CN109291465B - 一种金属面板夹层结构产品的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料制品成型制造领域，涉及一种金属面板夹层结构产品的成型方法。本发明包括：蜂窝芯子外形尺寸增加制造余量，使蜂窝芯子与Z型边框可以过盈配合；第二步：给产品的每一个零件设定定位参考基准，逐级定位，遵循以下原则：有明确定位参考的零件按其自身定位基准定位，无直接定位参考的零件，选定其他已定位的零件作为位置参考的原则；第三步:利用辅助工具划针、沙袋进行胶接组装。本发明避免制造缺陷问题，实现产品品质的大幅提升。

Description

一种金属面板夹层结构产品的成型方法

技术领域

本发明属于复合材料制品成型制造领域，涉及一种金属面板夹层结构产品的成型方法。

背景技术

金属面板夹层结构是一种高压缩强度、轻量化的结构，系由“上、下金属面板、Z型边框和蜂窝芯子”通过粘接而成。产品成型采用薄壳式成型模，将铺贴胶膜的“下面板”置于成型上，然后依次将“蜂窝芯子”、“上面板”和“Z型边框”进行组装，经加温、加压固化成型。相关产品被普遍应用于直升机制造领域，包括构成直升机机体结构的：油箱舱底部蒙皮、地板、壁板、顶棚、以及尾段等产品。

针对“铝蒙皮蜂窝夹层地板的制造”，中国专利：CN104943849B(IPC分类号B64C1/18)提出：原90度蜂窝夹层整体封边框采用落锤模制造可能产生裂纹，通过数控加工带有工艺耳片定位孔/装配孔的“下面板”和“Z型边框”，用这样分段式封边框代替整体封边框的方式降低制造难度以及生产成本，实现地板生产互换和使用互换。该发明强调通过数字化手段加工工艺定位孔/装配孔所带来的便利、同时避免了其他形状钣金边框零件的制造难度和成本。该项创新发明虽解决了原零件的结构上的不足，但是，新方案结构产品在实际成型制造过程中却面临更多的定位、配合问题。对此，该发明方案并未给予有效措施。不细致、不科学的制造工艺方案导致相关结构产品质量十分不稳定，生产过程中产生了大量的制造缺陷。

现有成型工艺方法：将“下面板”以及指定的“Z型边框”依次定位到成型模具上；将“蜂窝芯子”塞入“下面板—Z型边框”形成的空隙内，并用力推“蜂窝芯子”使其贴靠在“Z型边框”内侧。然后，以推、拽方式调整“蜂窝芯子”位置，使其两端与“Z型边框”两端对齐；撬开“Z型边框”上边缘，将“上面板”单边塞入其与“蜂窝芯子”之间缝隙，然后通过有方向的拍打内蒙皮调整其位置；将其他“Z型边框”依次安装，从外向内用手平行推动“Z型边框”至其定位孔与工装定位孔重合，使用定位销定位封边框后完成组装；经糊制真空袋、加压、加温固化后获得产品。

金属面板夹层结构产品对于相互配合的各零件的加工尺寸、加工精度要求较高、配合度也有非常高的要求，现有的成型工艺方案有关于实施过程的操作要求并不科学、细致。导致现有的成型工艺方案很难保证产品质量符合设计要求。

当前工艺方案中，由于没有明确量化操作的标准，存在要求不明确、指导不到位的问题，导致在实际应用过程中由于“操作不到位、过度操作”的现象频繁发生。产生大量质量缺陷问题：

1.“蜂窝芯子”的塞入过程中，其表面与“Z型边框、外蒙皮”接触产生的摩擦阻力较大，需用力推按使其进入，这样的推挤会导致“蜂窝芯子”局部受压变形；另外，在推、拽“蜂窝芯子”过程中，“蜂窝芯子”与“Z型边框”易发生脱离形成局部脱粘缺陷。

