CN108688193B - 结构泡沫材料的维形方法及用于机械加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于结构泡沫材料的维形方法，包括如下步骤：在结构泡沫材料需要维形的外表面上，确定净尺寸区域在净尺寸区域的轮廓上，贴双面胶带，使双面胶带的内侧面与结构泡沫材料的外表面贴合；在双面胶带的外侧面上，贴脱模布，使脱模布的不带胶的一面与双面胶带的外侧面贴合，其中，脱模布至少能够完全覆盖所述净尺寸区域；刷涂胶，其中，胶的涂刷区域大于等于脱模布覆盖区域；胶固化后，胶与脱模布外侧面形成一个整体。本发明的有益效果为：可以获得一种免受后续工序污染或损坏的结构泡沫材料，比如用于复合材料的结构泡沫材料芯材。同时，本发明还提供了由此获得的用于机械加工的方法。

Description

结构泡沫材料的维形方法及用于机械加工的方法

技术领域

本发明涉及一种结构泡沫材料的维形方法，还涉及一种用于机械加工的方法。

背景技术

在复合材料夹芯结构中，结构泡沫材料(本技术领域内，常简称为“泡沫”)是常用的芯材之一。结构泡沫材料内部疏松，充满了微小的孔洞，这一特性导致了真空吸附这一传统的机加固持方法应用于结构泡沫材料时有局限性。所以目前常用的结构泡沫材料的机械加工固定夹持(简称：机加固持)方法主要是以下两种：

1、粘接固持：该工艺方法用双面胶将泡沫零件粘接到工装上，然后进行机加。由于在结构泡沫材料净尺寸内贴双面胶会污染其表面，继而影响到后续的胶接效果，因此工程应用中一般只允许小面积粘接双面胶。再加上结构泡沫材料的材质表面疏松，与双面胶粘接力较弱，所以固定夹持效果不好。因此，该方案的应用场合就有一定局限性，只能应用于尺寸较大刚度较好的结构泡沫材料零件，或者在中间工序时粘接毛坯面。对于图8所示的V型薄壁带倒角结构泡沫材料的待加工零件来说，粘接固持无法将薄壁零件贴牢在工装上，当待加工零件厚度铣薄后，结构泡沫材料会产生一定的回弹变形，从而产生局部脱粘的现象，而结构泡沫材料在铣削过程中产生的大量粉尘会进入到胶接面，进一步扩大脱粘范围，致使固持失效。

2、机械固持：该工艺方法采用机械装置将零件夹紧，对于大厚度刚性好的结构泡沫材料的待加工零件，比较实用。但是对于薄壁带倒角的待加工零件，无法进行夹持。通常会从零件厚度方向加压板固持，这将干涉零件型面的加工。生产中往往会采用分段压紧分段加工的方式，但效率较低，且对于面积较大的待加工零件，中间位置无法搭压板，夹持效果也不理想。当待加工零件厚度铣薄后，结构泡沫材料会产生一定的回弹变形，无法做到型面全部贴合工装，致使零件厚度不稳定。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于结构泡沫材料的维形方法，能够有效地维持已经加工完成的外表面，使其避免后续加工中可能对此外表面产生的损伤，从而使得结构泡沫材料在后续其他外表面的加工过程中，此已加工完成的面能够得到有效的保护。本发明中，把维持形状简称为维形。

为此，本发明提供了一种用于结构泡沫材料的维形方法，包括如下步骤：

步骤A：在所述结构泡沫材料需要维形的外表面上，确定净尺寸区域；

步骤B：在所述净尺寸区域的轮廓上，贴双面胶带，使双面胶带的内侧面与所述结构泡沫材料的外表面贴合；

步骤D：在双面胶带的外侧面上，贴脱模布，使所述脱模布的不带胶的一面与双面胶带的外侧面贴合，其中，所述脱模布至少能够完全覆盖所述净尺寸区域；

步骤F：刷涂胶，其中，所述胶的涂刷区域大于等于所述脱模布覆盖区域；

步骤H：所述胶固化后，所述胶与所述脱模布外侧面形成一个整体。

较优选地，在步骤B和步骤D之间，还包括步骤C：在所述净尺寸区域的轮廓内，贴双面胶带，使双面胶带的内侧面与所述结构泡沫材料的外表面贴合。

较优选地，在步骤D中，所述脱模布覆盖区域大于所述净尺寸区域。更优选地，在步骤D中，在所述脱模布覆盖的大于所述净尺寸区域的覆盖区域内，贴有压敏胶带。

较优选地，在步骤D和步骤F之间，还包括步骤E：在所述脱模布的外侧面上，贴玻璃布，所述玻璃布至少能够完全覆盖所述脱模布。更优选地，在步骤E中，所述玻璃布覆盖区域大于所述脱模布覆盖区域。最优选地，在步骤E中，所述玻璃布覆盖区域为所述结构泡沫材料的需要维形的整个外表面。

