[發明專利]一種飛機復合材料蜂窩芯材仿形加工設備

在審

• 申請號: 201810796893.3
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108747593A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 馮光明;賴勇;吳偉雄;溫增中;黃阿耿;黃灌平
• 申請（專利權）人: 廣州飛機維修工程有限公司
• 主分類號: B23Q35/42
• 分類號: B23Q35/42;B23C9/00;B23Q1/62;B23Q1/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

一種飛機復合材料蜂窩芯材的仿形加工設備，包括滑臺：其包括可位于一個平面內且前后左右對稱的四支撐塊，前后的左右支撐塊之間可回轉地支承有左右滾珠絲杠；前、后的左側支撐塊上分別設有X軸伺服電機，滾珠絲杠上設有可以左右移動的左右滾珠滑塊；前后滾珠絲杠上的左右滾珠滑塊之間又回轉地支承有前后滾珠絲杠，前或后的左右滾珠滑塊上設有Y軸伺服電機，前后滾珠絲杠上設有前后滾珠滑塊；前后滾珠滑塊上設有豎立的垂直滑軌；還有仿形加工器，其前腳底部設有靠模指、后腳底部設有靠模銑刀、橫梁中間的滾珠滑塊與垂直滑軌配合，加工器通過滾珠滑塊可上下滑動地支承在垂直滑軌上。本發明方便快捷，加工精度和效率高，極大地降低了工作者勞動強度。

技術領域

本發明涉及一種飛機復合材料蜂窩芯材的仿形加工設備。

背景技術

在航空航天結構的設計中，要求構件盡可能輕且不損失強度是對設計人員的最大挑戰。這一要求必然導致需利用穩定的薄蒙皮結構承受拉伸載荷和壓縮載荷，以及剪切、扭轉、彎曲載荷的耦合作用。在保證強度、剛度的同時，還要求所設計的薄壁結構在承受拉、壓及剪切載荷的綜合作用下不失穩。過去傳統的飛機結構設計方法仍在一些范圍內使用，通過用長桁和肋/框組成縱、橫向加強件來提高板的穩定性。實際上，某些次結構也可以使用夾層結構設計來滿足強度、剛度要求，例如蒙皮、艙門、口蓋和機身整流罩等。提高結構比剛度的有效結構形式之一是夾層結構，復合材料夾層結構具有重量輕、強度高、剛度好，耐熱、吸聲隔音、抗沖擊、耐疲勞等特點，已被廣泛應用于航空航天領域。

復合材料蜂窩夾芯板是由兩塊高強度的上下蒙皮和填充其中的夾芯所組成。通過粘接劑將上下蒙皮與蜂窩芯結成為整體剛性結構。當夾芯板承受彎曲載荷時，上蒙皮被拉伸，下蒙皮被壓縮，蜂窩芯傳遞剪切力。從力學角度分析，它與工字梁很相似，面材相當于工字梁的翼緣，蜂窩芯相當于工字梁的腹板。其不同的是芯材與面板不是同一種性質材料，芯材是分散的，而不是集中在狹腹板上。由于輕質夾芯的厚度比面板高出幾倍，剖面的慣性矩隨之成四方次比增大，且面板有夾芯的支持不易失穩。面板可以很薄，與實心相比要輕得多且剛性大，減重效果極為明顯，是一種高效結構材料。

設計時，對于面板考慮的主要因素是材料的強度和剛度，而對于芯材，考慮的主要因素是最大幅度的減輕重量。在飛機結構中芯材通常使用鋁蜂窩、泡沫或蜂窩。鋁蜂窩或蜂窩具有壓縮模量高和重量輕的優點，它們是飛機結構廣泛使用的夾芯材料，通常與碳纖維、玻璃纖維預浸料一起使用。復合材料夾層結構的力學、隔音、隔熱、抗沖擊性能好，且具有減振、透微波、可設計性強等優點，目前已經被廣泛應用。特別是航空航天領域，蜂窩夾層結構以其優越的性能成為該領域不可缺少的結構材料之一。蜂窩夾層結構復合材料的性能主要由蒙皮和蜂窩芯材料的性能所決定。常見的結構有襟翼、縫翼、擾流板、升降舵、副翼、方向舵、起落架艙門、客貨倉地板、機身整流罩、翼尖整流罩等。盡管蜂窩夾層結構在性能上比金屬鈑金結構有突出的優點，但是這些結構在飛機營運過程中由于各種原因會產生損壞，而蜂窩夾芯材料在使用過程中需要高昂的維護修理費用。例如，在某些情況下如果面板出現裂紋和孔隙時，水和水汽就很容易地進入蜂窩。在低溫情況下，進入蜂窩孔中的水被冰凍以后會發生膨脹，將破壞鄰近的蜂窩孔格的粘結，這就降低了夾層結構的性能而必須進行修理。

根據國外文獻報道，20年內收集的蜂窩雷達罩維修記錄表明，大約85％蜂窩雷達罩因為蜂窩進水原因需要維修，大多數航空公司證實波音737飛機蜂窩雷達罩的平均無故障維修使用時間少于2年。因而，如何有效地對這些結構進行修理也就顯得十分重要。蜂窩夾心結構修理最重要的工作之一，就是要保證蜂窩芯與蒙皮之間要無縫隙地緊緊貼在一起，如果間隙過大，將會在它們之間產生弱粘接。嚴重的甚至會分層，嚴重影響修理質量，直接對飛行安全產生極其不利的影響。目前國內外大型的MRO(即：Maintenance維護、Repair維修、Operation運行，通常包括飛機產品制造和修理行業，以及獨立的或隸屬于企業的研究設計單位、試驗基地和管理機構等)普遍仍然都是采用手工打磨的方式或者直接從生產廠家購買原裝蜂窩芯進行更換，這種方式顯然不能滿足越來越多的蜂窩夾芯結構修理的要求。