CN110293491A - 陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装及其方法，该粘接工装用于粘接复合罩体和金属嵌环，包括工装本体、罩体垫环以及罩体压环，工装本体的外圈设置有可沿其上下移动的螺旋升降环，螺旋升降环的内圈与工装本体的外圈螺纹连接；工装本体的顶端设置有环形凸台，罩体垫环设置在环形凸台上用于固定复合罩体的底部，罩体压环用于套设在复合罩体的中部，罩体压环通过若干个沿其周向间隔布置的第一螺钉与罩体垫环固定连接；罩体垫环的底部周向间隔设置有若干个底座凸台，螺旋升降环的顶部设置有环形升降台。本发明的粘接工装及粘接方法可以最大限度减少过程应力，避免产生裂纹，保证了复合罩体的产品性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及罩体粘接的技术领域，具体涉及一种陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装及其方法。
背景技术
近年来，随着航空航天工艺的高速发展，各种新材料、新工艺不断涌现。随着飞行器速度的提高，过高的气动热对飞行器防隔热材料性能提出了更高的要求，尤其是用于保护天线工作的天线罩，近些年陶瓷基复合材料因其优良的性能得到广泛应用。同时由于陶瓷自身的特质，过程中易产生裂纹，从而造成复合罩体性能失效。
所以，在陶瓷基材料和其它金属材料的复合粘接工序，减小其它因素产生的形变和裂纹是困扰复合罩体广泛应用的最大难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装及其方法，该粘接工装可以最大限度减少过程应力，避免产生裂纹，保证了复合罩体的产品性能要求。
为实现上述目的，本发明提供的一种陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装，用于粘接复合罩体和金属嵌环，其特殊之处在于：包括工装本体、罩体垫环以及罩体压环，所述工装本体的外圈设置有可沿其上下移动的螺旋升降环，所述螺旋升降环的内圈与工装本体的外圈螺纹连接；
所述工装本体的顶端设置有环形凸台，所述罩体垫环设置在环形凸台上用于固定复合罩体的底部，所述罩体压环用于套设在复合罩体的中部，所述罩体压环通过若干个沿其周向间隔布置的第一螺钉与罩体垫环固定连接；
所述罩体垫环的底部周向间隔设置有若干个底座凸台，所述螺旋升降环的顶部设置有环形升降台，所述螺旋升降环可在外力旋转的作用下驱动环形升降台顶起底座凸台从而带动复合罩体上下移动。
进一步地，所述环形凸台的顶面具有环形止口端，所述金属嵌环的内圈与环形止口端的外圈贴合布置；所述环形凸台与罩体垫环的连接处通过止口定位。
进一步地，所述环形凸台的顶端周向设置有若干个用于固定金属嵌环的安装孔，所述金属嵌环与安装孔之间通过第二螺钉固定连接。
进一步地，所述环形凸台上设置有若干个导向销，所述罩体垫环上设置有若干个用于供导向销嵌入滑动的导向孔。
进一步地，所述罩体压环包括金属外环和柔性内环，所述金属外环和柔性内环之间通过胶粘和/或螺钉连接。
进一步地，所述螺旋升降环的外圈设置有若干个把手插孔，所述把手插孔上设置有把手。
本发明还提供一种利用上述陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装进行粘接的方法，包括如下步骤：
1)将复合罩体放置于罩体垫环上，并在复合罩体的中部套上罩体压环，通过第一螺钉将罩体垫环与罩体压环紧固；
2)将工装本体安装在工作台上，找正工装本体的环形止口端，然后安装金属嵌环；
3)通过旋转把手驱动螺旋升降环上下移动，带动复合罩体上下移动，进行复合罩体与安装金属嵌环的预装配，实测复合罩体内侧与金属嵌环外侧的间隙值a、复合罩体底平面与金属嵌环底平面的间隙值b；
4)在复合罩体与金属嵌环的接触区域涂刷胶粘剂，再次找工装本体的环形止口端，然后安装金属嵌环；
5)通过旋转把手驱动螺旋升降环上下移动，带动复合罩体上下移动，进行复合罩体与金属嵌环的装配，实测复合罩体内侧与金属嵌环外侧的装配间隙值a1、复合罩体底平面与金属嵌环底平面的装配间隙值b1，直至满足误差允许范围，即完成粘接。
进一步地，所述步骤2)中，找正工装本体的环形止口端时进行跳动检测，直至满足环形止口端的外圆跳动值≤0.02mm、端面跳动值≤0.02mm；所述金属嵌环安装时进行跳动检测，直至满足金属嵌环的外圆跳动值≤0.03mm。
再进一步地，所述步骤3)中，复合罩体底平面与金属嵌环底平面的间隙值b＝0mm。
更进一步地，所述步骤5)中，当满足误差允许范围时，a-a1≤0.02mm；b1＝0mm。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明粘接工装设计有工装本体、罩体垫环、罩体压环以及螺旋升降环，通过罩体垫环与罩体压环配合对复合罩体复合罩体进行安装固定，并通过驱动螺旋升降环上下移动，带动复合罩体上下移动，保证了复合罩体在预装配、后续刷胶后正式装配的粘接状态保持一致，最大限度减少了过程应力产生，保证了复合罩体粘接后形状位置精度。
