CN220390381U - 一体式蜂窝板制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一体式蜂窝板制备装置，包括板件成型装置、多个蜂窝小件、多个空心导管；所述板件成型装置包括底板、盖板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板，其围成一个中空的长方体，在第三侧板和第四侧板上对应位置处均设置有多个可供所述空心导管穿过或插入的非圆形的小孔，所述蜂窝小件包括第一类蜂窝小件、第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件，多个蜂窝小件经过空心导管穿设后悬空排列于板件成型装置内部，所述蜂窝小件在受热时可液化；在所述空心导管的侧面设置有多个通孔。用该装置制作的蜂窝板，其力学特性和隔热保温性能均有较大提升，且制作方法模具化，简单易操作。

Description

一体式蜂窝板制备装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种一体式蜂窝板制备装置，属于蜂窝板制造加工技术领域。

背景技术

蜂窝夹芯板，简称蜂窝板，其基本结构组成包括上、下面板（蒙皮）以及夹在上下面板之间的蜂窝芯板，蜂窝板轻质高强的特点主要是由其中间芯层为薄壁结构所决定的，蜂窝板以其重量轻、刚度大、可设计性强等特点成为航空、航天、铁路、汽车、建筑等领域不可缺少的结构之一。例如在建筑行业作为建筑结构功能一体化的绿色建筑墙体构件，其具有巨大的应用空间。因此，有关蜂窝板及其力学性能的研究一直是轻质高强材料领域的研究热点之一，并且取得了丰硕的成果，制作蜂窝板的材料有纸质、复合材料、金属等多种。在上述研究中，蜂窝板通常采用多体成型工艺制备，而一体化的蜂窝板制备工艺还不多见。传统的蜂窝板结构是由上下面层和中间蜂窝芯层粘结而成，这种粘结方式容易使得蜂窝板在受力过程中面层和蜂窝芯层之间发生脱离破坏。国内关于一体式蜂窝板结构是由我国陈锦祥团队通过研究甲虫前肢，通过仿生原理开发了一体式有柱蜂窝板技术。然而，根据其现有工艺方法制备的一体式有柱蜂窝板，在其一侧面板上留有大量的工艺小孔，这些工艺小孔与蜂窝芯层连通一方面影响蜂窝板的隔热保温性能，另一方面也会对其力学强度产生不良影响，例如这些所带的工艺小孔的朝向降低了板材的弯曲性能，因为该工艺小孔在拉应力状态下比压应力状态下更容易发生应力集中，最终可能导致板材的失效。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型给出一种一体式蜂窝板制备装置，以期解决现由其制造的一体式蜂窝板在隔热性能和力学性能方面存在的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一体式蜂窝板制备装置，包括板件成型装置、多个蜂窝小件、多个空心导管；

所述板件成型装置包括底板、盖板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板，所述底板、盖板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板围成一个中空的长方体，在底板上设置有多个定位螺孔，底板与侧板之间通过螺栓可拆卸连接，第一侧板与第二侧板相互平行且外观结构相同，第三侧板和第四侧板相互平行且外观结构相同，同时在第三侧板和第四侧板上对应位置处均设置有多个可供所述空心导管穿过或插入的非圆形的小孔，小孔形状与空心导管的截面形状配套；

所述蜂窝小件包括第一类蜂窝小件、第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件，第一类蜂窝小件为完整的正六棱柱结构，第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件均为正六棱柱结构的一部分，所有蜂窝小件的高度均相同，在每个蜂窝小件上均设置有可供空心导管穿过的非圆形的小孔，多个蜂窝小件经过空心导管穿设后悬空排列于板件成型装置内部，第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件排布于板件成型装置内部的边缘四周，第一类蜂窝小件排布于第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件内部，相邻蜂窝小件之间均间隔一定距离，多个蜂窝小件的顶面和底面均共面，蜂窝小件的顶面与盖板的底面间隔一定距离，蜂窝小件的底面与底板的顶面间隔一定距离；所述蜂窝小件在受热时可液化；

