CN111619132B - 一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蜂窝芯拉伸‑浸渍‑固化一体化装置及其使用方法，装置包括拉伸机架(1)、传动单元(2)和浸胶单元(3)，传动单元(2)包括平行于矩形方管(11)的一根滚珠丝杠(21)和对称安装于滚珠丝杠(21)两侧的两根导轨(22)；滚珠丝杠(21)和两导轨(22)上套设有直线运动球轴承(24)，并通过直线运动球轴承(24)固定有活动块(25)，活动块(25)与其中一个固定块(12)固定蜂窝叠合板的两端，通过转动手轮(23)使直线运动球轴承(24)在滚珠丝杠(21)长度方向上远离固定块(12)移动，拉伸蜂窝叠合板。本发明可实现蜂窝芯材拉伸‑浸渍‑固化多功能一体化，使用灵活方便，适用于小批量多品种蜂窝材料的高效制备。

Description

一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置及其使用方法

技术领域

本发明属于蜂窝制备技术领域，涉及一种集蜂窝叠合板拉伸、浸渍及固化一体化装置及其使用方法，特别是耐300℃及以上高温蜂窝制备的拉伸装置。

背景技术

蜂窝夹层结构是根据自然界中蜂巢结构原理制作的，是一类轻质高强、高比刚度的材料。随着航天飞行器飞行马赫数的不断提高，新一代武器装备系统对轻质耐高温蜂窝提出了迫切的需求。传统的瓦楞纸蜂窝、芳纶蜂窝铝蜂窝等受限于基材性能和芯条胶，耐温等级在200℃以下。在300℃下基材和芯条胶发生分解或基材性能严重衰减，导致蜂窝的力学性能大幅度下降，无法满足使用要求。而激光焊接钛合金蜂窝和高温合金钢蜂窝虽然耐温性和力学性能优异，但容重大，成型工艺复杂，制造成本高的缺点限制了其推广应用。

目前蜂窝自动化生产线虽然制备效率高、但设备固定成本高，不适用于小批量多品种蜂窝芯材的制造。此外，蜂窝自动化生产线的烘道加热温度一般不超过300℃，难以满足可长时耐300℃高温蜂窝的制备需求。而传统的手工拉伸方式过于粗糙，拉伸工装种类繁多且样式各异，多道工序间的衔接性差，制得的蜂窝规整性与一致性较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置及其使用方法，该装置中蜂窝拉伸机构与浸胶槽一体化设计，实现了蜂窝拉伸、浸胶同步进行；浸胶槽与拉伸机构分离后，拉伸机构可直接移至高温烘箱中进行蜂窝固化定型，有效提高了工作效率，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下技术方案：

第一方面，一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置，该装置包括拉伸机架、通过拉伸机架承载的传动单元、以及拉伸机架下方的浸胶单元，其中，

拉伸机架包括用于形成拉伸机架长边的两根平行的矩形方管、以及用于形成拉伸机架短边的两个平行的固定块，固定块安装于矩形方管两端且与两根矩形方管围成矩形；

传动单元包括平行于矩形方管的一根滚珠丝杠、以及对称安装于滚珠丝杠两侧且与其平行的两根导轨；两固定块的相对面上开设相对应的通孔，滚珠丝杠和导轨的两端插入两侧固定块的通孔中，并在导轨与固定块的连接部位穿设螺纹连接件使两者固连；滚珠丝杠一端伸出固定块，与手轮连接，滚珠丝杠和两导轨上分别套设有直线运动球轴承，并通过直线运动球轴承固定有活动块，活动块用于与其中一个固定块固定蜂窝叠合板的两端，通过转动手轮使直线运动球轴承在滚珠丝杠长度方向上远离固定块移动，拉伸蜂窝叠合板；