其二，本发明的罩体压环包括金属外环和柔性内环，通过增设柔性内环与复合罩体接触，在给复合罩体施压过程中可以起到的缓冲作用，避免因压力产生应力损伤复合罩体。
其三，本发明的环形凸台上设置有若干个导向销，罩体垫环上设置有若干个用于供导向销嵌入滑动的导向孔，通过导向销与导向孔配合使用，确保复合罩体和金属嵌环的相对位置，能够保证复合罩体和金属嵌环预装配和正式装配的位置一致。
其四，本发明的粘接方法工序简单、操作方便，能够通过预装配尽可能模拟正式装配的工况，最后确保在正式粘接过程能够受控，减小了其它因素产生的形变和裂纹，保证了复合罩体的产品性能要求。
附图说明
图1为一种陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装的立体结构示意图；
图2为图1中所示陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装的剖视结构示意图；
图中：工装本体1、罩体垫环2、罩体压环3(金属外环3.1、柔性内环3.2)、螺旋升降环4、环形凸台5、第一螺钉6、底座凸台7、环形升降台8、环形止口端9、安装孔10、第二螺钉11、导向销12、导向孔13、把手插孔14、把手15、止口16、复合罩体17、金属嵌环18。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
如图1所示的一种陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装，用于粘接复合罩体17和金属嵌环18，其特殊之处在于：包括工装本体1、罩体垫环2以及罩体压环3，工装本体1的外圈设置有可沿其上下移动的螺旋升降环4，螺旋升降环4的内圈与工装本体1的外圈螺纹连接；工装本体1的顶端设置有环形凸台5，罩体垫环2设置在环形凸台5上用于固定复合罩体17的底部，罩体压环3用于套设在复合罩体17的中部，罩体压环3通过若干个沿其周向间隔布置的第一螺钉6与罩体垫环2固定连接；罩体垫环2的底部周向间隔设置有若干个底座凸台7，螺旋升降环4的顶部设置有环形升降台8，螺旋升降环4可在外力旋转的作用下驱动环形升降台8顶起底座凸台7从而带动复合罩体17上下移动。
如图2所示，环形凸台5的顶面具有环形止口端9，金属嵌环18的内圈与环形止口端9的外圈贴合布置；环形凸台5与罩体垫环2的连接处通过止口16定位，以确保复合罩体17能够不受干涉的下落，保证复合罩体17的下落空间。环形凸台5的顶端周向设置有若干个用于固定金属嵌环18的安装孔10，金属嵌环18与安装孔10之间通过第二螺钉11固定连接。环形凸台5上设置有若干个导向销12，罩体垫环2上设置有若干个用于供导向销12嵌入滑动的导向孔13。这样，通过导向销12与导向孔13配合使用，确保复合罩体17和金属嵌环18的相对位置，能够保证复合罩体17和金属嵌环18预装配和正式装配的位置一致。
上述技术方案中，罩体压环3包括金属外环3.1和柔性内环3.2，金属外环3.1和柔性内环3.2之间通过胶粘和/或螺钉连接。这样，通过增设柔性内环3.2与复合罩体17接触，在给复合罩体17施压过程中可以起到的缓冲作用，避免因压力产生应力损伤复合罩体。螺旋升降环4的外圈设置有若干个把手插孔14，把手插孔14上设置有把手15，通过旋转把手15正转或者反转，实现螺旋升降环4的上升或者下降。
本发明还提供一种利用上述陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装进行粘接的方法，包括如下步骤：
1)将复合罩体17放置于罩体垫环2上，并在复合罩体17的中部套上罩体压环3，通过第一螺钉6将罩体垫环2与罩体压环3紧固；
2)将工装本体1安装在工作台上，找正工装本体1的环形止口端9，找正工装本体1的环形止口端9时进行跳动检测，直至满足环形止口端9的外圆跳动值≤0.02mm、端面跳动值≤0.02mm；然后安装金属嵌环18，并进行跳动检测，直至满足金属嵌环18的外圆跳动值≤0.03mm；
3)通过旋转把手15驱动螺旋升降环4上下移动，带动复合罩体17上下移动，进行复合罩体17与安装金属嵌环18的预装配，实测复合罩体17内侧与金属嵌环18外侧的间隙值a、复合罩体17底平面与金属嵌环18底平面的间隙值b，保证复合罩体17底平面与金属嵌环18底平面的间隙值b＝0mm；
4)在复合罩体17与金属嵌环18的接触区域涂刷胶粘剂，再次找工装本体1的环形止口端9，然后安装金属嵌环18；
5)通过旋转把手15驱动螺旋升降环4上下移动，带动复合罩体17上下移动，进行复合罩体17与金属嵌环18的装配，实测复合罩体17内侧与金属嵌环18外侧的装配间隙值a1、复合罩体17底平面与金属嵌环18底平面的装配间隙值b1，直至满足误差允许范围a-a1≤0.02mm；b1＝0mm，即完成粘接，从而保证了复合罩体17在预装配、后续刷胶后正式装配的粘接状态保持一致，最大限度减少了过程应力产生，保证了复合罩体粘接后形状位置精度。
以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。
