本發(fā)明涉及一種高比強(qiáng)度和比剛度的彈性構(gòu)件靶標(biāo)的制備方法,尤其是黑匣子強(qiáng)沖擊載荷試驗(yàn)用的蜂窩鋁靶標(biāo)的制備方法。
背景技術(shù):
金屬蜂窩芯的形狀有正六邊形、菱形、矩形、等邊三角形、正弦曲線(xiàn)等形狀,因?yàn)檎呅畏涓C用料省、制造簡(jiǎn)單并且結(jié)構(gòu)效率高而應(yīng)用最廣泛。正六邊形蜂窩芯子的制備方法目前主要有拉伸法和成型法。拉伸法是先在材料上涂膠條,然后將材料疊合膠結(jié)起來(lái),最后將疊合膠接起來(lái)的材料拉伸成蜂窩,再將其切割成所需尺寸即可投入使用,采用此法制備的蜂窩芯會(huì)受施膠寬度、膠水粘接力以及芯材的基本力學(xué)和物理性能等多種因素影響,從而造成拉伸過(guò)程中出現(xiàn)局部拉伸不足或拉伸過(guò)量的缺陷,進(jìn)而導(dǎo)致制成的蜂窩芯形狀不夠規(guī)則,最終影響產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。航天領(lǐng)域所用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中的有機(jī)膠粘劑很容易發(fā)生分子斷鏈和冷脆,進(jìn)而使蜂窩板的平直拉伸強(qiáng)度下降約50%。所以此法在對(duì)蜂窩性能要求越來(lái)越高的今天已較少使用。該法主要用于對(duì)尺寸及強(qiáng)度要求不高的建筑領(lǐng)域。采用成型法制備蜂窩芯通常是將金屬蜂窩箔材軋制或輥壓成波紋狀瓦楞板,然后采用一定的工裝夾具將這些瓦楞板疊合連接起來(lái),常用的連接方法有膠結(jié)和釬焊,采用此法制備的蜂窩芯子,蜂格尺寸準(zhǔn)確,并且可以制備任何規(guī)格的蜂窩芯。若采用膠結(jié)劑連接各個(gè)蜂窩芯,其芯層之間的連接強(qiáng)度會(huì)直接受到膠結(jié)劑強(qiáng)度的影響,普通膠粘劑粘接強(qiáng)度低,容易脫膠,造成整體破壞失穩(wěn)。環(huán)氧改性高溫固化膠有足夠的粘接強(qiáng)度,但蜂窩鋁結(jié)構(gòu),粘接面多且分布密集,單個(gè)粘接面細(xì)而長(zhǎng)的特點(diǎn),需要定制專(zhuān)用調(diào)膠池和刷膠設(shè)備;在常溫下膠粘劑具有一定粘度和流動(dòng)性,實(shí)際操作時(shí),刷膠位置和刷膠量不便控制影響拼接質(zhì)量,而且設(shè)備成本高,對(duì)環(huán)境造成污染。焊接能夠使芯層之間形成牢固的冶金結(jié)合,焊接強(qiáng)度高?;诜涓C結(jié)構(gòu),焊縫分布橫向、縱向密集的特點(diǎn),焊接工藝性差,成本高。
蜂窩鋁的六方孔格結(jié)構(gòu)具有良好的緩沖吸能作用,在動(dòng)態(tài)沖擊過(guò)程中,沖擊壓縮變形吸收大量的能量,因此被制成各種緩沖吸能構(gòu)件,廣泛應(yīng)用于軍事、交通運(yùn)輸、包裝和建筑等領(lǐng)域。蜂窩鋁是一種可以用于飛行參數(shù)記錄器,俗稱(chēng)黑匣子性能試驗(yàn)的彈性構(gòu)件。黑匣子是在大多數(shù)的空難中可以保存下來(lái)的裝置,是飛行數(shù)據(jù)記錄儀和座艙聲音記錄儀的墜毀生存記錄單元(CSMU)。按照國(guó)際適航標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)條件,內(nèi)含最大4kg試件的試驗(yàn)艙,在6.5ms以?xún)?nèi)可使其產(chǎn)生3400g以上,加速度峰值在3400g~5500g之間的加載曲線(xiàn);在加載波形上升沿起點(diǎn)以后6.5ms以?xún)?nèi)的加載時(shí)間內(nèi),其波形的積分面積要≥138m/s。