较优选地，在步骤F中，所述胶为树脂。

较优选地，在步骤F中，所述胶的涂刷区域是所述结构泡沫材料的需要维形的整个外表面。

较优选地，在步骤F和步骤H之间，还包括步骤G1：用真空袋，利用大气压使所述胶与所述脱模布紧密贴合。或者，较优选地，在步骤F和步骤H之间，还包括步骤G1：用真空袋，利用大气压把所述胶、所述玻璃布及所述脱模布紧密贴合。更优选地，在步骤G1中，采用如下步骤使用真空袋：首先在所述胶外侧面上铺设隔离膜，然后在所述隔离膜外侧铺设透气毡，最后在所述透气毡外侧覆盖真空袋。

较优选地，在步骤F和步骤H之间，还包括步骤G2：用机械方式或手工方式，采用与所述结构泡沫材料外表面形状相配的模具，压实所述胶与所述脱模布，使得所述胶与所述脱模布紧密贴合。或者，较优选地，在步骤F和步骤H之间，还包括步骤G2：用机械方式或手工方式，采用与所述结构泡沫材料外表面形状相配的模具，压实所述胶、所述玻璃布及所述脱模布，使得所述胶、所述玻璃布及所述脱模布紧密贴合。

较优选地，在步骤H中，所述胶与所述玻璃布及所述脱模布外侧面形成一个整体。

较优选地，在步骤H中，所述固化在常温下进行。更优选地，在步骤H中，所述固化为在常温下放置12小时以上。

本发明还提供一种结构泡沫材料半成品，是如上述维形方法所获得的结构泡沫材料。

本发明还提供一种用于机械加工的方法，对于上述获得的结构泡沫材料半成品，将固化后的所述结构泡沫材料需要维形的外表面紧密吸进在对应工装的表面，并对所述结构泡沫材料进行定位，机械加工所述结构泡沫材料的待加工外表面。

本发明还提供一种结构泡沫材料的成型零件，采用上述方法得到的结构泡沫材料，撕去所述双面胶带后，得到的结构泡沫材料的成型零件。

本发明具有如下有益技术效果：通过本发明，可以获得一种免受后续工序污染或损坏的结构泡沫材料，比如用于复合材料的结构泡沫材料芯材。进一步地，由此获得的结构泡沫材料半成品，可以通过真空吸附实现结构泡沫材料半成品与工装的紧密贴合，能确保结构泡沫材料半成品机加后的型面精度。本发明技术可应用于结构泡沫材料的零件在机加中的维形，尤其对薄壁双曲率带尖角的结构泡沫材料非常实用。

最后需要指出，本发明涉及一种用于结构泡沫材料的维形方法，可以属于复合材料加工方面的技术，同时需要指出的是，本发明的对于结构泡沫材料的用途绝不限于复合材料加工领域，在其他任何可能用到结构泡沫材料的领域，也都可以适用。

附图说明

图1A是结构泡沫材料的截面示意图。

图1B是结构泡沫材料的俯视示意图。

图2A是结构泡沫材料贴双面胶带的截面示意图。

图2B是结构泡沫材料贴双面胶带的俯视示意图。

图3A是结构泡沫材料贴脱模布的截面示意图。

图3B是结构泡沫材料贴脱模布的俯视示意图。

图4A是结构泡沫材料涂覆胶层的截面示意图。

图4B是结构泡沫材料涂覆胶层的俯视示意图。

图5是使用真空袋的结构泡沫材料截面示意图。

图6是固化完成后的结构泡沫材料截面示意图。

图7A是把固化完成后的结构泡沫材料放置在工装上的截面示意图。

图7B是最后成型的结构泡沫材料的成型零件。

图8是一种典型的薄壁带倒角的结构泡沫材料的立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实例对本发明作进一步详细的说明。为了论述的方便，采用“上”、“下”、“左”、“右”对各个示意图中的方位进行指示，有利于论述的展开。