在所述空心导管的侧面设置有多个通孔。

进一步的，所述小孔的形状为多边形，优选的是正三角形或正方形。

进一步的，在所述第三侧板上设置的多个可供空心导管穿过的小孔为贯通孔，在第四侧板上设置的多个可供空心导管插入的小孔为盲孔，且盲孔的开口侧向内。

进一步的，所述蜂窝小件由蜂窝小件成型装置制备得到，所述蜂窝小件成型装置包括槽状基板、蜂窝模具、压板，所述蜂窝模具包括三个带有蜂窝形凹槽且凹槽壁中间带有小柱的拼接条，在所述槽状基板的一个侧边上设置有压紧螺栓；所述小柱的截面与空心导管的截面一致。

进一步的，所述蜂窝板制备装置还包括支撑板和限位板，所述支撑板临时放置于底板上用来暂时支撑蜂窝小件，在所述限位板上设置有多个蜂窝孔，蜂窝孔也分为三种类型，即第一类蜂窝孔、第二类蜂窝孔和第三类蜂窝孔，每个蜂窝孔可容纳一个蜂窝小件，第一类蜂窝孔对容纳第一类蜂窝孔小件，第二类蜂窝孔对容纳第二类蜂窝孔小件，第三类蜂窝孔对容纳第三类蜂窝孔小件，所述限位板用来临时限制所有蜂窝小件的空间排布位置。

所述蜂窝小件为石蜡材质蜂窝小件。

有益效果：本实用新型给出了特殊设计的一体式蜂窝板制备装置的组成结构，用该装置制造的一体式蜂窝板其上下面板与芯层为一体成型，结构牢固，且在其上、下面板上均没有工艺小孔，仅在其蜂窝芯板的侧面留有工艺小孔，相比于现有技术的同类型蜂窝板，其力学特性和隔热保温性能均有较大提升，且制作方法模具化，简单易操作。

附图说明

图1为板件成型装置立体结构示意图。

图2为图1中隐藏盖板、蜂窝小件、第二侧板后的示意图。

图3为一体式蜂窝板制备步骤中的板件成型装置组装状态示意图。

图4为一体式蜂窝板制备步骤中的放置支撑板状态示意图。

图5为一体式蜂窝板制备步骤中的放置限位板状态示意图。

图6为一体式蜂窝板制备步骤中的插入空心导管状态示意图。

图7为图6的俯视图。

图8为蜂窝小件成型装置立体结构示意图。

图9为图8的俯视图。

图10为图9中的蜂窝模具的拼接条爆炸分解状态示意图。

图11为三种蜂窝小件的立体示意图。

图12为一体式蜂窝板立体结构示意图。

图13为图12中隐藏上面板后的示意图。

图14为空心导管示意图。

图中标记：1底板，2盖板，3第一侧板，4第二侧板，5第三侧板，6第四侧板，7支撑板，8限位板，9空心导管，

11螺孔，21注液孔，22排气孔，23把手，31螺孔，51贯通孔，511 第一类贯通孔，512第二类贯通孔，61盲孔，71把手，81第一类蜂窝孔、82第二类蜂窝孔，83第三类蜂窝孔，91第一类空心导管，92第二类空心导管，93通孔；

101槽状基板，102蜂窝模具，103压板，104压紧螺栓，1021第一类带柱蜂窝孔，1022第二类带柱蜂窝孔，1023第三类带柱蜂窝孔，1024小柱，105第一类蜂窝小件、106第二类蜂窝小件，107第三类蜂窝小件，108下面板，109上面板，110蜂窝芯层，1101工艺小孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚完整的说明。

