本發(fā)明屬于蜂窩結(jié)構(gòu)加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

蜂窩結(jié)構(gòu)是一種有多邊單元通過(guò)鏡像和陣列形成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。目前工業(yè)上生產(chǎn)和使用的蜂窩多為六邊形蜂窩，其它的包括矩形過(guò)拉伸蜂窩、單向柔性蜂窩等，這類蜂窩結(jié)構(gòu)主要是作為支撐，被用在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中，具有良好的比強(qiáng)度和比剛度，其主要制造方法有成形法和拉伸法，而傳統(tǒng)的成形法和拉伸法只適用于具有簡(jiǎn)單網(wǎng)格形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)加工。

如圖1所示，零泊松比柔性蜂窩是一種具有較大變形能力的柔性蜂窩結(jié)構(gòu)，具有特殊的網(wǎng)格形狀，其胞元是一種具有兩直壁面11和三段斜壁面12的多邊結(jié)構(gòu)，如圖2所示，采用拉伸法無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而采用傳統(tǒng)的齒輪成形方法也存在齒形復(fù)雜，成形質(zhì)量差等缺陷，且齒輪成形并不適用于薄壁材料加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備，用于解決目前在制造柔性蜂窩時(shí)，無(wú)法采用拉伸法，也無(wú)法發(fā)用成形法制成，因此提出一種設(shè)備，可以采用成形法制成柔性蜂窩的單層芯材。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備，所述零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備包括

滾壓帶，所述滾壓帶為兩個(gè)且相對(duì)布置形成同步帶，所述滾壓帶具有內(nèi)齒與外齒，外齒用于擠壓箔板材料使得箔片成型；

主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的外徑設(shè)有傳動(dòng)齒，傳動(dòng)齒與內(nèi)齒的齒形相匹配，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪均設(shè)置于滾壓帶內(nèi)用于支撐滾壓帶；

輥壓輪，所述輥壓輪外徑設(shè)有輥壓齒，輥壓齒與內(nèi)齒相匹配，輥壓輪設(shè)置于滾壓帶內(nèi)用于提供輥壓成型的壓力；

送料機(jī)構(gòu)，所述送料機(jī)構(gòu)用于將箔板材料從同步帶的一端送入，通過(guò)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾壓帶移動(dòng)從而帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以及輥壓輪的作用下使得箔板材料從同步帶的另一端輸出后形成柔性蜂窩所需的單層芯材。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述主動(dòng)輪設(shè)置于同步帶的輸出端，從動(dòng)輪設(shè)置于同步帶的送入端。

本發(fā)明優(yōu)選的是，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的外徑尺寸相同。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述輥壓輪分布于兩側(cè)的滾壓帶內(nèi)，每側(cè)的輥壓輪數(shù)量均為多個(gè)形成輥壓輪組。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述輥壓輪的外徑尺寸小于主動(dòng)輪/從動(dòng)輪的外徑尺寸。

本發(fā)明優(yōu)選的是，在同步帶的送入端設(shè)有一定角度的送入口。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述角度的頂點(diǎn)位于滾壓帶的中間部位，所述頂點(diǎn)與送入口之間的距離為輥壓漸進(jìn)區(qū)，所述頂點(diǎn)與輸出口之間的距離為成形區(qū)，輥壓輪設(shè)置于成形區(qū)。

本發(fā)明優(yōu)選的是，其還包括支持裝置，所述支持裝置包括前支腳、中支腳和后支腳，前支腳與從動(dòng)輪連接為從動(dòng)輪提供支持力，后支腳與主動(dòng)輪連接為主動(dòng)輪提供支持力，中支腳與輥壓輪連接為輥壓輪提供支持力。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述前支腳的高度能夠調(diào)節(jié)，使得連接于前支腳的同步帶內(nèi)的從動(dòng)輪之間的距離能夠調(diào)節(jié)；后支腳的高度能夠調(diào)節(jié)，使得連接于后支腳的同步帶內(nèi)的主動(dòng)輪之間的距離能夠調(diào)節(jié)；中支腳的高度能夠調(diào)節(jié)，使得連接于中支腳的同步帶內(nèi)的輥壓輪之間的距離能夠調(diào)節(jié)。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述滾壓帶由橡膠材料制成。

本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備采用可調(diào)式漸進(jìn)輥壓設(shè)備，其對(duì)箔板材料的輥壓成形過(guò)程是漸進(jìn)的，避免了齒輪直接輥壓產(chǎn)生的壓痕、弧彎、扭曲、寬向彎曲等質(zhì)量問(wèn)題，具有成形穩(wěn)定、工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)輥壓輪可以適應(yīng)不同尺寸的該類異形網(wǎng)格蜂窩的制造。