2.“上面板”通常为0.2-0.3mm，塞入操作极易造成蒙皮出现皱褶等缺陷，导致蒙皮损毁。

3.“蜂窝芯子、上面板”的塞入过程极易造成“Z型边框”内侧铺贴的胶膜出现卷曲现象，这会导致由于局部胶膜缺失出现的胶接失败现象。

4.“蜂窝芯子”无法准确定位出现位置偏差，会导致“蜂窝芯子”局部尺寸不足，造成“Z型边框”不能与“蜂窝芯子”完全贴合，产生脱粘缺陷。

5.在安放其他“Z型边框”过程中，以手推动的方式无法准确保证一次定位“Z型边框”，需要多次往复推送的方式实现“Z型边框”Ф6mm定位孔与成型模Ф6mm定位孔重合，操作难度极大。在反复操作中容易将蜂窝切角端部夹杂在“Z型边框—外蒙皮”之间，形成夹杂性“板-板”脱粘缺陷。对于金属材料的“蜂窝芯子”，过度推压会导致“蜂窝芯子”出现塑性形变，如果没有及时校正，同样会造成局部胶接失败而出现脱粘缺陷。

6.“内蒙皮—封边框”存在搭接配合尺寸要求，产品成型后该设计要素无法获得测量，传统成型工艺方案又无法在成型过程中保证相关参数的符合性。

据统计，金属面板结构胶接产品的质量问题90％以上来源于成型制造过程。不科学的成型工艺方案，导致长期以来的产品故障率居高不下，维修产品的时间和经济成本巨大。典型的“Z型边框脱粘缺陷”，其修理过程就十分复杂，通常需采用“钻孔并注入胶液、胶液固化后使用玻璃纤维复合材料配合胶液粘贴在缺陷表面，经过大型加温设备进行加温加压实现固化”的方式修理，单件产品修理的耗时在14小时以上，维修所使用的胶液、玻璃纤维等主要材料，真空袋薄膜、透气毡等辅助材料均为进口材料价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是：为了获得良好稳定的产品品质，避免“Z型边框脱粘缺陷”等制造缺陷问题，获得金属面板夹层结构产品更加科学的制造方法，提供一种金属面板夹层结构产品的成型方法。

本发明的技术方案是：一种金属面板夹层结构产品的成型方法，包括以下步骤：

第一步：蜂窝芯子外形尺寸增加制造余量，使蜂窝芯子与Z型边框可以过盈配合。

第二步：给产品的每一个零件设定定位参考基准，逐级定位，遵循以下原则：有明确定位参考的零件按其自身定位基准定位，无直接定位参考的零件，选定其他已定位的零件作为位置参考的原则。所述零件包括蜂窝芯子、下面板、Z型边框、上面板。

第三步:利用辅助工具划针、沙袋进行胶接组装。

采用划针，利用杠杆原理，将Z型边框推送至其定位孔与下面板定位孔重合位置处，插入定位销；使用沙袋加压，将沙袋放置于已完成组装的零件上，作为糊制真空袋前的预压。

进一步的，在上述第二步，产品组装过程中，首先将蜂窝芯子放置在已铺贴胶膜并定位的下面板上，然后将Z型边框依据其工艺定位耳片上的定位孔配合成型模具定位孔定位，此时蜂窝芯子被限定在Z型边框形成的空间内，依靠围绕其周围的Z型边框的限位作用获得初步定位；将上面板按其与Z型边框相对位置关系进行准确定位；蜂窝芯子在上面板获得准确定位后，依据其与上面板的配合关系实现进一步准确定位。

本发明的优点是：

1、本发明是对当前金属面板夹层结构产品的成型方法的革新，就现有工艺方案中无效方法、不清晰内容予以纠正，创新发明的操作理念和成型方法为现有方案提供了科学、有效指导依据。解决了产品成型制造过程中诸多质量问题，保证了产品生产工艺的稳定性、提升产品品质。

对各零件间的位置、外形角度、尺寸的配合关系进行明确说明，对操作过程中的技术要点、难点问题进行透彻的剖析，同时提供了合理有效的解决方案。其中包括：蜂窝芯子余量对产品质量的影响；通过转化思维，为没有定位基准的“蜂窝芯子、上面板”提供参考基准进行准确定位。

