一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法

摘要

本发明公开了一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法，其特征在于具有如下步骤：S1、对待处理的铝蜂窝进行固定，且待处理的铝蜂窝孔格端面朝上；S2、确定高频冲击工具与待处理的铝蜂窝孔格端面的初始相对位置，确定加工路径；S3、高频冲击工具沿所述加工路径运动，并对加工路径上的待处理的铝蜂窝孔格端面进行高频冲击处理，获得经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面。经本发明方法处理后的铝蜂窝，其孔格端面面积变大，端面附近蜂窝壁宽度增加，有效粘接面积增大，粘接强度提高，进而提高铝蜂窝结构件力学性能。此外，本发明还具有粘接强度可控性高和清洁环保的优点。

权利要求

1.一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法，其特征在于具有如下步骤：S1、对待处理的铝蜂窝进行固定，且待处理的铝蜂窝孔格端面朝上；

S2、确定高频冲击工具与待处理的铝蜂窝孔格端面的初始相对位置，确定加工路径；

S3、高频冲击工具沿所述加工路径运动，并对加工路径上的待处理的铝蜂窝孔格端面进行高频冲击处理，获得经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面；

所述高频冲击工具包括用于高频冲击处理待处理的铝蜂窝孔格端面的冲击面，所述冲击面为平面或曲面；

所述步骤S2中，确定高频冲击工具与待处理的铝蜂窝孔格端面的初始相对位置时，所述高频冲击工具不振动，所述冲击面的最低点与铝蜂窝的孔格端面的距离小于等于所述高频冲击工具的振幅的一半；

所述步骤S3中，高频冲击处理时，所述冲击面的冲击方向始终与待处理的铝蜂窝孔格端面保持垂直，所述加工路径应保证所述高频冲击工具在不振动时，所述冲击面的最低点与待处理的铝蜂窝孔格端面之间的距离保持不变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高频冲击工具能产生频率在15kHz以上的振动且振幅为20μm-50μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加工路径应保证所述冲击面能够冲击到待处理的铝蜂窝的所有孔格端面；所述步骤S1中对待处理的铝蜂窝进行固定的方法包括：冰固持法，电磁吸附法或双面胶粘接法，或用单面胶粘接铝蜂窝后再通过真空吸盘吸附固定。

说明书

一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及加工技术领域，具体地说是一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法。

背景技术

[0002] 目前，由铝蜂窝制备的夹层结构件在航空航天领域应用广泛，如卫星的整流罩，飞机的舱门、地板等。夹层结构件的制作过程主要包括：按照不同形状设计要求，对铝蜂窝进行加工；并将粘接胶膜的复合材料或者铝合金蒙皮与铝蜂窝进行粘接配合，在高温环境下使胶膜融化，胶液流到铝蜂窝的孔格端面和侧壁上；最后胶液固化，粘接完成。因为铝蜂窝与蒙皮的粘接质量对夹层结构件的性能有较大影响，同时铝蜂窝壁厚多为0.03mm～0.1mm，铝蜂窝孔格端面有效粘接面积只占粘接配合面面积的7％左右，导致粘接质量难以保证。因此需要一种能够增大铝蜂窝孔格端面有效粘接面积的铝蜂窝处理方法。

发明内容

[0003] 根据上述提出的技术问题，提供一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法。本发明采用对铝蜂窝孔格端面进行高频冲击的方法，使铝蜂窝孔格端面产生均匀的塑性变形，进而增大铝蜂窝孔格端面的有效粘接面积。经处理的铝蜂窝孔格端面面积变大，端面附近蜂窝壁宽度增加，铝蜂窝的有效粘接面积增大，粘接强度提高，进而提高铝蜂窝结构件力学性能。

[0004] 本发明采用的技术手段如下：

[0005] 一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法，具有如下步骤：

[0006] S1、对待处理的铝蜂窝进行固定，且待处理的铝蜂窝孔格端面朝上；

[0007] S2、确定高频冲击工具与待处理的铝蜂窝孔格端面的初始相对位置，确定加工路径；

[0008] S3、高频冲击工具沿所述加工路径运动，并对加工路径上的待处理的铝蜂窝孔格端面进行高频冲击处理，获得经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面。

[0009] 所述经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面的面积变大，端面附近的蜂窝壁宽度增加。