首先是蜂窝小件的制备工作。

如图11所示，本发明的蜂窝小件分为三类：第一类蜂窝小件105、第二类蜂窝小件106和第三类蜂窝小件107，第一类蜂窝小件105为完整的正六棱柱结构，第二类蜂窝小件106和第三类蜂窝小件107均为正六棱柱结构的一部分，第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件的外形结构均与沿着第一类蜂窝小件的高度方向切割所得结构一致，所有蜂窝小件的高度均相同，在每个蜂窝小件上均设置有可供空心导管91（见图14）穿过的非圆形的贯通的小孔1101；该小孔的形状之所以要求是非圆形的或非椭圆形的，是当空心导管将其串起后，为了防止蜂窝小件绕空心导管产生旋转运动。如图14，空心导管91的截面形状与小孔1101的形状匹配，空心导管的截面尺寸可以比小孔的尺寸略小，以便于空心导管的插入，小孔的形状可以为多边形，优选的是正三角形或正方形，图中示出的小孔形状为正方形。并要求蜂窝小件在受热时可液化，因此蜂窝小件的材质可以是石蜡或冰，本例中选择石蜡，石蜡在常温常压下是白色、无味的蜡状固体，受热后熔化为液态。在空心导管的四个侧面均设置有多个通孔93，以便于熔化的蜂窝小件从通孔进入空心导管的内腔，最后从空心导管两端的开口排出来。由于第三类蜂窝小件107的宽度尺寸略小，为了操作方便，在第三类蜂窝小件107上预留的小孔尺寸可以缩小，同时与该缩小的小孔匹配的空心导管的截面尺寸也相应缩小，从而需要两类空心导管，即第一类常规的空心导管和第二类缩小的空心导管，但是这两类空心导管的长度是相同的。

上述蜂窝小件可由蜂窝小件成型装置制备得到，如图8-10所示，所述蜂窝小件成型装置包括一侧开放的槽状基板101、蜂窝模具102、压板103等，所述蜂窝模具102包括三个带有蜂窝形凹槽且凹槽壁中间带有小柱1024的拼接条，所述小柱1024的截面与空心导管的截面一致，小柱也分为两类即常规小柱和缩小的小柱。在所述槽状基板的一个侧边上设置有两个压紧螺栓104，通过旋紧压紧螺栓可以挤压压板103，压板103进一步挤压三个拼接条，使三个拼接条组成一个蜂窝模具102。该蜂窝模具102具有六个第一类带柱蜂窝孔1021，四个第二类带柱蜂窝孔1022，四个第三类带柱蜂窝孔1023。将熔化的石蜡导入蜂窝模具孔中，待石蜡冷却凝固后拆除模具，一次性即可制得三种类型共14个带孔蜂窝小件。

接着描述一体式蜂窝板制备装置的组成，包括板件成型装置、多个蜂窝小件、多个空心导管、支撑板和限位板。

如图1-2所示，所述板件成型装置包括底板1、盖板2、第一侧板3、第二侧板4、第三侧板5、第四侧板6，在底板1上设置有多个定位螺孔11，在侧板上均设置有螺孔31，底板与侧板之间通过螺栓可拆卸连接，所述底板1、盖板2、第一侧板3、第二侧板4、第三侧板5、第四侧板6可围成一个中空的长方体，第一侧板3与第二侧板4相互平行且外观结构相同，为图中的短侧边，第三侧板5和第四侧板6相互平行且外观结构相同，为图中的长侧边；同时在第三侧板5和第四侧板6上对应位置处均设置有多个可供所述空心导管穿过或插入的非圆形的小孔，小孔形状与空心导管的截面形状配套，如图3所示，具体的，在第三侧板5上设置的多个可供空心导管穿过的小孔为贯通孔51，在第四侧板6上设置的多个可供空心导管插入的小孔为盲孔61，且盲孔的开口侧向内。同时，为了与两类空心导管相匹配，在第三侧板5两侧的为第二类贯通孔512，在第三侧板5中间的为第一类贯通孔511，第一类贯通孔与第一类空心导管匹配，第二类贯通孔与第二类空心导管匹配。贯通孔的尺寸可以比对应的空心导管的尺寸略大，以便于空心导管的穿过。在第四侧板上的盲孔同样配置。在盖板2上还设置有把手23、注液口21和排气孔22。