浸胶单元包括浸胶槽，其用于容纳胶液，且在蜂窝拉伸时蜂窝叠合板位于浸胶槽的内部空间中，在传动单元实施蜂窝拉伸时可以同步进行浸胶。

第二方面，一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置的使用方法，包括如下步骤：

将插杆穿过蜂窝拉伸带的拉环并固定在固定块和活动块上的盲孔中；

将拉伸机架架设在浸胶槽的卡槽中，并通过螺纹连接件固定，使蜂窝叠合板置于浸胶槽中，在浸胶槽中倒入调配好比重的浸渍胶液，转动手轮使蜂窝叠合板拉伸逐渐拉伸开，测量并监控蜂窝拉伸到预定尺寸，停止手轮转动；

待浸渍设定时间后，开启浸胶槽底部的导流口使胶液液面回落到蜂窝芯材底面以下时暂时关闭导流口，蜂窝芯材在浸胶槽中晾置一段时间沥干余胶后，再开启导流口，将剩余的浸渍胶液回收；

卸下拉伸机架和浸胶槽的螺纹连接件，将导轨与固定块间的螺纹连接件卸下，随后将带有浸渍后蜂窝的拉伸机架置于高温烘箱中，设定浸渍胶固化参数，完成蜂窝浸渍胶的固化工序；

随炉冷却至室温后，将固化定型后的蜂窝芯材从拉伸机架上取下，拉伸机架安装回原位。

本发明提供的一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置及其使用方法，带来了有益的技术效果：

(1)蜂窝拉伸机架与浸胶槽一体化设计，实现了蜂窝拉伸、浸胶同步进行，有效提高了工作效率；浸胶槽与拉伸机架分离后，拉伸机架可直接移至高温烘箱中进行蜂窝固化定型，本装置实现了蜂窝芯拉伸、蜂窝浸胶、以及浸渍胶固化多功能一体化；

(2)滚珠丝杠与导轨优选采用了高强度、高硬度、低膨胀系数和优异的耐腐蚀性的不锈钢材质，解决了高温固化时滚珠丝杠和导轨发生弯曲变形和腐蚀的难题；

(3)拉伸蜂窝时无需额外复杂准确度低的限位固定机构，而是借助滚珠丝杠与直线运动球轴承之间的相互咬合力实现拉伸方向任意位置的精准定位，保证蜂窝形状的规整性；

(4)为解决滚珠丝杠、导轨与拉伸机架框架线膨胀系数不同的问题，滚珠丝杠、导轨与拉伸机架框架连接部位采用可拆卸机械连接，蜂窝拉伸时通过螺纹连接件固定，蜂窝拉伸到预定位置后，可拆去螺纹连接件，使得滚珠丝杠与导轨在高温下无干涉膨胀，解决了长时间多频次高温固化后金属导轨发生变形的问题，实现了关键零件可重复利用性。

附图说明

图1示出本发明一种优选实施方式中蜂窝拉伸-浸渍-固化一体化装置立体示意图；

图2示出本发明一种优选实施方式中拉伸机架及传动单元示意图；

图3示出本发明一种优选实施方式中传动单元结构示意图；

图4示出蜂窝拉伸带结构示意图；

图5示出本发明一种优选实施方式中浸胶单元结构示意图。

附图标号说明

1-拉伸机架、11-矩形方管、12-固定块、2-传动单元、21-滚珠丝杠、22-导轨、23-手轮、24-直线运动球轴承、25-活动块、26-插杆、3-浸胶单元、31-浸胶槽、32-导流口、33-胶槽框架。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

根据本发明的第一方面，如图1和图2所示，提供了一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置，该装置包括拉伸机架1、通过拉伸机架1承载的传动单元2、以及拉伸机架1下方的浸胶单元3，其中，

拉伸机架1包括用于形成拉伸机架1长边的两根平行的矩形方管11、以及用于形成拉伸机架1短边的两个平行的固定块12，固定块12安装于矩形方管11两端且与两根矩形方管11围成矩形；

