CN114055910B - 一种蜂窝板制备装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蜂窝板制备装置及方法，该装置包括成型部和盖合件，所述成型部具有能容纳成型物的成型区域，所述成型物包括液态发泡胶和固态占位单元，所述固态占位单元之间彼此接触，所述液态发泡胶用于在加热后形成蜂窝芯子；所述盖合件用于与所述成型部配合并固定连接，所述成型部和所述盖合件上至少其中之一者设有出气孔，若干个所述固态占位单元中至少有一个固态占位单元与所述出气孔相接触，所述固态占位单元升华后形成的气体自所述出气孔排出。本发明能提升成品蜂窝板的整体品质，简化蜂窝板的制备流程，并节省蜂窝板制备所需的生产成本。

Description

一种蜂窝板制备装置及方法

技术领域

本发明属于蜂窝板加工领域，具体涉及一种蜂窝板制备装置及方法。

背景技术

许多卫星相关的器件均使用具有多个镂空单元结构的蜂窝板，相关技术中，卫星蜂窝板包括蜂窝芯子和覆于蜂窝芯子表面上的蒙皮，其中蜂窝芯子主要为铝制，由数量众多的铝片相互紧密粘贴或钎焊得到，其具体生产过程可参考中国发明CN201810824555.6中背景技术所述的金属蜂窝板的制备方法；为了在蜂窝板上做出能与其他部件相连接的结构，在成型过程中，往往需要通过胶粘的方式在蜂窝芯子中预埋若干个带有连接通道的镶嵌件，以使成品蜂窝板能通过该连接通道与其他部件进行连接；此外，由于铝制蜂窝芯子的强度有限，因此对于使用过程中承载较大的蜂窝板，还需沿蜂窝板的受力路径进行承力件的预埋，具体操作步骤为：通过胶粘的方式，使承力件与蜂窝板上位于受力路径上的每个镂空单元结构固定连接，以达到局部增强蜂窝板强度的目的。

基于此，相关技术中铝蜂窝板的制备方法具有以下不足之处：

1、在承载较大的情况下，为了确保强度，铝蜂窝板需设计得较厚(一般在10mm以上)，不利于使用蜂窝板的器件进行小型化设计。

2、在大承载场合时需进行承力件预埋的铝蜂窝板会产生刚度不连续的情况，其承力件与蜂窝芯子的连接处易产生应力集中，从而影响蜂窝板的可靠性和疲劳强度；

3、无论是采用胶粘还是钎焊方法制备而成的蜂窝芯子，由于其不同方向上发生的胶粘或钎焊作业过程不可能产生强度完全一致的连接点，因此，由此制得的蜂窝板在不同方向之间一致性较差，存在材料性质各向异性，这种缺陷将增加整个蜂窝板乃至使用该蜂窝板的器件的设计难度。

4、由于蜂窝板成型过程中，需根据不同用途(例如预埋镶嵌件或粘接镂空单元结构)用到不同种类的粘胶(例如液态发泡胶)，且某些粘胶(例如液态发泡胶)使用前需要进行除气处理，因此相关技术中，蜂窝板生产涉及的原料以及制备前的准备工序均十分复杂，影响制程稳定性的变量因素较多。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蜂窝板制备装置和方法。

本发明提供一种蜂窝板制备装置，包括成型部和盖合件，所述成型部具有能容纳成型物的成型区域，所述成型物包括液态发泡胶和固态占位单元，所述固态占位单元之间彼此接触，所述液态发泡胶用于在加热后形成蜂窝芯子；

所述盖合件用于与所述成型部配合并固定连接，所述成型部和所述盖合件上至少其中之一者设有出气孔，若干个所述固态占位单元中至少有一个固态占位单元与所述出气孔相接触，所述固态占位单元升华后形成的气体自所述出气孔排出。

