CN113290872B - 一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及复合材料胶接技术领域，公开了一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，首先通过发泡胶预发泡定位肋、夹芯以及其它骨架零件，然后进行组装校验，最后通过校验结果进行胶接组合件的最终胶接成型。本申请以传统的热压罐胶接成型方法为基础，针对夹层结构部件的复杂性和特殊性，增加了预发泡定位技术，完善了现有的胶接工艺方案，克服了传统胶接成型方法对复杂结构部件难以控制零组件间定位不足等缺点。

Description

一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法
技术领域
本申请涉及复合材料胶接技术领域，具体涉及一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法。
背景技术
复合材料夹层结构一般由蒙皮、蒙皮与夹芯的粘接层、夹芯这3个要素构成，夹层结构的夹芯有减轻结构重量，增强结构刚度的作用。最常使用的夹芯为蜂窝夹芯，包括金属蜂窝夹芯和非金属蜂窝夹芯，以及具有各向同性优点的泡沫夹芯。
目前，制造夹层结构部件的胶接方法主要是先校验预装完成的夹层结构预装件，再通过校验结果对预装件中蒙皮与夹芯之间的粘接层进行补偿，进而在组装过程中定位夹芯和其他零件，最后实现夹层结构的胶接。但是，随着夹层结构构型的不断变化转型，在胶接制造技术领域，对夹层结构的胶接方法提出的要求也越来越高。而利用上述的夹层结构部件胶接制造方法虽然能达到较高的复合材料夹层结构部件胶接质量，在很大程度上满足夹层结构的胶接制造，但在一些特殊且复杂的夹层结构上仍存在困难，即校验完成后，由于结构比较复杂，组装胶接时定位夹芯和零组件相对位置难度大，又必须确保其位置和校验时保持高度一致，这样才能体现胶接校验的作用，才能确保粘接层的补偿准确无误。
因此，针对此类复杂的夹层结构，目前的胶接方法无疑带来了胶接状态不确定因素和操作难度。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题和缺陷，本申请提出了一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，本方法完善了复合材料胶接工艺方案，克服了传统胶接成型方法对复杂结构部件难以控制零组件间定位的不足等缺点。
为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，本方法首先通过发泡胶预发泡定位肋、夹芯以及其它骨架零件，然后进行组装校验，最后通过校验结果进行胶接组合件的最终胶接成型，具体包括以下步骤：
A、胶接前准备工作；
B、 夹芯预装件的肋和夹芯的预定位；
C、 发泡粘接定位；
D、夹芯预装件的组装校验及胶接。
进一步地，所述步骤A具体包括以下步骤：
A1、检查所有胶接零件的表面质量以及外形尺寸，确保零件满足待胶接状态；
A2、检测胶接工装的气密性并对胶接工装进行型面除油以及型面清理。
进一步地，所述步骤B具体包括以下步骤：
B1、将贴模的蒙皮和金属梁安放在工装上，通过挡块、定位钉以及工装模具型面进行粗定位；
B2、对夹芯与金属梁、复合材料闭口肋、金属封边肋及后边条的粘接部位进行发泡胶铺贴，确保发泡胶铺贴完成后，夹芯与金属梁、复合材料闭口肋、金属封边肋以及后边条的配合间隙满足要求；
B3、用抽钉将复合材料闭口肋与金属梁采用终孔连接的方式进行连接，同时采用串行方法安装所有的肋与夹芯。
进一步地，所述步骤C具体包括以下步骤：
C1、将金属封边肋和上蒙皮安装定位于夹芯预装件上，利用工装上的接头定位器以及挡块定位夹芯预装件；