传动单元2包括平行于矩形方管11的一根滚珠丝杠21、以及对称安装于滚珠丝杠21两侧且与其平行的两根导轨22；两固定块12的相对面上开设相对应的通孔，滚珠丝杠21和导轨22的两端插入两侧固定块12的通孔中，并在导轨22与固定块12的连接部位穿设螺纹连接件使两者固连；滚珠丝杠21一端伸出固定块12，与手轮23连接，滚珠丝杠21和两导轨22上分别套设有直线运动球轴承24，并通过直线运动球轴承24固定有活动块25，活动块25用于与其中一个固定块12固定蜂窝叠合板的两端，通过转动手轮23使直线运动球轴承24在滚珠丝杠21长度方向上远离固定块12移动，拉伸蜂窝叠合板；其中，蜂窝芯材的制备包括板材裁剪—板材上涂印胶条—板材叠合—加压固化—蜂窝拉伸—浸渍胶液—蜂窝块固化步骤，加压固化后的产品即为蜂窝叠合板；

浸胶单元3包括浸胶槽31，其用于容纳胶液，且在蜂窝拉伸时蜂窝叠合板位于浸胶槽31的内部空间中，在传动单元2实施蜂窝拉伸时可以同步进行浸胶。

在本发明中，矩形方管11和固定块12的连接方式包括但不限于螺纹连接件连接、套管连接等。

在本发明中，导轨22的截面半径与固定块12上对应通孔的半径相同。

在本发明中，滚珠丝杠21与两固定块12之间可以直接配合连接；优选滚珠丝杠21与两固定块12之间通过铜套配合连接，铜套的使用便于对滚珠丝杠21限位且起到对滚珠丝杠21旋转时润滑的作用。

优选地，手轮端滚珠丝杠21伸出固定块12，滚珠丝杠21末端机加为矩形块，手轮23上开设方槽，方槽与滚珠丝杠21末端矩形块配合，旋转手轮23带动滚珠丝杠21转动，进而使直线运动球轴承24在滚珠丝杠21上移动。

由于在蜂窝芯材拉伸、浸胶后，本发明中拉伸机架1和传动单元2还要负载蜂窝芯材进入高温烘箱中实施高温固化，传动单元2作为核心部件，使滚珠丝杠21与导轨22通过耐高温、高强度、低热膨胀系数的材质获得，如0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢加工得到。该种材料具有高强度、高刚度、低热膨胀系数和优异的耐腐蚀特性，实现了蜂窝拉伸装置高温使用并延长了使用寿命，满足耐高温蜂窝固化对多功能一体化拉伸装置高刚度和抗形变和耐腐蚀要求。

在本发明中，导轨22与固定块12的通孔配合后，进一步通过螺纹连接件固连，螺纹连接件为可拆卸零件；而滚珠丝杠21与固定块12之间为间隙配合。

由于拉伸机架1结构较大，且对精密度要求不大，拉伸机架1与传动单元2选用材质可能存在不同。在高温固化时，拉伸机架1与传动单元2的膨胀系数可能存在不同，导致两者膨胀干涉。为解决滚珠丝杠21、导轨22与拉伸机架1线膨胀系数不同的问题，滚珠丝杠21、导轨22与拉伸机架1连接部位采用活动连接和可拆卸机械连接方式，蜂窝拉伸时通过螺纹连接件固定导轨22，蜂窝拉伸到预定位置后，可拆去固定用螺纹连接件，送入高温烘箱固化处理后，滚珠丝杠21与导轨22在高温下无干涉膨胀，解决了长时间多频次高温固化后金属导轨22、滚珠丝杠21发生变形的问题，实现了关键零件可重复利用性。

在本发明中，如图3所示，固定块12与活动块25下沿垂直于滚珠丝杠21长度方向等距开设盲孔，并在盲孔中固定插杆26，通过在蜂窝叠合板两端粘贴蜂窝拉伸带并使插杆26穿过蜂窝拉伸带的拉环中，带动蜂窝叠合板拉伸。固定块12与活动块25上盲孔间距视蜂窝芯的孔格尺寸而定，一般蜂窝芯孔格越小，活动块25和固定块12上的孔距越小。

其中，如图4所示，蜂窝拉伸带为与蜂窝浸渍胶耐温性相当的带状辅助材料，在高温烘箱固化过程中蜂窝拉伸带不允许出现严重的裂纹扩展或发生断裂，以保证拉伸质量。蜂窝拉伸带通过在蜂窝叠合板上粘贴形成拉环，满足插杆26插入。