在一体式蜂窝板制备过程中需要用到支撑板和限位板来辅助工作。如图4所示，支撑板7临时放置于底板1上用来暂时支撑蜂窝小件，在支撑板7的一侧设置有把手71以便于将支撑板从板件成型装置中水平抽出。如图5-7所示，第一侧板3、第三侧板5、第四侧板6的顶面共面，在其上可放置限位板8。在所述限位板8上设置有多个蜂窝孔，蜂窝孔也分为三种类型，即第一类蜂窝孔81、第二类蜂窝孔82和第三类蜂窝孔83，第一类蜂窝孔81为完整的正六边形，第二类蜂窝孔和第三类蜂窝孔均为正六边形的一部分，第二类蜂窝孔82主要沿长边两侧布置，第三类蜂窝孔83主要沿短边两侧布置，每个蜂窝孔可容纳一个蜂窝小件，第一类蜂窝孔81对应容纳第一类蜂窝孔小件105，第二类蜂窝孔82对应容纳第二类蜂窝孔小件106，第三类蜂窝孔83对应容纳第三类蜂窝孔小件107，所述限位板8用来临时限制所有蜂窝小件的空间排布位置。当蜂窝小件在板件成型装置内排列时，所述限位板对蜂窝小件起到临时限位的作用。第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件排布于板件成型装置内部的边缘位置，第一类蜂窝小件排布于第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件内部，相邻蜂窝小件之间均间隔一定距离，多个蜂窝小件的顶面和底面均共面，当全部蜂窝小件均放好后，从第三侧板5上的贯通孔插入对应的空心导管直至插到第四侧板6的盲孔内，并使空心导管将对应的蜂窝小件全部串起来，如图6-7所示，至此，支撑板和限位板的使命完成，将支撑板竖直向上取下来，将限位板水平向外拉出来，留下多个蜂窝小件经过空心导管穿设后悬空排列于板件成型装置内部，安装第二侧板4，盖上盖板2，围成一个长方体空腔，此时蜂窝小件的顶面与盖板的底面间隔一定距离，蜂窝小件的底面与底板的顶面间隔一定距离，该距离分别决定了成型后的一体化蜂窝板的上面板和下面板的厚度，而蜂窝小件的高度决定了成型后的一体化蜂窝板的芯层厚度。

最后描述一体式蜂窝板的制备方法步骤。

步骤1：拼接蜂窝小件成型装置中的三个拼接条，放于槽状基板101中，通过拧紧螺丝挤压压板103接着挤压拼接条一侧使得拼接条拼接紧密成蜂窝模具102。

步骤2：将熔化的石蜡倒入到上述步骤1中的蜂窝模具的三类带柱蜂窝孔内。

步骤3:沿着蜂窝模具上表面刮平未完全冷却固化的石蜡，待石蜡完全固化后，拆分蜂窝小件成型装置，取出带孔石蜡蜂窝小件。

步骤4：将所述的板件成型装置根据定位螺孔，除了盖板2和第二侧板4外进行组装拼接，如图3所示。

步骤5：将所述支撑板7放置于上述步骤4已拼接好的板件成型装置内，如图4所示。

步骤6：将所述限位板8放置于上述步骤5板件成型装置之上，如图5所示。

步骤7：将制备好的三类带孔石蜡蜂窝小件对应放入限位板的三类蜂窝孔中，并使蜂窝小件的小孔与第三侧板上的贯通孔对齐。

步骤8：将第一类空心导管91和第二类空心导管92对应插入第三侧板上的贯通孔，并将多个蜂窝小件串联，直到插入到第四侧板上的盲孔。如图5所示。

步骤9：抽离固定板和支撑板，将支撑板竖直向上取下来，将限位板水平向外拉出来。

步骤10：将成型装置中剩余的第二侧板进行组装拼接，盖上盖板，对板件成型装置的接缝处进行密封，对插入空心导管的第三侧板的贯通孔处进行密封，第四侧板上是盲孔无需密封。如图1所示。

步骤11：将成型物质从盖板上的注液孔向板件成型装置内加注液态物质，加液时可以抽真空处理，直至加满，然后等待液态物质固化；所述成型物质可以是玄武岩纤维和一定配比的环氧树脂、稀释剂和固化剂的混合物。

步骤12：将上述步骤11加注成型物质的成型装置放置于烤箱中加热，例如在60℃加热两小时，120℃加热一小时，使石蜡蜂窝小件全部完全熔化，熔化的石蜡从空心导管导出。