2、明确的指出可以采用辅助工具(划针、沙袋)进行辅助的操作，实现操作的简便化，进一步保障产品质量。

3、避免制造缺陷问题，实现产品品质的大幅提升。

附图说明

图1为本发明中的一种金属面板夹层结构产品示意图；

图2为图1所示沿A-A的剖视图；

图3为本发明的成形过程第二步示意图；

图4为本发明的成形过程第二步及第三步使用沙袋示意一图；

图5为图4所示沿B-B的剖视图；

图6为本发明的成形过程第二步及第三步使用沙袋示意二图；

图7为图6所示沿C-C的剖视图；

图8为本发明的成形过程第三步使用划针示意图；

图9为本发明中使用的划针结构示意图；

其中，00-产品成型模、01-下面板、02-蜂窝芯子、03-Z型边框、04-上面板、05-沙袋、06-划针、10-定位孔、11-定位销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明一种金属面板夹层结构产品的成型方法，包括：

第一点：蜂窝芯子外形尺寸增加制造余量，使蜂窝芯子与Z型边框可以过盈配合。产品生产前将蜂窝芯子外形尺寸每边留有1-2mm余量。该方案可避免由于定位偏差、以及其他不当操作导致出现的蜂窝芯子与Z型边框不能充分贴合所形成的脱粘缺陷。

第二点：给每一个组件设定参考基准，逐级定位。

遵循：有明确定位参考的零件按其自身定位基准定位，无直接定位参考的零件，选定其他已定位的零件作为位置参考的原则。

产品组装过程中，首先将蜂窝芯子放置在已铺贴胶膜并定位的下面板上，然后将Z型边框依据其工艺定位耳片上的定位孔配合成型模具定位孔精准定位，此时蜂窝芯子被限定在Z型边框形成的空间内，依靠围绕其周围的Z型边框的限位作用获得初步定位(大致位置)；将上面板按其与Z型边框相对位置关系(搭接配合，存在固定搭接尺寸要求)进行准确定位；蜂窝芯子在上面板获得准确定位后，依据其与上面板的配合关系实现进一步准确定位。

此方式给予没有任何定位参考，但却在位置度方面要求较高的蜂窝芯子、上面板提供准确定位依据。将产品成型后无法检测的Z型边框—上面板”搭接尺寸设计要求，通过预先确定的工艺方案予以控制和保证。

第三点:利用辅助工具划针”、“沙袋”进行胶接组装。

“Z型边框”的组装不能将其直接放在理论位置处，需要使其与“下面板”先贴合然后推送到其Ф6mm定位孔与成型模对应Ф6mm定位孔完全重合时，方可插入指定Ф6mm“定位销”。在此过程中由于“蜂窝芯子”阻挡、胶膜摩擦力等因素存在，致使操作异常困难。采用特制棒状工具(简称“划针”)利用杠杆原理，将“Z型边框”推送至理论位置处。不仅使原有操作更为便捷、准确，同时可避免由于使用双手推动，力度难以适度掌控出现的“蜂窝芯子”受压缩变形现象。

金属面板结构胶接产品的各个零件在外形、尺寸等方面需要达到较高要求的配合状态，其“蜂窝芯子”具备一定尺寸余量，在组装后会产生一定应力，在产品真空加压前必须保证已胶接零件的稳定。通常选用重量为15KG，长、宽尺寸分别为300*200mm的“沙袋”加压，将其放置于已完成组装的“Z型边框”等零件上，作为糊制真空袋前的预压。

本发明中的产品结构简介(图1)，图1所示“金属面板夹层结构产品”主要由：下面板01、蜂窝芯子02、Z型边框03、上面板04组成，各零件间通过粘接连接。Z型边框03和上面板04存在搭接尺寸d的配合要求。要求各零件粘接部位粘接良好，不允许出现胶接失败现象。

实施例一：互为基准、逐级定位进行胶接组装。(图3-图7)