[0010] 所述高频冲击工具能产生频率在15kHz以上的振动且振幅为20μm-50μm。若振幅小于20μm，则无法达到理想的冲击效果，若振幅大于50μm，则容易产生蜂窝壁撕裂、压溃变形等表面缺陷。振幅越大，进给速度越低，则冲击效果越好，经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面的面积增加量越大。反之，振幅越小，进给速度越快，经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面的面积增加量越小。

[0011] 所述高频冲击工具包括用于高频冲击处理待处理的铝蜂窝孔格端面的冲击面，所述冲击面为平面或曲面；

[0012] 所述步骤S2中，确定高频冲击工具与待处理的铝蜂窝孔格端面的初始相对位置时，所述高频冲击工具不振动，所述冲击面的最低点与铝蜂窝的孔格端面的距离小于等于所述高频冲击工具的振幅的一半。

[0013] 应根据待处理的铝蜂窝孔格端面的面形选择相应形状的冲击面。待处理的铝蜂窝孔格端面为大面积平面时，使用冲击面为平面的冲击工具，提高处理效率；待处理的铝蜂窝孔格端面为复杂曲面时，使用冲击面为曲面的冲击工具，保证面形精度。

[0014] 所述步骤S3中，高频冲击处理时，所述冲击面的冲击方向始终与待处理的铝蜂窝孔格端面保持垂直，所述加工路径应保证所述高频冲击工具在不振动时，所述冲击面的最低点与待处理的铝蜂窝孔格端面之间的距离保持不变。

[0015] 所述加工路径应保证所述冲击面能够冲击到待处理的铝蜂窝的所有孔格端面；所述步骤S1中对待处理的铝蜂窝进行固定的方法包括：冰固持法，电磁吸附法或双面胶粘接法，或用单面胶粘接铝蜂窝后再通过真空吸盘吸附固定。可通过激光传感器扫描、超声测量等非接触式方法或接触式测量方法获得待处理的铝蜂窝孔格端面的面形数据。对于加工表面为平面或简单曲面的待处理的铝蜂窝，可在平面或简单曲面加工完成时，将加工刀具换为高频冲击工具，沿原加工路径直接进行高频冲击处理；对于面形较复杂的沟槽、倒角等，需要对其面形进行测量后重新加工路径与工序。

[0016] 以高频冲击处理平面为例，可让所述高频冲击工具从待处理的铝蜂窝的中心开始沿“回”字形路线由内向外扫描运动，或从待处理的铝蜂窝的一边或一角开始沿“之”字形路线做扫描运动，直至完成全部表面的高频冲击处理。

[0017] 所述经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面具有如下特点：铝蜂窝孔格端面被冲击部分的材料发生塑性变形，端面面积变大，端面附近蜂窝壁宽度增加，其截面如图3中C部所示，而未经高频冲击处理的蜂窝壁截面如图3中B部所示。被冲击部分的铝蜂窝孔格端面面积变大，端面上有均匀的微细沟槽和凹坑，使铝蜂窝孔格端面有效粘接面积进一步增大，端面附近蜂窝壁截面形成圆弧角。高频冲击处理后，铝蜂窝孔格端面的弹性、塑性和抗疲劳强度都有所提高。

[0018] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0019] 1.增大有效粘接面积。铝蜂窝经高频冲击处理后，孔格端面面积和侧壁面积都有所增大，蜂窝壁与胶液接触的表面积增大，胶液融化后沿侧壁圆弧面流下直至包络住整个圆弧面，形成的胶瘤形状更规则，体积更大，如图5所示，这些胶瘤不但提供粘接力，还提供垂直于侧壁圆弧面的支持力，进而从整体上增大粘接力。

[0020] 2.改善铝蜂窝孔格端面处材料的力学性能。高频冲击使铝蜂窝孔格端面处材料产生塑性变形，晶粒细化，表层部分材料的弹性、塑性和抗疲劳强度都有所提高。

[0021] 3.提高夹层结构件力学性能。铝蜂窝孔格端面附近蜂窝壁宽度增大可以提高粘接强度，提高蜂窝壁的抗拉性能和抗剪性能；局部壁宽度增大的同时铝蜂窝的平压强度随之增大，使结构件的抗压性能也得到提升。