本发明中拉伸蜂窝时无需额外复杂准确度低的限位固定机构，而是借助滚珠丝杠21与直线运动球轴承24之间的相互咬合力实现蜂窝拉伸时位置的精准定位，通过插杆26与蜂窝拉伸带的配合，进一步地保证了蜂窝形状的规整性。

在本发明中，浸胶槽31壁板的上表面开设卡槽，拉伸机架1架设在浸胶槽31上，与浸胶槽31卡槽配合。

进一步地，浸胶槽31与拉伸机架1还通过螺纹连接件固连。拉伸机架1和浸胶槽31通过螺纹连接件固定，避免了蜂窝叠合板拉伸过程中，拉伸机架1与浸胶槽31磕碰造成蜂窝局部受力不均匀，芯材断裂。

更进一步地，浸胶槽31与拉伸机架1边框尺寸相匹配，拉伸机架1置于浸胶槽31上方时，蜂窝芯材通过插杆26固定在拉伸机架1上并位于浸胶槽31中，从而实现拉伸-浸渍工序同步进行，有效提高了工作效率。

在本发明中，如图5所示，浸胶槽31底部设有至少一个导流口32，导流口32连接有导管，导管端头可以固定在浸胶槽31侧部，蜂窝浸渍完毕后，可通过导流口32回收胶液。

在本发明中，如图5所示，浸胶单元3还包括用于支撑浸胶槽32的胶槽框架33，浸胶槽32和胶槽框架33包括但不限于通过焊接方式固定。

进一步地，胶槽框架33底部带滚轮，便于整个装置灵活移动。

根据本发明的第二方面，提供了第一方面所述的蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置的使用方法，包括以下步骤：

将插杆26穿过蜂窝拉伸带的拉环并固定在固定块12和活动块25上的盲孔中；

将拉伸机架1架设在浸胶槽31的卡槽中，并通过螺纹连接件固定，使蜂窝叠合板置于浸胶槽31中，在浸胶槽31中倒入调配好比重的浸渍胶液，转动手轮23使蜂窝叠合板拉伸逐渐拉伸开，用卷尺测量并监控蜂窝拉伸到预定尺寸，停止手轮23转动；

待浸渍设定时间后，开启浸胶槽32底部的导流口32使胶液液面回落到蜂窝芯材底面以下时暂时关闭导流口32，蜂窝芯材在浸胶槽31中晾置一段时间沥干余胶后，再开启导流口32，将剩余的浸渍胶液回收；

卸下拉伸机架1和浸胶槽2的螺纹连接件，将导轨22与固定块12间的螺纹连接件卸下，随后将带有浸渍后蜂窝的拉伸机架1置于高温烘箱中，设定浸渍胶固化参数，完成蜂窝浸渍胶的固化工序；

随炉冷却至室温后，将固化定型后的蜂窝芯材从拉伸机架1上取下，拉伸机架1安装回原位。

在本发明中，将带有浸渍后蜂窝的拉伸机架1置于高温烘箱中时，将拉伸机架1翻转，拉伸机架1位于下方，支撑其上的插杆26和蜂窝芯材。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置，其特征在于，该装置包括拉伸机架（1）、通过拉伸机架（1）承载的传动单元（2）、以及拉伸机架（1）下方的浸胶单元（3），其中，

拉伸机架（1）包括用于形成拉伸机架（1）长边的两根平行的矩形方管（11）、以及用于形成拉伸机架（1）短边的两个平行的固定块（12），固定块（12）安装于矩形方管（11）两端且与两根矩形方管（11）围成矩形；