附圖說(shuō)明

此處的附圖被并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1為零泊松比柔性蜂窩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為零泊松比柔性蜂窩胞元示意圖。

圖3為本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備。

圖4為本發(fā)明的滾壓帶示意圖。

圖5為圖4中的滾壓帶放大圖。

圖6為本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖。

圖7為采用本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備制成的單層零泊松比柔性蜂窩圖。

圖8為本發(fā)明中單層零泊松比柔性蜂窩疊加示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-直壁面，2-斜壁面；10-滾壓帶，11-同步帶，12-內(nèi)齒，13-外齒，14-送入口，15-輸出口，20-主動(dòng)輪，30-從動(dòng)輪，40-輥壓輪，50-送料機(jī)構(gòu)，60-支撐裝置，61-前支腳，62-后支腳。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。

如圖1所示為零泊松比柔性蜂窩結(jié)構(gòu)示意圖，柔性蜂窩結(jié)構(gòu)具有較好的壓縮比，但是制作這樣的柔性蜂窩結(jié)構(gòu)無(wú)法采用拉伸法進(jìn)行拉伸，因此只能采用成形法將柔性蜂窩制作成單層芯材之后膠結(jié)而成。如圖2所示為圖1中的柔性蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)細(xì)胞元，從圖中可以看到，每個(gè)細(xì)胞元均由兩層的芯材粘接而成，從單層芯材而言，其具有兩個(gè)直壁面1以及三個(gè)斜壁面2，在粘接時(shí)先粘接了一處的直壁面之后，第三層的芯材相應(yīng)的直壁面在與此細(xì)胞元中間位置的直壁面粘接，最終可形成柔性蜂窩結(jié)構(gòu)。為了制作單層芯材，本發(fā)明特發(fā)明了零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備。

如圖3所示即為本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備，通過(guò)用嚙合的特殊齒形同步帶將箔板材料輥壓成柔性蜂窩單層芯材，然后疊層膠接形成柔性蜂窩結(jié)構(gòu)，其主要包括滾壓帶10、主動(dòng)輪20和從動(dòng)輪30、輥壓輪40和送料機(jī)構(gòu)50。

滾壓帶10為兩個(gè)且相對(duì)布置形成同步帶11，滾壓帶10具有內(nèi)齒12與外齒13，外齒13用于擠壓箔板材料使得箔片成型。在本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)雙面特殊齒形的同步帶進(jìn)行設(shè)計(jì)以達(dá)到成型的目的，雙面特殊齒形的同步帶采用橡膠帶制成，內(nèi)含紡織層以提高沿同步帶長(zhǎng)度方向的剛度，避免繃緊后外齒形狀失真，同步帶11的內(nèi)、外兩面均有齒形，內(nèi)齒12為普通齒形，用于與齒輪(在本發(fā)明中包括主動(dòng)輪20、從動(dòng)輪30和輥壓輪40)嚙合；外齒13為柔性蜂窩單層芯材的形狀，可參見(jiàn)上述的圖2及圖4、圖5所示。

參見(jiàn)圖6所示，主動(dòng)輪20和從動(dòng)輪30的外徑設(shè)有傳動(dòng)齒，傳動(dòng)齒與內(nèi)齒12的齒形相匹配，主動(dòng)輪20和從動(dòng)輪30均設(shè)置于滾壓帶10內(nèi)可以用于支撐滾壓帶10。輥壓輪40的外徑設(shè)有輥壓齒，輥壓齒也與內(nèi)齒12相匹配，輥壓輪40設(shè)置于滾壓帶10內(nèi)主要用于為箔板材料成型提供輥壓的壓力。

送料機(jī)構(gòu)50用于將箔板材料從同步帶11的一端送入，通過(guò)主動(dòng)輪20的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾壓帶10移動(dòng)從而帶動(dòng)從動(dòng)輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，以及輥壓輪40的作用下使得箔板材料從同步帶的另一端輸出后形成柔性蜂窩所需的單層芯材。

在本發(fā)明中，主動(dòng)輪20設(shè)置于同步帶11的輸出端，從動(dòng)輪30設(shè)置于同步帶11的送入端。

在本發(fā)明中，主動(dòng)輪20與從動(dòng)輪30的外徑尺寸相同，這樣形成的滾壓帶10的兩個(gè)面為平行結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明中，輥壓輪40分布于同步帶11兩側(cè)的滾壓帶10內(nèi)，每側(cè)的輥壓輪40的數(shù)量均為多個(gè)以便形成輥壓輪組，輥壓輪組較單個(gè)輥壓輪10可使得輥壓之后的箔板材料成型效果更佳。