依據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)沖擊試驗(yàn)技術(shù)要求:裝計(jì)[2012] 124號(hào)文件《明確空軍后續(xù)新采購(gòu)飛機(jī)和直升機(jī)飛參交付技術(shù)狀態(tài)》提出空軍的固定翼飛機(jī)裝配的飛行記錄器抗墜毀性能指標(biāo)不低于5100g,加載波形上升沿起點(diǎn)以后5ms內(nèi)的脈寬積分大于159m/s。目前, 國(guó)內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備不夠完善。強(qiáng)沖擊實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用蜂窩鋁靶標(biāo)作為核心彈性構(gòu)件。試驗(yàn)研究相關(guān)文獻(xiàn)尚不多見(jiàn)。在試驗(yàn)中,由黑匣子和加速度計(jì)剛性連接組成彈丸,彈丸后端連接彈托,彈丸與彈托間隙配合,安裝在炮管注氣口,其總質(zhì)量不超過(guò)20公斤。試驗(yàn)使用空氣炮加載,注氣壓力小于等于200bar,推力作用在彈托底部,使得彈丸和彈托沿炮管高速運(yùn)動(dòng),出口速度達(dá)到50m/s~400m/s,經(jīng)過(guò)彈托分離,包含黑匣子的彈丸撞擊蜂窩鋁靶標(biāo),沖擊峰值達(dá)到500g-8000g,沖擊載荷形成沖擊加速度達(dá)140—167 m/s。加速度曲線(xiàn)在撞擊蜂窩鋁靶標(biāo)過(guò)程中產(chǎn)生。它是驗(yàn)證黑匣子墜毀幸存能力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
在強(qiáng)沖擊試驗(yàn)設(shè)備研制過(guò)程中,蜂窩鋁靶標(biāo)的制備方法是其關(guān)鍵技術(shù)之一。蜂窩靶標(biāo)質(zhì)量缺陷類(lèi)型多,發(fā)現(xiàn)蜂窩疊合面存在縫隙、蜂窩芯變形、芯格塌陷、芯格損傷、蜂窩芯節(jié)點(diǎn)錯(cuò)位,導(dǎo)致蜂窩鋁的彈性質(zhì)量特性不穩(wěn)定,影響撞擊試驗(yàn)生成加速度曲線(xiàn)的形狀,干擾沖擊試驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)黑匣子抗墜毀性能的分析與判斷。按照常規(guī)方法加工的蜂窩鋁,彈性質(zhì)量不穩(wěn)定。因此,蜂窩鋁靶標(biāo)的制造技術(shù)成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于沖擊運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,至今沒(méi)有一個(gè)適用于各種情況的通用方法。分析蜂窩鋁特性,采用近似法。具體來(lái)說(shuō),在發(fā)射質(zhì)量和出口速度一定的情況下,撞擊相同結(jié)構(gòu)的蜂窩鋁靶標(biāo),生成加速度曲線(xiàn)穩(wěn)合,則認(rèn)為蜂窩鋁靶標(biāo)質(zhì)量特性穩(wěn)定。
蜂窩靶標(biāo)的質(zhì)量技術(shù)要求。從使用需求來(lái)說(shuō),高速運(yùn)動(dòng)的黑匣子瞬間撞擊蜂窩靶標(biāo),撞擊后不允許靶標(biāo)脫層,要求靶標(biāo)整體必須有適度的剛度;巨大的沖擊能量需要被消耗,要求靶標(biāo)要有適度的彈性。沖擊加速度曲線(xiàn)滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的沖擊峰值、積分面積要求,蜂窩鋁靶標(biāo)具備穩(wěn)定的質(zhì)量特性。從而,制造技術(shù)需滿(mǎn)足以下要求:一是半蜂窩板1凸面共面,有利于疊合與拼接;二是折彎脊線(xiàn)具有高精度直線(xiàn)度制造;避免疊合時(shí)本應(yīng)對(duì)齊的兩凸面發(fā)生水平方向錯(cuò)位,導(dǎo)致孔格排列不整齊,影響產(chǎn)品質(zhì)量。裝配疊合滿(mǎn)足六方孔格均勻交錯(cuò)分布。