传动单元（2）包括平行于矩形方管（11）的一根滚珠丝杠（21）、以及对称安装于滚珠丝杠（21）两侧且与其平行的两根导轨（22），滚珠丝杠（21）与导轨（22）通过耐高温、高强度、低热膨胀系数的材质获得；两固定块（12）的相对面上开设相对应的通孔，滚珠丝杠（21）和导轨（22）的两端插入两侧固定块（12）的通孔中，并在导轨（22）与固定块（12）的连接部位穿设螺纹连接件使两者固连；滚珠丝杠（21）一端伸出固定块（12），与手轮（23）连接，滚珠丝杠（21）和两导轨（22）上分别套设有直线运动球轴承（24），并通过直线运动球轴承（24）固定有活动块（25），活动块（25）用于与其中一个固定块（12）固定蜂窝叠合板的两端，通过转动手轮（23）使直线运动球轴承（24）在滚珠丝杠（21）长度方向上远离固定块（12）移动，拉伸蜂窝叠合板；

浸胶单元（3）包括浸胶槽（31），其用于容纳胶液，且在蜂窝拉伸时蜂窝叠合板位于浸胶槽（31）的内部空间中，在传动单元（2）实施蜂窝拉伸时可以同步进行浸胶；浸胶槽（31）壁板的上表面开设卡槽，拉伸机架（1）架设在浸胶槽（31）上，与浸胶槽（31）卡槽配合；浸胶槽（31）与拉伸机架（1）进一步通过螺纹连接件固连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，固定块（12）与活动块（25）下沿垂直于滚珠丝杠（21）长度方向等距开设盲孔，并在盲孔中固定插杆（26），通过在蜂窝叠合板两端粘贴蜂窝拉伸带并使插杆（26）穿过蜂窝拉伸带的拉环中，带动蜂窝叠合板拉伸。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，导轨（22）的截面半径与固定块（12）上对应通孔的半径相同；和/或

滚珠丝杠（21）与两固定块（12）之间通过铜套配合连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，手轮端滚珠丝杠（21）伸出固定块（12），滚珠丝杠（21）末端机加为矩形块，手轮（23）上开设方槽，方槽与滚珠丝杠（21）末端矩形块配合，旋转手轮（23）能够带动滚珠丝杠（21）转动。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，滚珠丝杠（21）与导轨（22）通过0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢加工得到。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，浸胶槽（31）底部设有导流口（32），导流口（32）连接有导管，导管端头可以固定在浸胶槽（31）侧部，蜂窝浸渍完毕后，可通过导流口（32）回收胶液。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，浸胶单元（3）还包括用于支撑浸胶槽（31 ）的胶槽框架（33）；

胶槽框架（33）底部带滚轮。

8.一种蜂窝芯拉伸-浸渍-固化一体化装置的使用方法，包括以下步骤：将插杆（26）穿过蜂窝拉伸带的拉环并固定在固定块（12）和活动块（25）上的盲孔中；

将拉伸机架（1）架设在浸胶槽（31）的卡槽中，并通过螺纹连接件固定，使蜂窝叠合板置于浸胶槽（31）中，在浸胶槽（31）中倒入调配好比重的浸渍胶液，转动手轮（23）使蜂窝叠合板拉伸逐渐拉伸开，测量并监控蜂窝拉伸到预定尺寸，停止手轮（23）转动；

待浸渍设定时间后，开启浸胶槽（31 ）底部的导流口（32）使胶液液面回落到蜂窝芯材底面以下时暂时关闭导流口（32），蜂窝芯材在浸胶槽（31）中晾置一段时间沥干余胶后，再开启导流口（32），将剩余的浸渍胶液回收；

卸下拉伸机架（1）和浸胶槽(31) 的螺纹连接件，将导轨（22）与固定块（12）间的螺纹连接件卸下，随后将带有浸渍后蜂窝的拉伸机架（1）置于高温烘箱中，设定浸渍胶固化参数，完成蜂窝浸渍胶的固化工序；

随炉冷却至室温后，将固化定型后的蜂窝芯材从拉伸机架（1）上取下，拉伸机架（1）安装回原位。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将带有浸渍后蜂窝的拉伸机架（1）置于高温烘箱中时，将拉伸机架（1）翻转，拉伸机架（1）位于下方，支撑其上的插杆（26）和蜂窝芯材。

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