可选地，所述成型部上设有第一出气孔，所述盖合件上设有第四出气孔，所述固态占位单元升华后，所述第一出气孔与所述第四出气孔之间连通。

可选地，所述成型区域内设有第一蒙皮、所述成型物和镶嵌件，且所述成型区域上盖设有第二蒙皮，所述盖合件覆盖在所述第二蒙皮上并与所述成型部固定连接。

可选地，所述盖合件上设有第二定位孔，所述第二蒙皮上设有第一定位孔，所述镶嵌件上设有贯穿所述镶嵌件的第三连接孔，且所述镶嵌件包括大端和小端，所述大端用于与所述第二定位孔配合，所述小端用于与所述第一定位孔配合，所述第一蒙皮上设有能与所述第三连接孔一一对应并连通的第二连接孔，所述成型部上设有能与所述第三连接孔一一对应并连通的第一连接孔。

可选地，所述第一蒙皮上设有缺口，所述成型区域周侧设有边框，自所述边框的内侧表面向所述成型区域内部延伸形成有一凸台，当所述第一蒙皮被置入所述成型部时，所述凸台与所述缺口配合；所述边框上设有成型部固定孔，所述盖合件上设有盖合件固定孔，所述盖合件与所述成型部配合时，所述盖合件固定孔与所述成型部固定孔相通，供固定件穿设其中，将蜂窝板制备装置的各部件固定相连。

可选地，所述蜂窝板制备装置还包括镶嵌件固件，所述镶嵌件固件穿入所述第一连接孔、所述第二连接孔和所述第三连接孔。

本发明还提供一种蜂窝板制备方法，使用上述任一项所述的蜂窝板制备装置，包括以下步骤：

将液态发泡胶与固态占位单元置于蜂窝板制备装置中，所述固态占位单元之间彼此接触；

使至少一个固态占位单元与出气通道接触；

加热蜂窝板制备装置，使温度攀升至能使液态发泡胶形成蜂窝芯子的数值；

加热蜂窝板制备装置，使固态占位单元升华。

可选地，能使液态发泡胶形成蜂窝芯子的温度，小于能使固态占位单元升华的温度。

可选地，使至少一个固态占位单元与出气通道接触的步骤之前，还包括：铺设第一蒙皮；

使至少一个固态占位单元与出气通道接触的步骤之后，还包括：铺设第二蒙皮；

铺设第二蒙皮之后的步骤还包括：预埋镶嵌件。

可选地，将液态发泡胶与固态占位单元置于蜂窝板制备装置中的步骤包括：层叠固态占位单元，使液态发泡胶的最高液面与最上层的固态占位单元的表面平齐。

综上所述，本发明具有如下的详细有益效果：

1、由于本发明中的蜂窝板是由液态发泡胶一体成型的，因此该蜂窝板不会产生现有技术中蜂窝板具有的材料性质各向异性问题，并较现有技术中的铝蜂窝板具有更高的强度和刚度，有利于使用该蜂窝板的器件进行小型化设计；

2、由于本发明中的蜂窝板较现有技术中的铝蜂窝板具有更高的强度，因此非特殊情况不需要预埋承力件，避免了蜂窝板中预埋承力件出现的应力集中问题，可靠性更高；

3、本发明减少了制备蜂窝板中需使用的粘胶种类，且由于设置了出气通道，因此在使用液态发泡胶的过程中不需要对液态发泡胶进行除气，简化了制备流程，降低了制备工艺的复杂性。

基于此，本发明通过设计一种能承装液态发泡胶和固态占位单元，并具有出气通道的蜂窝板制备装置，再提供一种对该装置进行加热处理，以使液态发泡胶固化形成具有强度和刚度的蜂窝芯子，再使固态占位单元升华，并通过出气通道进行排气的蜂窝板制备方法，能够提升成品蜂窝板的整体品质(如强度、刚度和可靠性)，简化蜂窝板的制备流程，并节省蜂窝板制备所需的生产成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明中蜂窝板制备装置的组装示意图。