結(jié)合設(shè)備需求,通過(guò)大量的技術(shù)調(diào)研。目前,蜂窩鋁產(chǎn)品主要應(yīng)用在建筑行業(yè)。比如,建筑外墻保溫隔熱裝飾面板、室內(nèi)裝飾幕墻等。這些民用蜂窩鋁,采用的是鋁箔,厚度在0.03-0.12mm之間,制造方案涉及專(zhuān)用設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn);利用滾壓成型技術(shù),采用專(zhuān)用設(shè)備結(jié)合多個(gè)滾輪,逐步翻折成型,使用的專(zhuān)用設(shè)備以及制造成本很高。這種制造方案適合大批量生產(chǎn)?;谕ㄓ迷O(shè)備壓力機(jī)的常規(guī)制造方案,關(guān)注彎曲后的回彈對(duì)制件的影響;忽略彎曲過(guò)程中,材料滑移對(duì)制件的影響;特別對(duì)于順序彎曲結(jié)構(gòu)件,彎曲過(guò)程中不可避免的材料滑移造成的成型缺陷波形畸變,后續(xù)拼接會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)接觸、線(xiàn)接觸現(xiàn)象,直觀(guān)地看得出孔格不規(guī)整,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。
抗墜毀試驗(yàn)用蜂窩鋁,鋁卷厚度至少在0.6mm以上,根據(jù)試驗(yàn)情況作進(jìn)一步調(diào)整。使用需求屬于小批量生產(chǎn),定制專(zhuān)用設(shè)備和成套滾輪,成本太高。試驗(yàn)驗(yàn)證后的結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整,同時(shí)影響到專(zhuān)用設(shè)備的調(diào)整,返修成本也高。基于國(guó)內(nèi)通用設(shè)備狀況,存在兩大難題:一是蜂窩靶標(biāo)主要構(gòu)件半蜂窩板1的成型加工是科研生產(chǎn)的難題,二是拼接工藝毫無(wú)借鑒之處。強(qiáng)沖擊試驗(yàn)用蜂窩鋁還沒(méi)有成熟制造技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處,提供一種蜂窩尺寸準(zhǔn)確,六方孔格交錯(cuò)分布均勻,整體力學(xué)性能穩(wěn)定,滿(mǎn)足強(qiáng)沖擊載荷試驗(yàn)相關(guān)要求,具有穩(wěn)定質(zhì)量特性的黑匣子強(qiáng)沖擊試驗(yàn)靶標(biāo)的制備方法。
本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種黑匣子強(qiáng)沖擊試驗(yàn)靶標(biāo)的制備方法,其特征在于包括如下步驟:
半蜂窩板的初步成型:將鋁卷?xiàng)l料安裝在送料機(jī)上,送料機(jī)將鋁卷?xiàng)l料從左側(cè)送入具有導(dǎo)向送料裝置的多工位連續(xù)模的定位板15,送料機(jī)按照從左至右的送料方向步距送料,通過(guò)可調(diào)承料板3送至限位塊5,多工位連續(xù)模結(jié)合壓力機(jī),合模時(shí),成型凹模16壓力作用在鋁卷?xiàng)l料下表面,成型凸模17壓力作用在工位預(yù)留材料滑移量的鋁卷?xiàng)l料的上表面,可調(diào)承料板3開(kāi)模托起預(yù)留材料滑移量,逐齒成型六方孔格交錯(cuò)分布均勻的半蜂窩孔,初步成型半蜂窩板;
局部整形:位于限位塊5右端的與蜂窩孔格匹配的整形凸模6和整形凹模12,開(kāi)模時(shí),步距進(jìn)料,合模時(shí),整形凸模6和整形凹模12分別作用在孔格上下表面進(jìn)行壓力整形;當(dāng)局部整形半蜂窩孔達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí),通過(guò)多工位連續(xù)模出口末端上切斷凸模9和切斷凹模10,進(jìn)行切斷操作,完成半蜂窩板1的初步成型;然后,進(jìn)入整體整形工序完成半蜂窩板1的整體整形;