本发明中所称的“结构泡沫材料”，是一个非常广泛的概念，至少包括：对树脂、塑料、橡胶等高分子聚合物(不限于这些材料)进行发泡处理后在产生内部多孔结构，得到结构泡沫材料。对于其他性状类似的材料，或者常规替代材料，也都落入本发明意欲保护的范围。

如图1A和图1B所示，是一种形状的结构泡沫材料的截面示意图和俯视图，其中，弯曲上表面已经加工完毕，需要对其平直的下表面进行进一步地加工。需要注意的是，此处举例的结构泡沫材料的形状不是限制性的，其他各种形状的结构泡沫材料也都可以采用本发明的相同发明构思予以解决，都属于本发明意欲保护的范围。

图1A中的点划线与弯曲上表面共同包围的区域，以及图1B中的中间方框包围的区域，是分别从两个视角看到的相同区域，都是最后所希望获得的被进一步加工后得到的结构泡沫材料零件的外形。也就是说，在弯曲上表面PQRS中，需要维持形状并予以保护的是弯曲上表面QR。本发明中，把维持形状简称为维形。以下详细描述一个最优实施例，以解释本发明是如何进行的，需要特别指出的是，对于各层的厚度，在示意图中进行了放大，图中尺寸并不代表实际尺寸比例，各个视图均为示意图，并不代表实际厚度的比例关系。

步骤A：在结构泡沫材料1需要维形的外表面PQRS上，确定净尺寸PQ区域。在此具体实施例中，如图1A所示，PQ和RS均为50mm，从图1B中可知，宽度方向的净尺寸区域也与上下边各有50mm的距离。

步骤B：在净尺寸区域的轮廓上，贴双面胶带2，使双面胶带2的内侧面与结构泡沫材料的外表面贴合。如图2A所示，在Q处和在R处所贴的双面胶带2，或者如图2B所示，在净尺寸区域的轮廓上所贴的四条双面胶带2。

步骤C(优选步骤)：在净尺寸区域的轮廓内，贴双面胶带2，使双面胶带2的内侧面与结构泡沫材料1的外表面贴合。如图2A所示，在Q处和R处之间所贴的多条双面胶带2，或者如图2B所示，在净尺寸区域的轮廓内所贴的多条竖直的双面胶带2。

值得注意的是，在步骤B和步骤C中，双面胶带2的作用有两个：一是，实现倒角区域的稳定化，避免加工倒角使结构泡沫材料边缘出现崩裂；二是，粘接结构泡沫材料和步骤D中的脱模布3。其中，步骤B中的双面胶带2是必不可少的；步骤C中的双面胶带2是可选的，在可以保持粘接效果的情况下，步骤C中的双面胶带2可以尽量少贴，甚至完全不贴，即省略步骤C。

步骤D：在双面胶带2的外侧面上，贴脱模布3，使脱模布3的不带胶的一面与双面胶带2的外侧面贴合，其中，脱模布3至少能够完全覆盖净尺寸区域。较优选地，脱模布覆盖区域UQRV大于净尺寸区域QR，即如图3A所示，脱模布3在两侧各伸出UQ和RV的距离为5mm。更优选地，在脱模布3覆盖的大于净尺寸区域的覆盖区域内，贴有压敏胶带4。

在优选实施例中，脱模布3厚度均匀且表面平整，能耐高温，其作用是隔离结构泡沫材料和之后步骤中贴上的其他隔层及胶。脱模布3的朝向内侧的一面，是不带胶的；脱模布3的朝向外侧的一面，可以是带胶的，也可以是不带胶的，优选为带胶的，从而可以自身提供一定粘性。脱模布的朝外侧的一面，采用带胶或不带胶的两种方式，都是本发明意欲保护的技术方案。

步骤E(优选步骤)：在脱模布3的外侧面上，贴玻璃布5，玻璃布5至少能够完全覆盖脱模布3。较优选地，玻璃布5覆盖区域大于脱模布3覆盖区域。更优选地，如图4A和图4B所示的玻璃布5，玻璃布5覆盖区域为结构泡沫材料1的需要维形的整个外表面。

需要指出的是，步骤E是一个优选步骤，在有些情况下，是可以不贴玻璃布5的，即步骤E可以省略。在其他的情况下，贴了玻璃布5，更有利于之后步骤中的胶的渗透粘合，因此步骤E可以作为一个有利的优选步骤。

