）设有共有同一中心轴线的圆筒凸台（115）和位于圆筒凸台（115）内腔的第一中心底孔（116）以及与第一中心底孔（116）连通的2-6个径向均匀分布的第一长条槽（114）；外凸面圆锥（113）的外凸面（117）镀有凸面金刚石微粒镀层（12），凸面金刚石微粒镀层（12）与外凸面圆锥（113）的外凸面（117）紧密粘合为一体；阴磨轮（2）由凹轮体（21）及凹面金刚石微粒镀层（22）组成，凹轮体（21）由共有同一中心轴线并连为一体的第二钻杆（211）、第二圆柱（212） 和内凹面圆锥（213）组成，内凹面圆锥（213）设有共有同一中心轴线的第二中心底孔（216）以及与第二中心底孔（216）连通的2-6个径向均匀分布的第二长条槽（214）；内凹面圆锥（213）的内凹面（215）镀有凹面金刚石微粒镀层（22），凹面金刚石微粒镀层（22）与内凹面（215）紧密粘合为一体；外凸面圆锥（113）的外凸面（117）与水平面的夹角，即外凸面圆锥顶角α=3°-10°，内凹面圆锥（213）的内凹面（215）与水平面的夹角，即内凹面圆锥顶角β=α；所述阳磨轮圆筒凸台（115）的外径与阴磨轮第二中心底孔（216）的内径相等。

2.根据权利要求1所述一种复合材料层压板结构件的修补工具，其特征在于：所述径向均匀分布的第一长条槽（114）为3个，所述径向均匀分布的第二长条槽（214）为3个；所述外凸面圆锥（113）的外凸面（117）与水平面的夹角，即优选外凸面圆锥顶角α=6°，内凹面圆锥（213）的内凹面（215）与水平面的夹角，即优选内凹面圆锥顶角β=α=6°。

3.一种采用权利要求1所述工具修补复合材料层压板结构件的方法，包括：

 根据需要修补的复合材料层压板结构件所含损伤孔的直径确定所述阳磨轮第一中心底孔（116）的内径及阳磨轮圆筒凸台（115）的外径，再按照外凸面圆锥顶角α和复合材料层压板的厚度确定阳磨轮外凸面圆锥（113）的的外径；阴磨轮第二中心底孔（216）的内径等于阳磨轮圆筒凸台（115）的外径，内凹面圆锥顶角β=α，内凹面圆锥（213）的外径等于阳磨轮外凸面圆锥（113）的外径；按权利要求1所述阳磨轮（1）和阴磨轮（2）的结构加工互相匹配的阳磨轮（1）和阴磨轮（2）；

 在需要修补的复合材料层压板结构件损伤孔的位置钻定位孔，定位孔的内径等于阳磨轮的圆筒凸台（115）的外径；

 将阳磨轮的第一钻杆（111）装入手持电钻、风钻或摇臂钻床，阳磨轮的圆筒凸台（115）插入所述定位孔；

 开动手持电钻、风钻或摇臂钻床加工内凹面圆锥的内凹面（215），直至阳磨轮的外凸面圆锥（113）的外圈切入需要修补的复合材料板件表面的深度0.1mm-0.2mm，得内凹圆锥孔；

 选择与需要修补的复合材料层压板结构件的材质、铺层及厚度相同的复合材料层压板，将阴磨轮的第二钻杆（211）装入手持电钻、风钻或摇臂钻床，用阴磨轮（2）切割所述复合材料板，直至阴磨轮（2）的外圈切穿复合材料层压板，得到与所述内凹圆锥孔匹配相贴的外凸圆锥固化补片；

 将需要修补的复合材料层压板结构件的内凹圆锥孔和外凸圆锥固化补片清洁干净，把准备好的胶膜安放在所述内凹圆锥孔上，再将外凸圆锥固化补片匹配贴在已覆盖胶膜的内凹圆锥孔上；此时外凸圆锥固化补片表面的纤维纹路方向应与需要修补的复合材料层压板结构件表面的纤维纹路方向相同；随后，将组装好的胶接组合件加温加压固化，固化后即得到修补好的复合材料层压板结构件。

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