半蜂窩板1與膠條的拼裝和整體固化工序:按照半蜂窩板1孔格凸面面積和預(yù)留膠膜發(fā)泡空間,依次將條狀膠膜2鋪貼在半蜂窩板1的孔格凸面,疊放在定位夾具上;按照自下而上的裝配順序,將相鄰半蜂窩板1正反面疊合形成六方孔格,疊合凸面鋪貼條狀膠膜2,最上層蜂窩板1的凸面安放預(yù)壓板25施加接觸壓,依次拼接蜂窩到所需高度;然后將拼接后的蜂窩鋁半成品連同定位夾具一同放進(jìn)高溫烘箱進(jìn)行整體固化,加熱至170℃-180℃,保溫2小時(shí),待膠膜高溫發(fā)泡膨脹充分填充膠接面后,隨爐冷卻至60℃以下取出,實(shí)現(xiàn)上下半蜂窩板之間的剛性拼接。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
蜂窩尺寸準(zhǔn)確,六方孔格交錯(cuò)分布均勻。本發(fā)明將鋁卷安裝在送料機(jī)上,采用多工位連續(xù)模結(jié)合壓力機(jī),經(jīng)過(guò)定距送料和右側(cè)預(yù)留材料滑移量,依次進(jìn)行單齒蜂窩成型、局部整形和切斷工位。特別在單齒蜂窩成型右側(cè)設(shè)置預(yù)留材料滑移機(jī)構(gòu),確保單齒蜂窩成型過(guò)程兩側(cè)材料同時(shí)對(duì)稱(chēng)向孔格底部滑移。再加上后續(xù)的局部整形和整體整形,得到高質(zhì)量的半蜂窩板1。確保拼裝疊合規(guī)整有序,交錯(cuò)分布均勻,避免了常規(guī)工藝出現(xiàn)的孔格錯(cuò)位、畸形,拼接面呈點(diǎn)接觸等缺陷。
整體力學(xué)性能穩(wěn)定,滿(mǎn)足強(qiáng)沖擊載荷試驗(yàn)相關(guān)要求。本發(fā)明制備方法得到的蜂窩靶標(biāo),經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,黑匣子高速運(yùn)動(dòng)撞擊靶標(biāo),疊合方向吸能壓縮,幾毫秒急劇減速至停止,這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生加速度曲線(xiàn)。在撞擊面、發(fā)射質(zhì)量和出口速度一定的情況下,撞擊蜂窩靶標(biāo),三次試驗(yàn),生成幾乎相同的加速度曲線(xiàn)。之前的模擬試驗(yàn)驗(yàn)證,運(yùn)用殼單元模型對(duì)蜂窩鋁的侵徹進(jìn)行模擬,得到彈體的加速度曲線(xiàn)以及蜂窩鋁在侵徹過(guò)程中的變形圖。將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合性較好,同時(shí)也驗(yàn)證殼單元有限元模型模擬蜂窩鋁侵徹過(guò)程的可靠性。
半蜂窩板1具有穩(wěn)定質(zhì)量特性。本發(fā)明依據(jù)材料狀態(tài)、厚度、屈服強(qiáng)度以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等減小彎曲回彈;兼顧使用要求和制造工藝性,采用逆向制造技術(shù),測(cè)量半蜂窩板的實(shí)際變形,提前給定應(yīng)力應(yīng)變補(bǔ)償量,補(bǔ)償后期應(yīng)力應(yīng)變,逆向設(shè)計(jì)制造的凸模型面、凹模型面組裝成整形模,結(jié)合300噸的壓力機(jī),通過(guò)逆向整形,應(yīng)力釋放變形后,在500mmX500mm范圍內(nèi)獲得平面度精度達(dá)0.5mm以?xún)?nèi),單齒蜂窩直線(xiàn)度精度在0.3以?xún)?nèi)的高精度的質(zhì)量效果,為后續(xù)的疊合、拼裝、膠接做好良好的基礎(chǔ)。也是獲得高質(zhì)量靶標(biāo)的前提。