在本發(fā)明中，輥壓輪40的外徑尺寸小于主動(dòng)輪/從動(dòng)輪的外徑尺寸，以便放于由主/從動(dòng)輪撐起的滾壓帶10內(nèi)，并且較小的輥壓輪10可以放置多個(gè)，以實(shí)現(xiàn)前述的目的。

在本發(fā)明中，在同步帶11的送入端設(shè)有一定角度的送入口14，一定角度的送入口14不僅使得箔板材料的送入更加方便，還可以形成材料的輥壓漸進(jìn)區(qū)。不過(guò)需要注意的是，一定角度θ的度數(shù)不易太大，優(yōu)選為小于等于30度角。

在本發(fā)明中，角度θ的頂點(diǎn)靠近滾壓帶10的中間部位，可以適當(dāng)向送入口14或輸出口15移動(dòng)些位置。頂點(diǎn)與送入口14之間的距離為輥壓漸進(jìn)區(qū)，滾壓漸進(jìn)區(qū)的設(shè)置可以使對(duì)箔板材料的擠壓不是立即的，而是訓(xùn)訓(xùn)漸進(jìn)的過(guò)程，這樣可使箔板材料不至于破環(huán)。頂點(diǎn)與輸出口15之間的距離為成形區(qū)，輥壓輪40設(shè)置于成形區(qū)，成形區(qū)是箔板材料的受主要壓力的地方。

此外，參見(jiàn)圖6，本發(fā)明中中還包括支持裝置60，支持裝置60包括前支腳61、中支腳和后支腳62，前支腳61與從動(dòng)輪30連接為從動(dòng)輪30提供支持力，后支腳62與主動(dòng)輪20連接為主動(dòng)輪20提供支持力，中支腳(圖中未畫(huà)出)與輥壓輪40連接為輥壓輪40提供支持力。

前支腳61的高度能夠調(diào)節(jié)，使得連接于前支腳的同步帶內(nèi)的從動(dòng)輪30之間的距離能夠調(diào)節(jié)；后支腳62的高度能夠調(diào)節(jié)，使得連接于后支腳20的同步帶內(nèi)的主動(dòng)輪20之間的距離能夠調(diào)節(jié)；中支腳的高度能夠調(diào)節(jié)，使得連接于中支腳的同步帶內(nèi)的輥壓輪40之間的距離能夠調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備的傳動(dòng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。需要理解的是，在本發(fā)明中的主動(dòng)輪20采用同步機(jī)構(gòu)或者同步雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，保證同步帶11的進(jìn)給速度，從動(dòng)輪30和輥壓輪40可以不設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，僅依靠?jī)?nèi)齒12進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)輪20和從動(dòng)輪30均設(shè)置有輪間距調(diào)節(jié)功能的支腳上，以適應(yīng)不同尺寸的柔性蜂窩的加工。

加工時(shí)，先將經(jīng)過(guò)表面處理的箔板材料裁成指定寬度，將其一段從送入口14送入。開(kāi)動(dòng)機(jī)器，主動(dòng)輪20帶動(dòng)同步帶11轉(zhuǎn)動(dòng)，箔板材料被卷入零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備。輥壓成形過(guò)程分為兩個(gè)區(qū)域：輥壓漸進(jìn)區(qū)a1和成形區(qū)a2，兩區(qū)以第一個(gè)輥壓輪40為界。

首先是輥壓漸進(jìn)區(qū)，這一區(qū)域內(nèi)上下同步帶之間成一夾角，當(dāng)鋁箔從送入口14進(jìn)入輥壓區(qū)時(shí)，同步帶11的外齒13齒尖開(kāi)始對(duì)箔板材料進(jìn)行擠壓，但并未完全嚙合。隨著箔板材料進(jìn)給，嚙合程度越來(lái)越大，到輥壓輪組處完全嚙合。

其次是成形區(qū)，這一區(qū)域內(nèi)上下同步帶之間完全嚙合，并由輥壓輪組提供夾緊力，進(jìn)一步將箔板材料壓成所需的形狀。最終成形好的柔性蜂窩單層芯材從輸出口15傳出，傳出的柔性蜂窩單層芯材如圖7所示。

最后，對(duì)成形后的柔性蜂窩單層芯材的直壁外側(cè)面涂膠，將涂膠后的單層芯材堆疊，進(jìn)行膠接固化后形成蜂窩結(jié)構(gòu)，如圖6所示。