步骤F：刷涂胶6，其中，胶的涂刷区域大于等于脱模布覆盖区域。较优选地，胶6为树脂。更优选地，如图4A和图4B所示的玻璃布5，胶6的涂刷区域是结构泡沫材料1的需要维形的整个外表面。比如，以已贴有玻璃布5的情形为例，可以在玻璃布5上刷涂一层树脂，浸润玻璃布5，脱模布3、玻璃布5和树脂会一起形成胶层。在净尺寸区域的轮廓之外的余量区域内，树脂会渗透到结构泡沫材料1的小孔内，当树脂固化后，与玻璃布5即结构泡沫材料1牢固胶结形成一体。

需要特别注意的是，胶6可以是一种液体胶，或者可以是有一定流动性的其他种类胶，比如有一定流动性的固体胶。在图4A中，为了形象地说明本发明内容，把胶6也用一层予以表示，事实上，胶6不仅可以存在于图4A所示的最外层上，胶6还可以渗透到玻璃布5中，并与脱模布3结合。图4A和图4B，是为了更好地让本领域技术人员理解各个步骤的先后顺序，是示意性的。

在以下步骤G(优选步骤)中，至少可以采用步骤G1或步骤G2予以实现。其他与步骤G1或步骤G2等同的步骤，也都是本发明意欲保护的技术方案。以下将分别介绍步骤G1和步骤G2。

步骤G1(优选步骤)：对于未采用玻璃布的情形，用真空袋9，利用大气压使胶6与脱模布3紧密贴合；对于采用了玻璃布5的情形，用真空袋，利用大气压把胶6、玻璃布5及脱模布3紧密贴合。

以贴有玻璃布5的情形为例，如图5所示，较优选地，采用如下步骤使用真空袋9：首先，在胶6外侧面上铺设隔离膜7，然后，在隔离膜7外侧铺设透气毡8，最后，在透气毡8外侧覆盖真空袋9。更具体地，用腻子条12对周边进行完全密封，通过真空嘴11进行抽真空操作，可以利用大气压把胶6和玻璃布3紧紧地贴在结构泡沫材料1的外表面上。

或步骤G2(优选步骤)：对于未采用玻璃布的情形，用机械方式或手工方式，采用与结构泡沫材料1外表面形状相配的模具，压实胶6与脱模布3，使得胶6与脱模布3紧密贴合；对于采用玻璃布5的情形，用机械方式或手工方式，采用与结构泡沫材料1外表面形状相配的模具，压实胶6、玻璃布5及脱模布3，使得胶6、玻璃布5及脱模布3紧密贴合。

对于步骤G2而言，可以作为步骤G1的替代步骤。尽管图中并未示出，事实上，有很多常规的压实步骤，都可以归入到步骤G2中去。采用这些步骤的整体技术方案，也都属于本发明意欲保护的范围。

需要特别指出的是，步骤G(比如：步骤G1，或步骤G2)，是优选步骤，并不是必不可少的，本领域技术人员可以根据需要，进行选择或不选择。

步骤H：胶6固化后，胶6与脱模布3外侧面形成一个整体。较优选地，胶6与玻璃布5及脱模布3外侧面形成一个整体。较优选地，固化在常温下进行。更优选地，固化为在常温下放置12小时以上。该步骤的目的是让胶6(比如树脂)固化，实现胶接。固化完成后的结构泡沫材料，可以称之为结构泡沫材料半成品11，其已经具有了独立使用的价值，如图6所示，可以看出，其在最初的结构泡沫材料1外，覆盖了胶层10。

以上详细介绍了本发明的用于结构泡沫材料的维形方法的优选具体实施方式。对于以上得到的结构泡沫材料半成品11，还可以进行后续步骤的机械加工，将固化后的结构泡沫材料需要维形的外表面紧密吸进在对应工装的表面，并对结构泡沫材料进行定位，机械加工结构泡沫材料的待加工外表面。