發(fā)泡膠膜的膠接工藝可控,操作性強(qiáng)。條狀膠膜2按需裁剪尺寸,鋪貼在半蜂窩板1凸面,其鋪貼位置和鋪貼面積可控;膠接材料選擇帶狀發(fā)泡膠,滿(mǎn)足膠接性能的同時(shí),實(shí)現(xiàn)膠接工藝的環(huán)保要求和可操作性??朔似胀z粘劑工藝操作性差,粘接強(qiáng)度低,容易使蜂窩鋁脫膠,造成整體破壞失穩(wěn)、影響拼接質(zhì)量和對(duì)環(huán)境造成污染的問(wèn)題。
疊合拼裝精度高,組裝誤差小。本發(fā)明借助專(zhuān)用定位夾具,按照自下而上的裝配順序,半蜂窩板1正反面疊合,形成六方孔格,疊合面鋪貼膠膜。制造精度高,拼裝誤差小,拼接蜂窩結(jié)構(gòu)直到所需高度,施加接觸壓,進(jìn)一步消除裝配疊合誤差。
整體固化相關(guān)參數(shù)可控,質(zhì)量穩(wěn)定。整體放進(jìn)高溫烘箱,固化溫度170℃-180℃,并保溫2小時(shí),通過(guò)膠膜高溫發(fā)泡膨脹,充分填充膠接面,實(shí)現(xiàn)真實(shí)有效地膠接。隨爐冷卻至60℃以下方可取出,冷卻至室溫,膠接性能穩(wěn)定可控,靶標(biāo)干凈整潔,蜂窩結(jié)構(gòu)制備細(xì)節(jié)制造更加完善。
制造成本低。本發(fā)明采用壓力加工技術(shù),多工位連續(xù)模結(jié)合壓力機(jī),實(shí)現(xiàn)單個(gè)工序,多個(gè)工位同時(shí)加工,節(jié)約人力,節(jié)省設(shè)備投入,可謂高效率低成本制造。運(yùn)用折彎成型技術(shù),工位預(yù)留材料滑移量,可謂高質(zhì)量成型。相比現(xiàn)有技術(shù)方案,采用專(zhuān)用設(shè)備結(jié)合多個(gè)滾輪,逐步翻折的滾壓成形技術(shù),使用設(shè)備以及制造成本低,避免了彎曲過(guò)程因材料單側(cè)滑移造成孔格畸變的成型缺陷。
附圖說(shuō)明
為進(jìn)一步說(shuō)明而不是限制本發(fā)明的上述實(shí)現(xiàn)形式,下面將以某型飛機(jī)黑匣子進(jìn)行強(qiáng)沖擊試驗(yàn)所用蜂窩鋁靶標(biāo)舉例,結(jié)合附圖說(shuō)明,從而使本發(fā)明的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)變得更為明顯。
圖1是本發(fā)明蜂窩靶標(biāo)結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2本發(fā)明的半蜂窩板的主視圖。
圖3 是圖2的左側(cè)視圖。
圖4是本發(fā)明半蜂窩板初步成型采用的多工位連續(xù)模結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明半蜂窩板的整體整形模示意圖。
圖6是本發(fā)明靶標(biāo)拼裝固化定位夾具的主視圖。
圖7是圖6的剖視圖。
圖中:1半蜂窩板, 2條狀膠膜,3 可調(diào)承料板,4送料壓桿,5限位塊, 6整形凸模,7上模板,8 導(dǎo)柱,9切斷凸模, 10 切斷凹模,11托板,12整形凹模,13 下模固定板,14下模板,15 定位板,16成型凹模,17 成型凸模,18上模座 19 上墊塊, 20 整形上模板,21凸模,22凹模,23整形下模板,24下墊塊,25下模座,26 底板,27 側(cè)擋板,28 預(yù)壓板。
具體實(shí)施方式
參閱圖1-圖7。一種黑匣子強(qiáng)沖擊試驗(yàn)靶標(biāo)的制備方法,主要包括半蜂窩板的初步成型、半蜂窩板的整體整形、半蜂窩板與膠條的疊合拼裝和整體高溫固化,其中:
半蜂窩板的初步成型,利用多工位連續(xù)模結(jié)合壓力機(jī),送料機(jī)按照步距送料,多工位加工制作。按照從左至右的送料方向,多工位包括定距送料、單齒蜂窩成型、預(yù)留材料滑移量、局部整形和切斷工步。