图2为本发明中蜂窝板制备装置的爆炸图。

图3为本发明中成型部的结构示意图。

图4为本发明中成型物在xy平面上的截面的示意图。

图5为本发明中蜂窝板制备装置的侧视示意图。

图6为本发明中蜂窝板制备装置沿A-A线的剖视图。

图7为本发明中蜂窝板制备装置的局部结构示意图。

附图标记说明

α-中心线；

1-成型部，11-成型区域，12-凸台，13-第一连接孔，14-第一出气孔，15-成型部固定孔，16-边框，2-第一蒙皮，21-缺口，22-第二连接孔，23-第二出气孔，3-第二蒙皮，31-第三出气孔，32-第二蒙皮固定孔，33-第一定位孔，4-镶嵌件，41-第三连接孔，5-盖合件，51-第二定位孔，52-第四出气孔，53-盖合件固定孔，6-成型物，61-液态发泡胶，62-固态占位单元，63-镶嵌件孔，7-固定件，8-镶嵌件固件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

如图1和图2所述，本实施例提供的蜂窝板制备装置包括成型部1和盖合件5，使用该装置制备蜂窝板的过程中需要使用到第一蒙皮2、第二蒙皮3、镶嵌件4，以及一种由液态发泡胶61和球形固态占位单元62(见图4，固态占位单元62可为有机萘、碘晶体、氯化铝晶体中的至少一种)混合而成的成型物6，在制备过程中，将第一蒙皮2和成型物6依次放入成型部1中，并覆盖上第二蒙皮3，然后放入镶嵌件4进行预埋，盖上盖合件5，通过控制成型温度，使液态发泡胶61固化，随即固态占位单元62升华，即可完成蜂窝板的制备。

请进一步参阅图3，成型部1大致呈长方体状，其上设有成型区域11、凸台12、十二个第一连接孔13、两个第一出气孔14和若干个成型部固定孔15，成型区域11设置在成型部1的中部，并为一凹陷区域，以在成型部1上留出能容纳成型物6的空间，由于成型区域11为凹陷区域，在成型区域11的周侧，自然形成了一圈高于成型区域11的边框16，边框16上沿z向贯穿设置有若干个成型部固定孔15，凸台12自边框16的内侧表面向成型区域11内部的凸伸形成，以利第一蒙皮2置入成型区域11时的定位，对应地，第一蒙皮2上设有能与凸台12配合的缺口21。

承上述，十二个第一连接孔13分别分布在成型区域11的长度方向和宽度方向上，并于边框16附近贯穿成型部1，其中八个第一连接孔13位于成型区域11的长度方向上，以成型区域11的纵向中心线α为中心，每四个第一连接孔13为一组，对称分布于中心线α的两侧；两个第一出气孔14分别于成型区域11的角落处并贯穿成型部1，且它们各自所处的角落互为对角。

请转回参阅图2，第一蒙皮2被首先放入成型部1后，其将与成型区域11相配合，待成型物6放入成型部1后，第二蒙皮3将覆盖在成型部1上，以限制成品蜂窝板的高度；具体地，第一蒙皮2为成型区域11的仿形状，除缺口21外，其上还设有第二连接孔22和第二出气孔23，第二连接孔22与第一连接孔13一一对应并连通，第二出气孔23与第一出气孔14一一对应并连通，第一蒙皮2与成型区域11配合完成后，成型部1的边框16和凸台12仍高于第一蒙皮2的上表面，使成型部1仍上具有凹陷区域，以容纳成型物6。