需要理解的是，為了制作出如圖7所示的柔性蜂窩單層芯材，在本發(fā)明中的零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備的各個(gè)零部件的參數(shù)可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以適應(yīng)需要制作的柔性蜂窩的結(jié)構(gòu)尺寸。下面以圖1所示的柔性蜂窩參數(shù)(α＝40°，β＝28°，l＝2mm，t＝0.05mm，l＝300mm，w＝600mm，h＝300mm)的零泊松比柔性鋁蜂窩為例，介紹零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備的安裝及制造過(guò)程。

1、零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備的調(diào)整

零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備包括滾壓帶10、主動(dòng)輪20、從動(dòng)輪30、輥壓輪40和送料機(jī)構(gòu)60等，各部件均為可拆卸結(jié)構(gòu)，方便不同參數(shù)同步帶的安裝。

加工前，先取下各主動(dòng)輪20、從動(dòng)輪30及輥壓輪組，將同步帶11套入后分別安裝各輪，并調(diào)節(jié)好輪間距，使得輥壓輪組壓緊時(shí)，同步帶11處于繃緊狀態(tài)。調(diào)節(jié)從動(dòng)輪30間距使得送入口14處上、下齒完全不嚙合，壓緊兩輥壓輪組。

本例中主動(dòng)輪20和從動(dòng)輪30的尺寸為有效輪寬300mm。

加工時(shí)，先將經(jīng)過(guò)表面處理并烘干的鋁箔裁成300mm寬度，將其一端從送入口14送進(jìn)。開(kāi)動(dòng)機(jī)器，主動(dòng)輪20帶動(dòng)同步11帶轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁箔被卷入輥壓。輥壓過(guò)程分為兩個(gè)區(qū)域：輥壓漸進(jìn)區(qū)a1和成形區(qū)a2。

在輥壓漸進(jìn)a1區(qū)，上下同步帶之間成一夾角θ，當(dāng)鋁箔從送入口14進(jìn)入輥壓區(qū)時(shí)，同步帶11的外齒13齒尖開(kāi)始對(duì)鋁箔進(jìn)行擠壓，隨著鋁箔進(jìn)給，嚙合程度越來(lái)越大，直到輥壓輪處完全嚙合。

輥壓漸進(jìn)區(qū)a1包含m＝15個(gè)胞元長(zhǎng)度，胞元長(zhǎng)寬為：

x＝l(4cosα-2sinβ)＝4.25mm

y＝l(2+4sinα+2cosβ)＝12.674mm

由此

在成形區(qū)a2，上、下同步帶之間完全嚙合，并由輪間距為3y的輥壓輪組提供夾緊力，經(jīng)過(guò)n＝15個(gè)胞元長(zhǎng)度的完全嚙合，進(jìn)一步將鋁箔壓成所需的形狀。最終成形好的柔性蜂窩單層芯材從輸出口15產(chǎn)出。

2、同步帶11的雙面特殊齒形尺寸參數(shù)

需要制造的柔性蜂窩使用鋁箔為材料，且其胞元形狀為三段斜壁式，因此需設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)尺寸形狀的雙面特殊齒形同步帶。同步帶11采用橡膠帶制成，含有紡織層提高拉伸剛度，其內(nèi)齒12為普通齒形，與齒輪嚙合作為傳動(dòng)；外齒13為柔性蜂窩單層芯材的形狀，其參數(shù)為α＝40°，β＝28°，l＝2mm。按照漸進(jìn)成形所需的輥壓行程，設(shè)計(jì)的同步帶周長(zhǎng)需達(dá)到：

c＝2(m+n)y+2πφ＝1012mm

按c/y取整數(shù)部分加1為同步帶11的外齒胞元數(shù)，設(shè)計(jì)的同步帶外齒胞元數(shù)為80，其寬度為300mm。

3、對(duì)成形后的柔性蜂窩單層芯材進(jìn)行疊層膠接固化成形。

對(duì)柔性蜂窩單層芯材的直壁外側(cè)面涂膠，將涂膠后的單層芯材堆疊，進(jìn)行固化后形成蜂窩結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設(shè)備采用可調(diào)式漸進(jìn)輥壓設(shè)備，其對(duì)箔板材料的輥壓成形過(guò)程是漸進(jìn)的，避免了齒輪直接輥壓產(chǎn)生的壓痕、弧彎、扭曲、寬向彎曲等質(zhì)量問(wèn)題，具有成形穩(wěn)定、工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)輥壓輪可以適應(yīng)不同尺寸的該類異形網(wǎng)格蜂窩的制造。

以上，僅為本發(fā)明的最優(yōu)具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。