[发明专利]一种连续制造折叠芯材的装置和方法

说明书

本发明涉及一种连续制造折叠芯材的装置和方法，所述装置包括沿芯材行进方向依次布置的多组压合组件，每组压合组件包括沿竖直方向间隔设置的两个成型滚轮(13)，以及连接所述成型滚轮(13)并使得两个成型滚轮(13)之间压合间隙可调整的间隙调节单元，所述的两个成型滚轮(13)还连接同步驱动单元，并使得工作时，两个成型滚轮(13)的转速相同，方向相反。与现有技术相比，本发明利用几组带有所需制成折叠芯材表面折纹图案的成型滚轮，对送入装置的原材料进行由浅至深的分步压制，逐渐成型出所需的折叠芯材，制备方法实用性强，设备的结构简单，易于推广，可实现连续规模化生产。

技术领域

本发明涉及成型设备和工艺领域，尤其是涉及一种连续制造折叠芯材的装置和方法。

背景技术

折叠芯材的夹层结构作为一种基于折纸原理的先进夹层结构，具有与蜂窝夹层结构可比拟的综合性能，同时又可克服蜂窝夹层结构中常见的因冷凝水在封闭单元中累积而导致性能下降的缺点，在工程应用中具有无限的发展潜力与空间。因此，折叠芯材夹层结构已作一种高效轻质的新型复合材料结构在工程中已有着十分广泛的应用，例如，欧洲空中客车公司的VeSCo计划就是将折叠芯材夹层结构作为下一代飞机的机身主要材料。

折叠芯材的制造技术是这种新型结构在研究阶段以及工业应用前必须解决的一个重要问题。目前，这种芯材的制造技术主要有以下几种。一种是模具压折法(如KhaliulinV I,Dvoyeglazov I V.On technological problems of fabrication of reliefdesigns by isometric transformation of thin sheet[J].Transactions of NanjingUniversity of Aeronautics and Astronautics,2001,18(1):11-1)，在该方法中，试验件的平面折纹均为刚性折叠，即可以完全展平，因此每对模具借助外力，可将材料从平面状态完全压折形成折叠芯材，模具可以是由金属片体组合形成可以是胶膜粘接形成的刚性结构。Zakirov等人将这种方法进行改进并制作得到了具有拟合单曲率曲面特性的折叠芯材(参见Zakirov I M,Alekseyev K A.Shaping of folded single-curvature cores[C].Proceedings of the All-Union Scientific-Practical Conference on AerospaceTechnologies and Equipment,Kazan,Russia.2004:5-9.)。此外，Schenk等人设计了一种冷空气压力差折叠金属板材的方法，通过预先将待折叠的金属板刻上折痕并放置于折叠形状胎架上，使用真空袋抽真空的方法，得到最终折叠好的芯材(参见Schenk M,Allwood JM,Guest S D.Cold gas-pressure folding of Miura-ori sheets[C].Proceedings ofthe 10th International Conference on Technology of Plasticity(ICTP 2011),Aachen,Germany.2011:25-30)。不过上述的方法均存在只适用于固定折纹且规模较小的芯材制造，并存在开模成本过高的问题。还有一种制造方法是以我国专利文献号为CN201310611487中上海交通大学为代表的模块化制造方法，这种方法中通过将一个主模子单元固定到底板上，并将预浸料涂敷于主模子单元的波纹状上表面；然后通过底板下方设置抽气机对主模子单元的抽气口进行抽气，从而将预浸料吸附在主模子单元的上表面；再将一个副模子单元按在该主模子单元的上方，从而压实并固定预浸料已折叠部分，即制成一个重复单元；最后重复上述步骤，直至达到所需的折叠芯材的面积，然后将预浸料连同主、副模子单元一同进行固化来得到折叠芯材。该方法适用于具有复杂几何形状的折叠芯材，并可实现任意面积折叠芯材的制造，不过也存在受限于固化条件以及模子制造成本高和模子承受不住有些预浸料固化温度等的限制。

发明内容