成型物6在xy平面上具有大致如图4所示的截面形态，当液态发泡胶61和固态占位单元62混合而成的成型物6被置于成型区域11内时，若干固态占位单元62之间相互接触且彼此相切，若干固态占位单元62之间层叠并形成多层结构，液态发泡胶61填充在固态占位单元62之间的缝隙中，且液态发泡胶61的最高液面与位于最上层的固态占位单元62上表面平齐；通过在放置成型物6时进行人工干预，将对应第二出气孔23数量的固态占位单元62对准第二出气孔23放置，即可使后续液态发泡胶61固化和固态占位单元62升华时，在-z方向上，由于固化或升华产生的气体能依次经第二出气孔23和第一出气孔14快速排出，而在+z方向上，第二蒙皮3上对应设有与第二出气孔23一一对应的第三出气孔31，在第三出气孔31对应的成型物6的位置，设有与第三出气孔31接触的固态占位单元62，当固态占位单元62升华或液态发泡胶61固化时，对应产生的气体能较为顺利地经第三出气孔31快速排出。当然地，在保证有固态占位单元62与第二出气孔23或第三出气孔31接触的前提下，液态发泡胶61和固态占位单元62混合成成型物6的步骤也可以发生在成型区域11内。

承上述，第二蒙皮3整体呈长方体，并被设置为与成型部1面积相同的形态，以成为成型区域11的“天花板”，达到在成型过程中限制蜂窝板高度的目的；除第二出气孔23外，第二蒙皮3上还贯穿设有与成型部固定孔15一一对应的第二蒙皮固定孔32，以及用于配合镶嵌件4的十二个第一定位孔33，这十二个第一定位孔33与第二连接孔22和第一连接孔13中心对齐设置，且第一定位孔33的直径大于第二连接孔22和第一连接孔13的直径。

在本实施例中，第一定位孔33、第二连接孔22和第一连接孔13如此的形态设置是为了与镶嵌件4配合，镶嵌件4具体呈T字型，包括直径较大的一端(下称大端)、直径较小的一端(下称小端)以及于其中部沿z向贯穿自身的第三连接孔41，镶嵌件4能与第一定位孔33相配合，此二者配合时，镶嵌件4的大端将与第二蒙皮3远离成型部1的一侧表面相接触，同时，其小端将穿过第一定位孔33然后伸入成型物6中，随即与位于成型部1内的第一蒙皮2相接触，待成型物6中的液态发泡胶61固化后，镶嵌件4将于成型物6形成的蜂窝板中形成对应的镶嵌件孔63，镶嵌件孔63、第三连接孔41、第二连接孔22和第一连接孔13彼此中心对齐。

承上述，在第二蒙皮3覆于成型部1上后，将盖合件5覆于第二蒙皮3上，并固定成型部1、第一蒙皮2、第二蒙皮3和盖合件5，即可完成本装置在成型蜂窝板前的装配工作；具体地，盖合件5呈长方体，其上设有与第一定位孔33中心对齐的第二定位孔51、与第三出气孔31一一对应的第四出气孔52，以及与第二蒙皮固定孔32一一对应的盖合件固定孔53，并且第二定位孔51的直径能与镶嵌件4的大端相配合，第二定位孔51的直径大于第一定位孔33的直径；盖合件5覆于第二蒙皮3上之后，镶嵌件4的大端将位于第二定位孔51中，使相互连通的第三连接孔41、第二连接孔22和第一连接孔13协同形成连接通道，相互连通的第一出气孔14、第二出气孔23、第三出气孔31和第四出气孔52协同形成出气通道，相互连通的盖合件固定孔53、第二蒙皮固定孔32和成型部固定孔15协同形成装置的固定通道，如此，后续形成的蜂窝板将具有能与其他部件相连的结构，固态占位单元62升华所产生的气体能顺着固态占位单元62之间的相切点以及出气通道快速地排出装置外，液态发泡胶61固化时产生的气体也能通过出气通道快速地排出装置外，蜂窝板制备装置的整体固定作业也能通过固定通道便捷地完成。