C2、选择适当的热压罐运行参数对发泡胶进行发泡，并确保发泡胶达到合适的状态。
进一步地，所述步骤D具体包括以下步骤：
D1、发泡完成后，去除发泡部位多余的发泡胶，确保胶接完成后夹芯预装件的外形面为理论外形面；
D2、热压罐校验；
D3、根据校验结果完成夹芯与蒙皮之间粘接层的补偿；
D4、选择适当的热压罐运行参数进行夹芯预装件的胶接。
进一步地，所述夹芯与复合材料闭口肋的配合方式为对接式发泡粘接以及嵌入式发泡粘接。
进一步地，所述串行方法具体是指根据复合材料闭口肋的开口方向合理安排肋与夹芯的组合顺序，边用抽钉连接复合材料闭口肋，边安装泡沫，并通过终孔连接配合肋与梁定位。
进一步地，所述终孔连接具体是指连抽钉的直径与定位孔的孔径完全一致，孔径未预留抽钉左右调整公差。
进一步地，所述夹芯为PMI泡沫夹芯。
进一步地，所述蒙皮与肋、夹芯以及后边条的粘接层为FM73M胶膜，夹芯与金属梁、肋以及后边条的粘接层为LWP发泡胶。
进一步地，所述步骤C2中，选择略低于发泡胶固化的温度和压力作为热压罐的运行参数对发泡胶进行发泡，并确保发泡胶达到预固化的状态。
进一步地，所述步骤D4中，选择粘接夹芯预装件与蒙皮的胶膜的固化温度、压力和时间作为热压罐的运行参数进行夹芯部件的胶接。
本申请的有益效果：
（1）本申请以传统的热压罐胶接成型方法为基础，针对夹层结构部件的复杂性和特殊性，增加了预发泡定位技术，完善了现有的胶接工艺方案，克服了传统胶接成型方法对复杂结构部件难以控制零组件间定位不足等缺点。
（2）本申请在胶接前预先用抽钉将复合材料闭口肋与金属梁进行终孔连接，防止了肋在胶接过程中可能产生的位移，同时采用串行安装肋与泡沫夹芯的方法成功解决了由于U型肋开口朝向相对，以及夹芯必须装入每个肋的开口内导致无法在预装配时将肋安装到位的问题。
（3）本申请首先对夹芯和复合材料闭口肋进行定位后再校验，校验后的夹芯、肋和梁的相对位置不会再发生变化，因此确保了板芯胶接质量。
（4）本申请是在传统胶接方法上进行的工艺方案改进，在操作过程中无需重新定制工装、型架等支撑部件，不仅解决了技术难题、便于操作，同时还降低了生产成本。
附图说明
本申请的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1为本申请制造工艺流程图；
图2为多肋多夹芯夹层结构示意图；
图3为本申请夹芯预装件胶接关系示意图。
图中：
1、夹芯；2、蒙皮；3、金属梁；4、复合材料闭口肋；5、金属封边肋；6、后边条。
具体实施方式
下面通过具体的实施例来进一步说明实现本申请发明目的的技术方案，需要说明的是，本申请要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
参照说明书附图1-图3所示，本实施例公开了一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，本方法首先通过发泡胶预发泡定位肋、夹芯1以及其它骨架零件，然后进行组装校验，最后通过校验结果进行胶接组合件的最终胶接成型，具体包括以下步骤：
A、胶接前准备工作
A1、将所有的胶接零件准备齐全，包括复合材料上、下蒙皮、金属梁3、肋、后边条6以及夹芯1，所述肋包括根复合材料闭口肋4以及金属封边肋5，检查所有胶接零件的表面质量以及外形尺寸，确保零件满足待胶接状态；
A2、准备胶接工装，检测胶接工装的气密性并对胶接工装进行型面除油以及型面清理；
B、夹芯预装件的肋和夹芯1的预定位
B1、将贴模的蒙皮2和金属梁3安放在工装上，通过挡块、定位钉以及工装模具型面进行粗定位；
B2、对夹芯1与金属梁3、复合材料闭口肋4、金属封边肋5及后边条6的粘接部位进行发泡胶铺贴，确保发泡胶铺贴完成后，夹芯1与金属梁3、复合材料闭口肋4、金属封边肋5以及后边条6的配合间隙满足要求；