第一步：如图3所示，准备产品成型使用的成型模00，将待组装的下面板01放置于成型模00上保持待胶接面朝上，使用定位销11通过定位孔10将下面板01精准定位(不同类零件定位孔位置不一致，定位销种类相同)。将蜂窝芯子02放置于下面板01待组装位置(大致位置)，安装Z型边框03，通过其工艺定位孔配合使用定位销11将Z型边框03精准定位，完成全部Z型边框定位后，蜂窝芯子02会被限定在由Z型边框03形成的空间内，依靠围绕其周围的Z型边框03的限位作用获得初步定位(大致位置)。

第二步：如图4、图5所示，将上面板04的胶接面朝下放置在已定位的Z型边框03上，调整上面板04相对于Z型边框03的位置，保证搭接尺寸d满足图纸要求。此处，可通过检查、对比D-d值，调整上面板04位置获得均匀一致的D-d值的方法，确定上面板04最终的位置。使用沙袋05加压确保其位置稳定，保证其不会发生变化。

第三步：如图6图7所示，移除全部Z型边框03。调整沙袋05加压位置，然后以上面板04位置为基准调整蜂窝芯子02位置，使上面板04边缘外的蜂窝芯子02尺寸一致，即W值相同，获得蜂窝芯子02最终的理想位置。在调整相对位置过程中，为确保上面板04位置不受影响发生改变，可将沙袋05置于上面板04一端，然后调整零件另一端未加压的蜂窝芯子02，调整好位置后先用手按压此处，将沙袋05移动到此部位后，再用同样方法调整另外一侧的蜂窝芯子02位置。蜂窝芯子02位置最终确定后，可选用多处沙袋05加压方式固定。

第四步：将全部Z型边框03进行组装，并使用之前加压在上面板04的沙袋05进行组装后加压。这样做的好处是可以防止在糊制真空袋前，已组装的各零件间受应力影响相互脱离而导致出现最终的胶接失败。

实施例二：使用专用“划针”辅助操作。

在将全部Z型边框03进行组装过程中，采用图9所示划针06辅助进行操作，可降低操作难度，提升操作效率，避免过度用力推压Z型边框03导致蜂窝芯子02局部内陷，出现最终的局部胶接失败型脱粘缺陷。

划针06要求其与定位孔直径相同或略小，通常为直径Ф6mm，端部带有锥形的金属棒状工具。图8中当Z型边框03位于A位置，即Z型边框03定位孔与工装定位孔相交时，使用划针06锥形一端插入相交区域，应用杠杆原理将Z型边框03由A位置推送至B处理论位置。此过程中仅需使用手指轻按Z型边框03与下面板01胶接区，保证贴合即可。

Claims (4)

1.一种金属面板夹层结构产品的成型方法，其特征为所述成型方法包括以下步骤：

第一步：蜂窝芯子外形尺寸增加制造余量，使蜂窝芯子与Z型边框可以过盈配合；

第二步：给产品的每一个零件设定定位参考基准，逐级定位，遵循以下原则：有明确定位参考的零件按其自身定位基准定位，无直接定位参考的零件，选定其他已定位的零件作为位置参考的原则；所述零件包括蜂窝芯子、下面板、Z型边框、上面板；

第三步:利用辅助工具划针、沙袋进行胶接组装：

采用划针，利用杠杆原理，将Z型边框推送至其定位孔与下面板定位孔重合位置处，插入定位销；使用沙袋加压，将沙袋放置于已完成组装的零件上，作为糊制真空袋前的预压。

2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征为：所述第二步，产品组装过程中，首先将蜂窝芯子放置在已铺贴胶膜并定位的下面板上，然后将Z型边框依据其工艺定位耳片上的定位孔配合成型模具定位孔定位，此时蜂窝芯子被限定在Z型边框形成的空间内，依靠围绕其周围的Z型边框的限位作用获得初步定位；将上面板按其与Z型边框相对位置关系进行准确定位；蜂窝芯子在上面板获得准确定位后，依据其与上面板的配合关系实现进一步准确定位。

3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征为：所述下面板、蜂窝芯子、Z型边框、上面板通过粘接连接。

4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征为：所述划针与定位孔直径相同，直径为6mm。

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