作为一种示例，具体到图7A中，结构泡沫材料半成品11的弯曲外表面上有一层胶层10，工装14的凹面13的形状能够与此胶层10的凸起形状匹配并密合。在优选情况下，胶层10具有很好的光滑特性，在其与凹面13配合时，能够具有很好的密合性能。在优选的情况下，把固化的结构泡沫材料半成品11定位到工装14上后，可以利用工装14上设有的真空吸附系统将零件吸紧在工装14的凹面13上，随即可以对结构泡沫材料半成品11的另一个面进行机械加工。比如，如图7A所示，采用切削加工，在撕去所述双面胶带后，得到如图7B所示的加工完毕的结构泡沫材料的成型零件。

需要指出的是，以上的切削机械加工是示例性的，事实上，可以采用各种机械加工形式对采用本发明维形方法得到的结构泡沫材料半成品11进行加工，这些都是本发明意欲保护的技术方案。

对实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (18)

1.一种用于结构泡沫材料的维形方法，包括如下步骤：

步骤A：在所述结构泡沫材料需要维形的外表面上，确定净尺寸区域；

步骤B：在所述净尺寸区域的轮廓上，贴双面胶带，使双面胶带的内侧面与所述结构泡沫材料的外表面贴合；

步骤D：在双面胶带的外侧面上，贴脱模布，使所述脱模布的不带胶的一面与双面胶带的外侧面贴合，其中，所述脱模布至少能够完全覆盖所述净尺寸区域；

步骤F：刷涂胶，其中，所述胶的涂刷区域大于等于所述脱模布覆盖区域，且所述胶的涂刷区域在净尺寸区域的轮廓外存在余量区域；

步骤H：所述胶固化后，所述胶与所述脱模布外侧面形成一个整体。

2.根据权利要求1所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤B和步骤D之间，还包括步骤C：

步骤C：在所述净尺寸区域的轮廓内，贴双面胶带，使双面胶带的内侧面与所述结构泡沫材料的外表面贴合。

3.根据权利要求1所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤D中，所述脱模布覆盖区域大于所述净尺寸区域。

4.根据权利要求3所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤D中，在所述脱模布覆盖的大于所述净尺寸区域的覆盖区域内，贴有压敏胶带。

5.根据权利要求1所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤D和步骤F之间，还包括步骤E：

步骤E：在所述脱模布的外侧面上，贴玻璃布，所述玻璃布至少能够完全覆盖所述脱模布。

6.根据权利要求5所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤E中，所述玻璃布覆盖区域大于所述脱模布覆盖区域。

7.根据权利要求6所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤E中，所述玻璃布覆盖区域为所述结构泡沫材料的需要维形的整个外表面。

8.根据权利要求1所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤F中，所述胶为树脂。

9.根据权利要求1所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤F中，所述胶的涂刷区域是所述结构泡沫材料的需要维形的整个外表面。

10.根据权利要求1所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤F和步骤H之间，还包括步骤G1：

步骤G1：用真空袋，利用大气压使所述胶与所述脱模布紧密贴合。

11.根据权利要求5所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤F和步骤H之间，还包括步骤G1：

步骤G1：用真空袋，利用大气压把所述胶、所述玻璃布及所述脱模布紧密贴合。

12.根据权利要求10或11所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤G1中，采用如下步骤使用真空袋：首先在所述胶外侧面上铺设隔离膜，然后在所述隔离膜外侧铺设透气毡，最后在所述透气毡外侧覆盖真空袋。

13.根据权利要求1所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤F和步骤H之间，还包括步骤G2：

步骤G2：用机械方式或手工方式，采用与所述结构泡沫材料外表面形状相配的模具，压实所述胶与所述脱模布，使得所述胶与所述脱模布紧密贴合。

14.根据权利要求5所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤F和步骤H之间，还包括步骤G2：

步骤G2：用机械方式或手工方式，采用与所述结构泡沫材料外表面形状相配的模具，压实所述胶、所述玻璃布及所述脱模布，使得所述胶、所述玻璃布及所述脱模布紧密贴合。

15.根据权利要求5所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤H中，所述胶与所述玻璃布及所述脱模布外侧面形成一个整体。

16.根据权利要求1所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤H中，所述固化在常温下进行。

17.根据权利要求16所述的用于结构泡沫材料的维形方法，其特征在于，在步骤H中，所述固化为在常温下放置12小时以上。

18.一种用于机械加工的方法，对于采用权利要求1-17中任一项所述维形方法所获得的结构泡沫材料，将固化后的所述结构泡沫材料需要维形的外表面紧密吸进在对应工装的表面，并对所述结构泡沫材料进行定位，机械加工所述结构泡沫材料的待加工外表面。

Images