如圖2、圖3所示,定距送料:半蜂窩板1的首次加工,將鋁卷?xiàng)l料安裝在送料機(jī)上,送料機(jī)將鋁卷?xiàng)l料從左側(cè)送入多工位連續(xù)模的定位板15,多工位連續(xù)模通過(guò)入口端導(dǎo)向送料裝置的定位板15,一次步距送料對(duì)應(yīng)壓力機(jī)一個(gè)行程和模具一次開(kāi)合。送料機(jī)送料距離按照單個(gè)孔格展開(kāi)長(zhǎng)度以及材料的延展性設(shè)計(jì),試模修正后的送料距離每步37.8mm。
單齒蜂窩成型:鋁卷?xiàng)l料從多工位連續(xù)模左端入口的第一個(gè)工位,開(kāi)模狀態(tài)鋁卷?xiàng)l料是平的,合模時(shí),成型凹模16壓力作用在鋁卷?xiàng)l料下表面,成型凸模17壓力作用在鋁卷?xiàng)l料的上表面,壓力成型半蜂窩孔。
預(yù)留材料滑移量:目的在于保證單齒蜂窩成型的質(zhì)量。多工位連續(xù)模左端送料機(jī)按步距送料,該步距則為單齒蜂窩成型實(shí)際展開(kāi)長(zhǎng)度??烧{(diào)承料板3設(shè)置凸起弧面開(kāi)模托起滑移量,根據(jù)合模時(shí)預(yù)留材料向左側(cè)滑移,滿(mǎn)足單齒蜂窩成型,而且不影響右側(cè)工位的局部整形,從而完成單齒蜂窩成形。
當(dāng)送料機(jī)推進(jìn)步距條料至限位塊5時(shí),其中截面剛好與成型凸模17的對(duì)稱(chēng)中心重合,確保合模成型過(guò)程是兩側(cè)材料是同時(shí)對(duì)稱(chēng)滑移的。
局部整形:壓力成型加工存在材料變形抗力,單齒蜂窩成型后不可避免的會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng),增加局部整形,進(jìn)一步規(guī)整成型形狀。設(shè)置整形凸模6和整形凹模12與蜂窩孔格匹配,開(kāi)模時(shí),步距進(jìn)料,合模時(shí),整形凸模6和整形凹模12分別作用在半蜂窩板孔格上下表面壓力整形,消除應(yīng)力應(yīng)變并規(guī)整尺寸。
切斷工步:在連續(xù)逐齒成型、局部整形半蜂窩孔達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí),通過(guò)多工位連續(xù)模出口末端上切斷凸模9和切斷凹模10,進(jìn)行切斷操作,完成半蜂窩板1的初步成型。
然后,進(jìn)入整體整形工序。前述半蜂窩板經(jīng)過(guò)逐個(gè)單齒蜂窩成型、局部整形;相對(duì)于整個(gè)板面來(lái)說(shuō),加工過(guò)程是在不斷局部受力彎曲變形。受應(yīng)力應(yīng)變分布影響,半孔格自身必然翹曲變形,存在各個(gè)孔格凸面不共面,而后續(xù)疊合裝配要求需要共面,平面度誤差太大無(wú)法拼接。整體整形采用圖5所示的專(zhuān)用整形模結(jié)合300噸壓力機(jī)完成。整形模具分上模和下模兩部分,上模安裝于壓力的提模面,下模安裝在工作臺(tái)面上。整形凸模21和整形凹22模的型面根據(jù)半蜂窩板的變形進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)制造,預(yù)先補(bǔ)償整形后的應(yīng)力應(yīng)變;得到高質(zhì)量的半蜂窩板。
然后,進(jìn)入半蜂窩板1與膠條的拼裝和整體固化工序。按照半蜂窩板1孔格凸面面積和預(yù)留膠膜發(fā)泡空間確定條狀膠膜2尺寸,按尺寸需要裁剪條狀膠膜2,依次將條狀膠膜2鋪貼在半蜂窩板1的孔格凸面,再疊放在定位夾具上。按照自下而上的裝配順序,將相鄰半蜂窩板1正反面疊合,疊合凸面鋪貼條狀膠膜2,依次拼接蜂窩到所需高度。在最上層蜂窩板1的凸面安放預(yù)壓板25施加接觸壓。將拼接后的蜂窩鋁半成品連同定位夾具一同放進(jìn)高溫烘箱進(jìn)行整體固化,加熱至170℃-180℃,保溫2小時(shí),待膠膜高溫發(fā)泡膨脹充分填充膠接面后,隨爐冷卻至60℃以下取出,實(shí)現(xiàn)上下半蜂窩板之間的剛性拼接。