[0022] 4.粘接强度可控性高。本发明通过改变进给速度和冲击振幅可以控制单位时间内对同一区域铝蜂窝孔格端面的冲击次数和冲击深度，进而可以定量地控制经高频冲击处理后铝蜂窝孔格端面附近的蜂窝壁宽度。因此可以控制蜂窝壁与胶液的粘接面积，制作具有不同粘接强度的夹层结构件。

[0023] 5.清洁环保。本发明方法不需使用切削液，处理过程中也不会产生切屑、粉尘等废弃物，不会对环境造成污染。

[0024] 基于上述理由本发明可在加工技术等领域广泛推广

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1是本发明的具体实施方式中一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法示意图，其中，1-进给机构，2-高频冲击工具，3-经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面，4-待处理的铝蜂窝，5-夹具，V为进给速度，N为高频冲击振动。

[0027] 图2是本发明的具体实施方式中“回”字形加工路径示意图。

[0028] 图3是图2中A-A向截面图以及蜂窝壁的放大图，其中，B部为未经高频冲击处理的双层蜂窝壁，C部为经高频冲击处理的双层蜂窝壁。

[0029] 图4是本发明的具体实施方式中铝蜂窝未处理孔格端面的蜂窝壁与已处理孔格端面蜂窝壁的俯视图，其中上半部分为未处理孔格端面的蜂窝壁，下半部分为已处理孔格端面的蜂窝壁。

[0030] 图5是本发明的具体实施方式中未处理的蜂窝壁和已处理的蜂窝壁分别与蒙皮粘接的对比示意图，其中6是蒙皮，7是未处理的蜂窝壁与蒙皮粘接时形成的胶瘤，8是未处理的蜂窝壁，9是已处理的蜂窝壁，10是已处理的蜂窝壁与蒙皮粘接时形成的胶瘤。

具体实施方式

[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 如图1-图5所示，一种铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理方法，具有如下步骤：

[0033] S1、对待处理的铝蜂窝4进行固定，且待处理的铝蜂窝4孔格端面朝上；

[0034] S2、确定高频冲击工具2与待处理的铝蜂窝4孔格端面的初始相对位置，确定加工路径；

[0035] S3、高频冲击工具2沿所述加工路径运动，并对加工路径上的待处理的铝蜂窝4孔格端面进行高频冲击处理，获得经高频冲击处理的铝蜂窝孔格端面3。

[0036] 所述步骤S1中，使用双面胶粘接法将待处理的铝蜂窝4的非加工面固定在夹具5上，将高频冲击工具2固定在进给机构1上。

[0037] 通过激光传感器扫描出待处理的铝蜂窝4孔格端面的面形数据，将数据传入到计算机中，再结合当前所使用的高频冲击工具2的型号生成加工路径程序。将加工路径程序导入到数控中心，由进给机构1带动高频冲击工具2沿着生成的加工路径对待处理的铝蜂窝4孔格端面进行高频冲击处理。

[0038] 所述步骤S2中，进给机构1带动高频冲击工具2运动进行对刀，确定高频冲击工具2与待处理的铝蜂窝4孔格端面的初始相对位置，所述高频冲击工具2的冲击面为平面，对该表面的空间位置进行调整，将其中心移动至待处理的铝蜂窝4的待处理孔格端面中心处。当冲击面与待处理的铝蜂窝4的待处理孔格端面距离小于20μm时，停止对刀。保持高频冲击工具2的纵向位置不变并使其回到加工路径起始位置，使高频冲击工具2开始振动，将其冲击频率调至20kHz，待其振幅稳定在40μm后即可进行冲击处理。

[0039] 所述步骤S3中，所述加工路径应使高频冲击工具2从待处理的铝蜂窝4的中心开始进行高频冲击处理，且沿图2中虚线所示的“回”字形轨迹由内向外运动，直至完成全部铝蜂窝孔格端面的高频冲击处理工作。待处理的铝蜂窝4中心部分刚度最高，优先进行处理，经高频冲击处理后的蜂窝壁刚度增强，可以为后处理的蜂窝壁提供支撑，减小变形，外围蜂窝壁刚度最弱，最后进行冲击处理。

[0040] 图5为未处理蜂窝壁8和已处理蜂窝壁9分别与蒙皮6粘接的对比示意图。已处理蜂窝壁9与蒙皮6粘接时形成的胶瘤10比未处理蜂窝壁8与蒙皮6粘接时形成的胶瘤7的形状更规则，进而从整体上增大粘接力。

[0041] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。