B3、用抽钉将复合材料闭口肋4与金属梁3采用终孔连接的方式进行连接，同时采用串行方法安装所有的肋与夹芯1；
C、发泡粘接定位
C1、将金属封边肋5和上蒙皮安装定位于夹芯预装件上，利用工装上的接头定位器以及挡块定位夹芯预装件；
C2、选择适当的热压罐运行参数对发泡胶进行发泡，并确保发泡胶达到合适的状态；
D、夹芯预装件的组装校验及胶接
D1、发泡完成后，去除发泡部位多余的发泡胶，确保胶接完成后夹芯预装件的外形面为理论外形面；
D2、热压罐校验；
D3、根据校验结果完成夹芯1与蒙皮2之间粘接层的补偿；
D4、选择适当的热压罐运行参数进行夹芯预装件的胶接，夹芯预装件与蒙皮2胶接后即夹芯部件。
进一步地，所述步骤B2中，发泡胶的铺贴和填充包括发泡胶的厚度和位置的确定，厚度通过预装夹芯组件的预装间隙确定，发泡位置由预装难定位以及加压易滑移的夹层零件决定，发泡定位主要解决了定位难的问题。
进一步地，所述步骤D2中，热压罐校验即采用常规校验膜方法校验夹芯预装件与蒙皮2的配合情况。
进一步地，所述复合材料闭口肋4以及金属封边肋5均为U型肋，装配过程中向侧面开口，部分夹芯镶嵌在U型框内，部分夹芯与开口的腹板面背向对接，夹芯与肋各面均通过发泡胶粘接在一起，肋的两突缘面与上、下蒙皮粘接，其曲面外形与蒙皮流线形曲面一致。
进一步地，所述夹芯型面为光滑过渡曲面，与夹芯预装件流线外形面一致。
本申请以传统的热压罐胶接成型方法为基础，针对夹层结构部件的复杂性和特殊性，增加了预发泡定位技术，完善了现有的胶接工艺方案，克服了传统胶接成型方法对复杂结构部件难以控制零组件间定位不足等缺点，确保了板芯胶接质量。进一步地，本申请是在传统胶接方法上进行的工艺方案改进，在操作过程中无需重新定制工装、型架等支撑部件，因此不仅解决了技术难题、便于操作，同时还降低了生产成本。
实施例2
本实施例公开了一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，在实施例1的基础上，所述夹芯1与复合材料闭口肋4的配合方式为对接式发泡粘接以及嵌入式发泡粘接。
进一步地，所述串行方法具体是指根据复合材料闭口肋4的开口方向合理安排肋与夹芯的组合顺序，边用抽钉连接复合材料闭口肋4，边安装泡沫，并通过终孔连接配合肋与金属梁3定位。由于有的U型肋开口朝向相对，以及夹芯1必须装入每个肋的开口内，所以无法在预装配时将肋安装到位，并且由于限定了多余物的数量，也无法在胶接后再用抽钉替换定位钉来连接复合材料闭合肋4，而串行安装方法成功解决了上述难题。
进一步地，所述终孔连接具体是指连抽钉的直径与定位孔的孔径完全一致，孔径未预留抽钉左右调整公差。
进一步地，所述夹芯1为PMI泡沫夹芯。
进一步地，所述蒙皮2与肋、夹芯1以及后边条6的粘接层为FM73M胶膜，夹芯1与金属梁3、肋以及后边条6的粘接层为LWP发泡胶。
进一步地，所述步骤C2中，选择略低于发泡胶固化的温度和压力作为热压罐的运行参数对发泡胶进行发泡，并确保发泡胶达到预固化的状态，使得夹芯和金属梁、复合材料闭合肋以及金属封边肋的相对位置固定而不移动。
进一步地，所述步骤D4中，选择粘接夹芯预装件与蒙皮2的胶膜的固化温度、压力和时间作为热压罐的运行参数进行夹芯部件的胶接，夹芯预装件与蒙皮2胶接后的组件即为夹芯部件。
本申请在胶接前预先用抽钉将复合材料闭口肋与金属梁进行终孔连接，防止了肋在胶接过程中可能产生的位移，同时采用串行安装肋与泡沫夹芯的方法成功解决了由于U型肋开口朝向相对，以及夹芯必须装入每个肋的开口内导致无法在预装配时将肋安装到位的问题。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，其特征在于：首先通过发泡胶预发泡定位肋、夹芯（1）以及其它骨架零件，然后进行组装校验，最后通过校验结果进行胶接组合件的最终胶接成型，具体包括以下步骤：
