CN1346730A - 蜂窝类柔性结构材料的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝类柔性结构材料的加工方法。它的步骤为:1)将蜂窝类柔性结构材料垂直放置在带有感应线圈的磁性材料装夹平台上,2)在蜂窝类柔性结构材料的蜂窝中均匀灌入磁性材料,然后在磁性材料上加入一层非磁性材料,3)导通装夹平台上的感应线圈,即可按照工艺要求加工。本发明提出了一种基于强磁场和摩擦吸附原理的蜂窝类柔性结构材料高速加工装夹平台技术,本方法所需设备简单,无论从准备工作还是后续的清理工作都简单易行,可以有效的保证加工精度,工作效率大大提高,同时还降低工人的劳动强度。作为一种高效的蜂窝类复合材料的加工方法,可以在航空领域广泛推广应用。

Description

蜂窝类柔性结构材料的加工方法

           技术领域

本发明涉及一种蜂窝类柔性结构材料的加工方法。

           背景技术

在飞机制造中，复合材料的应用日益广泛。蜂窝作为一种复合材料具有重量轻，纤维方向强度高等优点，因而在航空领域得到了广泛的应用。国外对这些关系到新材料应用和具体制造的关键工艺和工装技术秘而不宣，目前我们还很难从技术文献、专利或国外考察中获得这样的核心制造技术。因此，如何解决困惑我国航空制造领域多年的蜂窝类复合材料的装夹定位和加工问题，对于缩短新型号的研制周期，加快型号定型生产步伐具有重要的意义和价值。

目前，国外在蜂窝加工工艺方面实行了严格的保密措施，对于他们所采用的技术和工艺我们无从知晓。在国内蜂窝装夹定位主要采用粘扣和粘合剂的方法，工作效率低下，工人劳动强度大，而且在加工过程中蜂窝容易受到铣削力的作用而产生水平变形(垂直纤维方向)，最终影响了加工精度。

           发明内容

本发明提出一种蜂窝类柔性结构材料的加工方法。

它的步骤为：1)将蜂窝类柔性结构材料垂直放置在带有感应线圈的磁性材料装夹平台上，2)在蜂窝类柔性结构材料的蜂窝中均匀灌入磁性材料，然后在磁性材料上加入一层非磁性材料，3)导通装夹平台上的感应线圈，即可按照工艺要求加工。

本发明提出了一种基于强磁场和摩擦吸附原理的蜂窝类柔性结构材料高速加工装夹平台技术，本方法所需设备简单，无论从准备工作还是后续的清理工作都简单易行，可以有效的保证加工精度，工作效率大大提高，同时还降低工人的劳动强度。作为一种高效的蜂窝类复合材料的加工方法，可以在航空领域广泛推广应用。

           附图说明

图1是蜂窝类柔性结构材料的加工方法的工作示意图；

图2是蜂窝类柔性结构材料的加工方法的工作原理图；

图3是蜂窝类柔性结构材料的加工方法的铁粉单元受力图；

图4是蜂窝类柔性结构材料的加工方法的蜂窝壁受力图。

           具体实施方式

全新设计(或利用现有)一套装夹平台(铁磁材料)，在装夹平台上设置感应线圈，工作时产生平行纤维方向的磁场，磁化铁粉，使铁粉产生向下的压紧力(可以控制)。将蜂窝按照装夹要求放置于平台上，然后将适量铁粉均匀灌入蜂窝中，磁性材料的最大高度小于工件最低加工面，然后在铁粉上灌入一层铝粉。通过几次磁场交变，对铁粉产生压实的效果。然后在铁粉上再灌入一层能有效隔离磁场的材料。这时蜂窝中铁粉的受力状态如图(3)所示。蜂窝在强磁场力的作用下，通过每一个六面体内的磁化铁粉柱与蜂窝侧壁之间产生的摩擦力将牢牢固定待加工的蜂窝零件。感应线圈的磁场强度随灌入磁性材料高度的增加而减少。

在蜂窝铣削加工过程中，蜂窝壁受力如图(4)所示。其中F_压对蜂窝壁产生向下的压力。F_剪切则对蜂窝产生一个扭矩，对蜂窝最后的成型精度有不利影响。

我们正是通过在铁粉上作用一个压力使其产生水平方向(垂直纤维方向)的张力，对蜂窝壁形成正压力，进而在蜂窝壁上通过(摩檫力+F_压)所产生的力矩达到与F_剪切产生的力矩相平衡。最终达到工件在加工过程中保持稳定的目的，工作原理示意图如图(1，2)所示。

如图(3，4)所示F_电磁：电磁力  G：铁粉自重  K₀：材料系数L(f)：计算压力点到支撑点的距离

假设条件：假设蜂窝质量很小可以忽略

选取一个蜂窝单元截面，受力分析如图(3)所示，

我们从单个蜂窝壁和单个铁粉单元的分析开始：

铁粉单元体：

dF_张力＝d(F_电磁+G)*K₀

dF_摩檫＝μdF_张力

dM_摩檫＝dF_摩檫*L(f_摩擦)

蜂窝壁单元：

蜂窝壁所受到的摩檫力和铁粉单元所受的摩檫力互为作用力与反作用力。M_壁＝【∫dM_摩擦+F_压*L(F_压)】-M_剪切其中，F_张力＝(F_电磁+G)*K₀，F_电磁＝F(I)，由以上的讨论可知：通过控制电流强度(I)、注入铁粉高度(积分路径)可以控制蜂窝壁整体的受力关系，当 ${\{}_{\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_i(I,h)=0}^{\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i(I,h)=0}$ 时，蜂窝可以保持位置的稳定，同时水平方向(垂直纤维方向)的变形也可以有效的抑制，最终有效的保证加工精度。

Claims (5)

1.一种蜂窝类柔性结构材料的加工方法，其特征在于它的步骤为：1)将蜂窝类柔性结构材料垂直放置在带有感应线圈的磁性材料装夹平台上，2)在蜂窝类柔性结构材料的蜂窝中均匀灌入磁性材料，然后在磁性材料上加入一层非磁性材料，3)导通装夹平台上的感应线圈，即可按照工艺要求加工。

2.根据权利要求1所述的一种蜂窝类柔性结构材料的加工方法，其特征在于所说的感应线圈的磁场强度随灌入磁性材料高度的增加而减少。

3.根据权利要求1所述的一种蜂窝类柔性结构材料的加工方法，其特征在于所说的磁性材料为铁粉。

4.根据权利要求1所述的一种蜂窝类柔性结构材料的加工方法，其特征在于所说的非磁性材料为铝粉。

5.根据权利要求1所述的一种蜂窝类柔性结构材料的加工方法，其特征在于所说的磁性材料的最大高度小于工件最低加工面。

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