Claims (10)
1.一种陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装，用于粘接复合罩体(17)和金属嵌环(18)，其特征在于：包括工装本体(1)、罩体垫环(2)以及罩体压环(3)，所述工装本体(1)的外圈设置有可沿其上下移动的螺旋升降环(4)，所述螺旋升降环(4)的内圈与工装本体(1)的外圈螺纹连接；
所述工装本体(1)的顶端设置有环形凸台(5)，所述罩体垫环(2)设置在环形凸台(5)上用于固定复合罩体(17)的底部，所述罩体压环(3)用于套设在复合罩体(17)的中部，所述罩体压环(3)通过若干个沿其周向间隔布置的第一螺钉(6)与罩体垫环(2)固定连接；
所述罩体垫环(2)的底部周向间隔设置有若干个底座凸台(7)，所述螺旋升降环(4)的顶部设置有环形升降台(8)，所述螺旋升降环(4)可在外力旋转的作用下驱动环形升降台(8)顶起底座凸台(7)从而带动复合罩体(17)上下移动。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装，其特征在于：所述环形凸台(5)的顶面具有环形止口端(9)，所述金属嵌环(18)的内圈与环形止口端(9)的外圈贴合布置；所述环形凸台(5)与罩体垫环(2)的连接处通过止口(16)定位。
3.根据权利要求2所述的陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装，其特征在于：所述环形凸台(5)的顶端周向设置有若干个用于固定金属嵌环(18)的安装孔(10)，所述金属嵌环(18)与安装孔(10)之间通过第二螺钉(11)固定连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装，其特征在于：所述环形凸台(5)上设置有若干个导向销(12)，所述罩体垫环(2)上设置有若干个用于供导向销(12)嵌入滑动的导向孔(13)。
5.根据权利要求1或2或3所述的陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装，其特征在于：所述罩体压环(3)包括金属外环(3.1)和柔性内环(3.2)，所述金属外环(3.1)和柔性内环(3.2)之间通过胶粘和/或螺钉连接。
6.根据权利要求1或2或3所述的陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装，其特征在于：所述螺旋升降环(4)的外圈设置有若干个把手插孔(14)，所述把手插孔(14)上设置有把手(15)。
7.一种利用权利要求1～6任一项陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接工装进行粘接的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将复合罩体(17)放置于罩体垫环(2)上，并在复合罩体(17)的中部套上罩体压环(3)，通过第一螺钉(6)将罩体垫环(2)与罩体压环(3)紧固；
2)将工装本体(1)安装在工作台上，找正工装本体(1)的环形止口端(9)，然后安装金属嵌环(18)；
3)通过旋转把手(15)驱动螺旋升降环(4)上下移动，带动复合罩体(17)上下移动，进行复合罩体(17)与安装金属嵌环(18)的预装配，实测复合罩体(17)内侧与金属嵌环(18)外侧的间隙值a、复合罩体(17)底平面与金属嵌环(18)底平面的间隙值b；
4)在复合罩体(17)与金属嵌环(18)的接触区域涂刷胶粘剂，再次找工装本体(1)的环形止口端(9)，然后安装金属嵌环(18)；
5)通过旋转把手(15)驱动螺旋升降环(4)上下移动，带动复合罩体(17)上下移动，进行复合罩体(17)与金属嵌环(18)的装配，实测复合罩体(17)内侧与金属嵌环(18)外侧的装配间隙值a1、复合罩体(17)底平面与金属嵌环(18)底平面的装配间隙值b1，直至满足误差允许范围，即完成粘接。
8.根据权利要求7所述的陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接方法，其特征在于：所述步骤2)中，找正工装本体(1)的环形止口端(9)时进行跳动检测，直至满足环形止口端(9)的外圆跳动值≤0.02mm、端面跳动值≤0.02mm；所述金属嵌环(18)安装时进行跳动检测，直至满足金属嵌环(18)的外圆跳动值≤0.03mm。
9.根据权利要求7所述的陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接方法，其特征在于：所述步骤3)中，复合罩体(17)底平面与金属嵌环(18)底平面的间隙值b＝0mm。
10.根据权利要求7所述的陶瓷基复合罩体与金属嵌环的静定粘接方法，其特征在于：所述步骤5)中，当满足误差允许范围时，a-a1≤0.02mm；b1＝0mm。
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