參閱圖4:多工位連續(xù)模包括上模和下模,其特征在于,上模包括:通過(guò)螺釘固聯(lián)在上模板7下方中部的送料壓桿4、對(duì)稱(chēng)送料壓桿4兩側(cè)的成型凸模17和整形凸模6和位于整形凸模6中部的切斷凸模9;下模板包括:通過(guò)立柱支撐的下模固定板13、固聯(lián)在下模固定板13上正對(duì)上述成型凸模17的成型凹模16、正對(duì)上述送料壓桿4的可調(diào)承料板3、相鄰可調(diào)承料板3右側(cè)的限位塊5、正對(duì)上述整形凸模6的整形凹模12和正對(duì)上述切斷凸模9的切斷凹模10,且上述各零部件的裝配位置是按照送料步距或者步距的整數(shù)倍裝配的。而且上模是通過(guò)多工位連續(xù)模出口端裝配的導(dǎo)柱8進(jìn)行精確導(dǎo)向的,切斷凸模9是通過(guò)它頂端設(shè)置的斜面導(dǎo)向配合完成與誰(shuí)切換工作狀態(tài)的。
上模板7的下端面通過(guò)螺釘固聯(lián)送料壓桿4和成型凸模17;整形凸模6上端面裝入彈簧,并用螺釘限位;切斷凸模9上端加以斜面配合,調(diào)整工作狀態(tài)。導(dǎo)柱8固連于上模板,與下模固定板13實(shí)現(xiàn)孔軸裝配,確保上模和下模精確導(dǎo)向,滿(mǎn)足凸凹嚙合。
下模板14上平面立柱支撐下模固定板13,固聯(lián)在下模固定板13的成型凹模16正對(duì)成型凸模17、可調(diào)承料板3正對(duì)上述送料壓桿4、可調(diào)承料板3右側(cè)的限位塊5、整形凹模12、切斷凹模10構(gòu)成的下模,其中,帶凸起弧面的可調(diào)承料板3通過(guò)位于下方的螺釘限位、銷(xiāo)軸導(dǎo)向、下方兩側(cè)打孔并裝入彈簧,固聯(lián)在模具中部位置,托起高度包含預(yù)留材料滑移量,且所述各零部件的裝配位置是按照步距或者步距的整數(shù)倍裝配的。
具體實(shí)施方式如下:
第一步,半蜂窩板1的初步成型。將鋁卷安裝在送料機(jī)上,采用圖4所示多工位連續(xù)模結(jié)合110噸壓力機(jī),上模板7安裝于壓力機(jī)提模面,下模板14安裝在壓力機(jī)工作臺(tái)上。開(kāi)模狀態(tài),送料機(jī)按步距送料,送料長(zhǎng)度37.8mm,通過(guò)下模的定位板15至多工位連續(xù)模入口,由定位板15導(dǎo)向和限位塊5限位,使其步距送料的中截面與成型凸模17的對(duì)稱(chēng)中心重合,以滿(mǎn)足單齒蜂窩成型工位兩側(cè)材料同時(shí)對(duì)稱(chēng)滑移,右側(cè)可調(diào)承料板3在彈簧的作用下,向上托起鋁卷?xiàng)l料呈弧形,托起高度包含預(yù)留材料滑移量,避免鋁卷?xiàng)l料在工位間相互牽扯。合模狀態(tài)時(shí),依次進(jìn)行單齒蜂窩成型、局部整形和按需切斷。單齒蜂窩成型依托于成型凸模17壓鋁卷?xiàng)l料上表面,成型凹模16壓鋁卷?xiàng)l料下表面,凸凹形狀與蜂窩孔格匹配;合模時(shí),送料壓桿4首先壓住可調(diào)承料板3,彈簧壓縮承料板3向下移動(dòng),被托起的鋁卷?xiàng)l料受限位塊5的限制只能向左側(cè)移動(dòng),促使單齒蜂窩成型工位兩側(cè)材料同時(shí)對(duì)稱(chēng)滑移,局部整形依托于整形凸模6和整形凹模12嚙合減小前工位的應(yīng)力應(yīng)變,規(guī)整成型尺寸;隨著壓力機(jī)的往復(fù)行程,上模做上下直線(xiàn)移動(dòng),形成開(kāi)模和合模的相互轉(zhuǎn)換;每一次開(kāi)模,送料機(jī)一步送料,可調(diào)承料板3在其下方彈簧的作用下,托起下一個(gè)孔格的滑移量;每一次合模,進(jìn)行單齒蜂窩成型和局部整形,形成一個(gè)個(gè)連續(xù)的半孔格,當(dāng)半孔格長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),通過(guò)切斷凸模9和切斷凹模10配合進(jìn)行切斷操作,完成半蜂窩板1的初步成型。