A、胶接前准备工作
A1、检查所有胶接零件的表面质量以及外形尺寸，确保零件满足待胶接状态；
A2、检测胶接工装的气密性并对胶接工装进行型面除油以及型面清理；
B、夹芯预装件的肋和夹芯（1）的预定位
B1、将贴模的蒙皮（2）和金属梁（3）安放在工装上，通过挡块、定位钉以及工装模具型面进行粗定位；
B2、对夹芯（1）与金属梁（3）、复合材料闭口肋（4）、金属封边肋（5）及后边条（6）的粘接部位进行发泡胶铺贴，确保发泡胶铺贴完成后，夹芯（1）与金属梁（3）、复合材料闭口肋（4）、金属封边肋（5）以及后边条（6）的配合间隙满足要求；
B3、用抽钉将复合材料闭口肋（4）与金属梁（3）采用终孔连接的方式进行连接，同时采用串行方法安装所有的肋与夹芯（1）；
C、发泡粘接定位
C1、将金属封边肋（5）和上蒙皮安装定位于夹芯预装件上，利用工装上的接头定位器以及挡块定位夹芯预装件；
C2、选择适当的热压罐运行参数对发泡胶进行发泡，并确保发泡胶达到合适的状态；
D、夹芯预装件的组装校验及胶接
D1、发泡完成后，去除发泡部位多余的发泡胶，确保胶接完成后夹芯预装件的外形面为理论外形面；
D2、热压罐校验；
D3、根据校验结果完成夹芯（1）与蒙皮（2）之间粘接层的补偿；
D4、选择适当的热压罐运行参数进行夹芯预装件的胶接；
所述复合材料闭口肋（4）以及金属封边肋（5）均为U型肋，装配过程中向侧面开口，部分夹芯镶嵌在U型框内，部分夹芯与开口的腹板面背向对接，夹芯与肋各面均通过发泡胶粘接在一起，肋的两突缘面与上、下蒙皮粘接，其曲面外形与蒙皮流线形曲面一致；
所述串行方法具体是指根据复合材料闭口肋（4）的开口方向合理安排肋与夹芯（1）的组合顺序，边用抽钉连接复合材料闭口肋（4），边安装泡沫，并通过终孔连接配合肋与金属梁（3）定位。
2.根据权利要求1所述的一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，其特征在于：所述夹芯（1）与复合材料闭口肋（4）的配合方式为对接式发泡粘接以及嵌入式发泡粘接。
3.根据权利要求1所述的一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，其特征在于：所述终孔连接具体是指连抽钉的直径与定位孔的孔径完全一致，孔径未预留抽钉左右调整公差。
4.根据权利要求1所述的一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，其特征在于：所述夹芯（1）为PMI泡沫夹芯。
5.根据权利要求1所述的一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，其特征在于：所述蒙皮（2）与肋、夹芯（1）以及后边条（6）的粘接层为FM73M胶膜，夹芯（1）与金属梁（3）、肋以及后边条（6）的粘接层为LWP发泡胶。
6.根据权利要求1所述的一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，其特征在于：所述步骤C2中，选择略低于发泡胶固化的温度和压力作为热压罐的运行参数对发泡胶进行发泡，并确保发泡胶达到预固化的状态。
7.根据权利要求1所述的一种预先发泡定位夹芯后校验组合件的胶接方法，其特征在于：所述步骤D4中，选择粘接夹芯预装件与蒙皮（2）的胶膜的固化温度、压力和时间作为热压罐的运行参数进行夹芯部件的胶接。
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