需要说明的是，本领域技术人员能通过上述描述得知，在盖合件5或成型部1其中至少一者上设置对应的出气孔，均可达到形成前述出气通道的目的。

请结合参阅图2与图5，本装置的固定策略为：设置若干固定件7，使固定件7依次穿过盖合件固定孔53、第二蒙皮固定孔32和成型部固定孔15，从而完成本装置的整体固定，进一步地，请结合参阅图2和图6，为防止成型过程中镶嵌件4发生位移，本装置还设有与上述连接通道对应的镶嵌件固件8，镶嵌件固件8依次穿过第一连接孔13和第二连接孔22，最终伸入第三连接孔41中，以完成对镶嵌件4的固定；如此，完成固定作业后，对本装置进行加热，使液态发泡胶61固化，随即使固态占位单元62升华，其固化和升华产生的气体随出气通道排出，即可得到拥有如图7所示截面的蜂窝板制备装置。

基于上述蜂窝板制备装置，本发明还提供一种蜂窝板制备方法，包括如下步骤：

铺设第一蒙皮1；

使液态发泡胶61与若干个固态占位单元62混合得到成型物6，其中固态占位单元62之间相互接触，液态发泡胶61的固化温度低于固态占位单元62的升华温度，固态占位单元62层叠垒砌，液态发泡胶61的最高液面与最上层的固态占位单元62表面相平齐；

将成型物6放入蜂窝板制备装置中，使至少一个固态占位单元62与蜂窝板制备装置的出气通道接触；

铺设第二蒙皮3；

将镶嵌件4安装在第二蒙皮3的第一定位孔33内；

盖合盖合件5，使成型部1、第二蒙皮3和盖合件5之间固定连接，并固定镶嵌件4；

在真空加压的条件下对承装成型物6的蜂窝制备装置进行加热，使温度攀升至液态发泡胶61的固化温度，以使液态发泡胶61形成具有所需强度和刚度的蜂窝芯子；

使温度攀升至固态占位单元62的升华温度，以使固态占位单元62升华；

将蜂窝制备装置冷却至室温，得到镶嵌件4、第一蒙皮2、第二蒙皮3，以及固态占位单元62升华后留下的固化发泡胶这四者粘接在一起得到的蜂窝板；

对所得蜂窝板进行修整，具体操作为将第二蒙皮3大于第一蒙皮2的部分去除。

在某一可能的实施例中，液态发泡胶61与固态占位单元62的混合是在其二者加入成型区域11中后进行。

需要说明的是，由于液态发泡胶61的固化是一个循序渐进的进程，在温度达到其固化温度前，液态发泡胶61可能就已经形成了具有所需强度和刚度的蜂窝芯子，因此在本发明提供的方法中，并不一定要使温度攀升至液态发泡胶61固化的温度，在某些可能的实施例中，使固态占位单元62的升华温度与液态发泡胶61的固化温度接近也是可以的，只需确保当加热蜂窝板制备装置的温度攀升至固态占位单元62的升华温度时，液态发泡胶61已形成具有一定强度和刚度的蜂窝芯子，该蜂窝芯子不会因为失去固态占位单元62的支撑而发生变形即可，此后，再将加热温度攀升至能确保液态发泡胶61完成固化的温度，即可得到成品蜂窝板。

综上所述，本发明具有如下的详细有益效果：

1、由于本发明中的蜂窝板是由液态发泡胶61一体成型的，因此该蜂窝板不会产生现有技术中蜂窝板具有的材料性质各向异性问题，并较现有技术中的铝蜂窝板具有更高的强度和刚度，有利于使用该蜂窝板的器件进行小型化设计；

2、由于本发明中的蜂窝板较现有技术中的铝蜂窝板具有更高的强度，因此非特殊情况不需要预埋承力件，避免了蜂窝板中预埋承力件出现的应力集中问题，可靠性更高；

3、本发明减少了制备蜂窝板中需使用的粘胶种类，且由于设置了出气通道，因此在使用液态发泡胶61的过程中不需要对液态发泡胶61进行除气，简化了制备流程，降低了制备工艺的复杂性。