第二步,半蜂窩板1整體整形。半蜂窩板1經(jīng)過(guò)多工位連續(xù)模的初步成型,其制造精度仍然達(dá)不到試驗(yàn)技術(shù)要求。相對(duì)于整個(gè)板面加工過(guò)程,在不斷局部受力彎曲變形。受應(yīng)力應(yīng)變分布影響,孔格自身必然翹曲變形,存在各個(gè)孔格凸面不共面問(wèn)題。參見(jiàn)圖5是專(zhuān)用模具——半蜂窩板1的整體整形模。利用整體整形模具結(jié)合300噸壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)整體整形。具體地說(shuō),整形模分整形上模和整形下模兩部分。整形上模包括:通過(guò)上墊塊19將上模座18、上模板20和凸模21用螺釘剛性連接一體,同樣,整形下模包括:通過(guò)下墊塊24,凹模22、整形下模板23和模座25下模座,用螺釘剛性連接一體。整形上模連接300噸壓力機(jī)提模面,整形下模安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上,半蜂窩板1置于凸模21和凹模22之間,通過(guò)壓力機(jī)行程加壓,保壓進(jìn)行充分逆向整形。該整形工藝的關(guān)鍵在于凸模21和凹模22的設(shè)計(jì)制造。具體做法是:首先,測(cè)量整形前的半蜂窩板1的變形量以及分布狀況。測(cè)量方法可用三坐標(biāo)采點(diǎn)測(cè)量,記錄蜂窩板1的孔格脊線(xiàn)和平面的凸凹不平分布狀態(tài);也可用三維掃描儀非接觸測(cè)量,獲取數(shù)學(xué)模型;然后,依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù),逆向設(shè)計(jì)制造整形凸模21和整形凹模22,也就是說(shuō),預(yù)先補(bǔ)償整形后的變形量來(lái)進(jìn)行型面設(shè)計(jì)制造凸模21和凹模22。組裝構(gòu)成整形模再結(jié)合300噸的壓力機(jī),進(jìn)行逆向整形。通過(guò)整形后的應(yīng)力應(yīng)變過(guò)程,獲得滿(mǎn)足質(zhì)量要求的半蜂窩板1,平面度誤差小于0.5mm,直線(xiàn)度誤差小于0.3mm。
第三步,參閱圖6、圖7。裁剪膠膜、鋪貼在半蜂窩板1凸面,并疊合拼裝。拼裝固化定位夾具由一個(gè)底板26做基礎(chǔ)板,用兩個(gè)螺釘固連一個(gè)側(cè)擋板27與底板26,兩個(gè)側(cè)擋板27為一組,內(nèi)側(cè)共面做定位面,相對(duì)兩定位面距離與半蜂窩板1寬度匹配。采用三組定三邊的原則進(jìn)行定位拼裝蜂窩板1和條狀膠膜2。具體操作是:按照孔格凸面面積和預(yù)留膠膜發(fā)泡空間確定膠條尺寸;然后采用J118帶狀膠膜,按尺寸需要裁剪條狀膠膜2,依次將膠膜鋪貼在半蜂窩板1孔格凸面,再疊放在定位夾具上。按照自下而上的裝配順序,將相鄰半蜂窩板1正反面疊合,疊合凸面鋪貼條狀膠膜2,依次拼接蜂窩孔格到所需高度,在最后鋪貼的半蜂窩板1凸面安放預(yù)壓板28施加接觸壓,進(jìn)一步消除拼裝誤差,構(gòu)成蜂窩靶半成品。
第四步,整體固化膠接。將前述拼接后的蜂窩靶半成品連同定位夾具一起放進(jìn)高溫烘箱加熱,60-90分鐘內(nèi),加熱至170℃-180℃之間,并保溫2小時(shí),待條狀膠膜2高溫發(fā)泡膨脹充分填充膠接面,進(jìn)行整體固化,隨爐冷卻至60℃以下取出,實(shí)現(xiàn)上下半蜂窩板1之間真實(shí)有效的剛性拼接。移除預(yù)壓板28,松開(kāi)固連側(cè)擋板27的螺釘,卸下側(cè)擋板27,取出蜂窩靶標(biāo),完成全部制作。