步骤13：拔出全部空心导管，拆除板件成型装置，即得一体式玄武岩纤维增强树脂基蜂窝板。

当然，上述步骤10和步骤11中的描述为先盖上盖板，后加注液态物质；当然也可以先加注液态物质，后盖上盖板，可以根据实际情况灵活选择。

上述方法制备的一体式蜂窝板结构如图12-13所示，把包括下面板108、上面板109和蜂窝芯层110，该一体式蜂窝板其上下面板与芯层为一体成型，结构牢固。其中在蜂窝芯层110中留有工艺小孔1101。该蜂窝板如果当做保温材料时可将预留的工艺小孔堵住即可。同时本发明将四大新型高强度纤维之一的玄武岩纤维与一体式树脂蜂窝板有机的融合为一体，大大提高了该一体式蜂窝板的力学强度，为新型一体式蜂窝板制备提供了很好的工艺方法。

Claims (6)

1.一体式蜂窝板制备装置，其特征在于：包括板件成型装置、多个蜂窝小件、多个空心导管；

所述板件成型装置包括底板、盖板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板，所述底板、盖板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板围成一个中空的长方体，在底板上设置有多个定位螺孔，底板与侧板之间通过螺栓可拆卸连接，第一侧板与第二侧板相互平行且外观结构相同，第三侧板和第四侧板相互平行且外观结构相同，同时在第三侧板和第四侧板上对应位置处均设置有多个可供所述空心导管穿过或插入的非圆形的小孔，小孔形状与空心导管的截面形状配套；

所述蜂窝小件包括第一类蜂窝小件、第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件，第一类蜂窝小件为完整的正六棱柱结构，第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件均为正六棱柱结构的一部分，所有蜂窝小件的高度均相同，在每个蜂窝小件上均设置有可供空心导管穿过的非圆形的小孔，多个蜂窝小件经过空心导管穿设后悬空排列于板件成型装置内部，第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件排布于板件成型装置内部的边缘四周，第一类蜂窝小件排布于第二类蜂窝小件和第三类蜂窝小件内部，相邻蜂窝小件之间均间隔一定距离，多个蜂窝小件的顶面和底面均共面，蜂窝小件的顶面与盖板的底面间隔一定距离，蜂窝小件的底面与底板的顶面间隔一定距离；所述蜂窝小件在受热时可液化；

在所述空心导管的侧面设置有多个通孔。

2.根据权利要求1所述的一体式蜂窝板制备装置，其特征在于：所述小孔的形状为正三角形或正方形中的一种。

3.根据权利要求1所述的一体式蜂窝板制备装置，其特征在于：在所述第三侧板上设置的多个可供空心导管穿过的小孔为贯通孔，在第四侧板上设置的多个可供空心导管插入的小孔为盲孔，且盲孔的开口侧向内。

4.根据权利要求1所述的一体式蜂窝板制备装置，其特征在于：所述蜂窝小件由蜂窝小件成型装置制备得到，所述蜂窝小件成型装置包括槽状基板、蜂窝模具、压板，所述蜂窝模具包括三个带有蜂窝形凹槽且凹槽壁中间带有小柱的拼接条，在所述槽状基板的一个侧边上设置有压紧螺栓；所述小柱的截面与空心导管的截面一致。

5.根据权利要求1所述的一体式蜂窝板制备装置，其特征在于：所述蜂窝板制备装置还包括支撑板和限位板，所述支撑板临时放置于底板上用来暂时支撑蜂窝小件，在所述限位板上设置有多个蜂窝孔，蜂窝孔也分为三种类型，即第一类蜂窝孔、第二类蜂窝孔和第三类蜂窝孔，每个蜂窝孔可容纳一个蜂窝小件，第一类蜂窝孔对容纳第一类蜂窝孔小件，第二类蜂窝孔对容纳第二类蜂窝孔小件，第三类蜂窝孔对容纳第三类蜂窝孔小件，所述限位板用来临时限制所有蜂窝小件的空间排布位置。

6.根据权利要求1所述的一体式蜂窝板制备装置，其特征在于：所述蜂窝小件为石蜡材质蜂窝小件。