基于此，本发明通过设计一种能承装液态发泡胶61和固态占位单元62，并具有出气通道的蜂窝板制备装置，再提供一种对该装置进行加热处理，以使液态发泡胶61固化形成具有一定强度和刚度的蜂窝芯子，再使固态占位单元62升华，并通过出气通道排气的蜂窝板制备方法，能够提升成品蜂窝板的整体品质(如强度、刚度和可靠性)，简化蜂窝板的制备流程，并节省蜂窝板制备所需的生产成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种蜂窝板制备装置，其特征在于，包括成型部和盖合件，所述成型部具有能容纳成型物的成型区域，所述成型物包括液态发泡胶和固态占位单元，所述固态占位单元之间彼此接触，所述液态发泡胶用于在加热后且于所述固态占位单元升华前形成蜂窝芯子；能使液态发泡胶形成蜂窝芯子的温度，小于能使固态占位单元升华的温度；

所述盖合件用于与所述成型部配合并固定连接，所述成型部和所述盖合件上至少其中之一者设有出气孔，若干个所述固态占位单元中至少有一个固态占位单元与所述出气孔相接触，所述固态占位单元升华后形成的气体自所述出气孔排出。

2.如权利要求1所述的蜂窝板制备装置，其特征在于，所述成型部上设有第一出气孔，所述盖合件上设有第四出气孔，所述固态占位单元升华后，所述第一出气孔与所述第四出气孔之间连通。

3.如权利要求1所述的蜂窝板制备装置，其特征在于，所述成型区域内设有第一蒙皮、所述成型物和镶嵌件，且所述成型区域上盖设有第二蒙皮，所述盖合件覆盖在所述第二蒙皮上并与所述成型部固定连接。

4.如权利要求3所述的蜂窝板制备装置，其特征在于，所述盖合件上设有第二定位孔，所述第二蒙皮上设有第一定位孔，所述镶嵌件上设有贯穿所述镶嵌件的第三连接孔，且所述镶嵌件包括大端和小端，所述大端用于与所述第二定位孔配合，所述小端用于与所述第一定位孔配合，所述第一蒙皮上设有能与所述第三连接孔一一对应并连通的第二连接孔，所述成型部上设有能与所述第三连接孔一一对应并连通的第一连接孔。

5.如权利要求3所述的蜂窝板制备装置，其特征在于，所述第一蒙皮上设有缺口，所述成型区域周侧设有边框，自所述边框的内侧表面向所述成型区域内部延伸形成有一凸台，当所述第一蒙皮被置入所述成型部时，所述凸台与所述缺口配合；所述边框上设有成型部固定孔，所述盖合件上设有盖合件固定孔，所述盖合件与所述成型部配合时，所述盖合件固定孔与所述成型部固定孔相通，供固定件穿设其中，将蜂窝板制备装置的各部件固定相连。

6.如权利要求4所述的蜂窝板制备装置，其特征在于，所述蜂窝板制备装置还包括镶嵌件固件，所述镶嵌件固件穿入所述第一连接孔、所述第二连接孔和所述第三连接孔。

7.一种蜂窝板制备方法，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的蜂窝板制备装置，包括以下步骤：

将液态发泡胶与固态占位单元置于蜂窝板制备装置中，所述固态占位单元之间彼此接触；

使至少一个固态占位单元与出气通道接触；

加热蜂窝板制备装置，使温度攀升至能使液态发泡胶形成蜂窝芯子的数值，该数值低于固态占位单元升华所需的温度数值；

加热蜂窝板制备装置，使固态占位单元升华。

8.如权利要求7所述的蜂窝板制备方法，其特征在于，使至少一个固态占位单元与出气通道接触的步骤之前，还包括：铺设第一蒙皮；

使至少一个固态占位单元与出气通道接触的步骤之后，还包括：铺设第二蒙皮；

铺设第二蒙皮之后的步骤还包括：预埋镶嵌件。

9.如权利要求7所述的蜂窝板制备方法，其特征在于，将液态发泡胶与固态占位单元置于蜂窝板制备装置中的步骤包括：层叠固态占位单元，使液态发泡胶的最高液面与最上层的固态占位单元的表面平齐。

Images