申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2024-03-13

公开（公告）日：2024-05-14

公开（公告）号：CN118024633A

主分类号：B29C73/10

分类号：B29C73/10;B29C73/12;B29L31/08

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.31#实质审查的生效;2024.05.14#公开

摘要：本发明公开了一种基于多球面砧座的热塑复材超声修复热固复材装置与方法，本发明属于超声修复技术领域，解决现有超声修复过程超声能量分散的问题。本发明提出的多球面砧座辅助超声修复装置，在不使用导能筋情况下仍能实现待修复工件与补片的高质高效连接，由于砧座表面为球形，修复过程待修复工件与补片连接界面处产生应力应变且集中，这有利于超声能量的集中。此外，多球面砧座包括一个半径可调的主球面砧座和六个大小相等的副球面砧座，副球面砧座可绕旋转轴360°旋转，且转速、方向及位置可实时调控。本发明能使超声能量集中于所需区域，保证修复区域温度分布均匀，解决了传统超声连接界面温度场分布不均的问题，实现待修复工件高质量修复。

主权项：1.一种基于多球面砧座的热塑复材超声修复热固复材装置与方法，其特征在于：包括中央控制系统、三维扫描装置、超声连接系统、待修复工件、多球面砧座装置、球面砧座旋转装置、监测与反馈系统；所述一种基于多球面砧座的热塑复材超声修复热固复材装置，其整体结构特征为中央控制系统通过通讯电缆分别与三维扫描装置、监测与反馈系统、超声连接系统、球面砧座旋转装置相连；多球面砧座装置包括一个球面半径可调控的主球面砧座和六个副球面砧座，其位于待修复区域正下方，与待修复工件上方的超声焊头共同作用，控制待修复工件上的能量分布，主球面砧座的球面半径大小根据修复区域范围大小进行选择，副球面砧座上的六个球面大小相等，以主球面球心为中心均匀等距分布在其周围；球面砧座旋转装置包括旋转轴、电动机、六个水平伸缩杆、六个垂直伸缩杆、缓冲平台、收缩滑杆、滑块、施压柱、压力控制器、滚珠轴承，旋转轴通过通讯电缆与电动机连接，六个水平伸缩杆处于同一水平面并以旋转轴为中心呈对称分布，各个水平伸缩杆之间的夹角为60°，水平伸缩杆内杆与一滑块相连，水平伸缩杆外杆直接与缓冲平台连接，缓冲平台为开环圆形，其两端通过与收缩滑杆连接形成闭环，实现缓冲平台的放大与缩小，缓冲平台上沿开环圆形外围等间距分布六个垂直伸缩杆，垂直伸缩杆顶端分别置有一个滚珠轴承和一个副球面砧座，副球面砧座与滚珠轴承内的滚珠直接接触，在滚珠的作用下可实现360°自转，垂直伸缩杆的外杆嵌入有压力控制器，实时监测待修复工件所受压力大小，其外杆上又设有六个竖直施压柱，施压柱沿外杆轮廓等距分布并垂直植入其内一定深度，施压柱顶部直接与滚珠轴承的外圈相连起到支撑固定的作用，在修复过程与垂直伸缩杆的内杆协同作用，对待修复工件施加压力或释放压力实现压力的实时调控；所述中央控制系统在修复过程中起到命令传递、数据处理、命令输出的作用，三维扫描装置获取待修复工件缺陷的参数信息包括缺陷形状、类型、尺寸及位置等，随后反馈给中央控制系统，中央控制系统读取信息并根据已输入的代码命令做出处理判断，反馈出可视化的应有修复面积即待修复区域范围，同时给出热塑性复合材料补片应有尺寸和主球面砧座的应有球面半径；超声连接系统根据选取的主球面砧座的球面半径，调控超声修复过程中的参数如压力、振幅、时间等，以保证待修复区域完全被热塑性复合材料补片熔融的树脂覆盖，同时缺陷位置处流入热塑性熔融树脂填补原有缺陷，如孔洞缺陷、裂纹缺陷等；多球面砧座装置的球面顶点起到能量集中作用，改变球面砧座位置即可实现能量分布区域的变动，因此在修复过程能根据需求控制能量集中范围，解决了超声能量分散问题；此外，主球面砧座周围的六个副球面砧座在电动机的作用下可绕旋转轴实现360°转动，且六个副球面砧座以相同转速和方向运动，其运动机制由各个水平伸缩杆内杆连接处的滑块所决定，其中所述滑块沿主球面砧座外侧的圆形轨道运动，以驱动连接至水平伸缩杆另一侧的缓冲平台上的副球面砧座；六个水平伸缩杆长度根据主球面砧座的球面半径大小进行调节，保证副球面砧座位于主球面砧座球心的适当距离，其长度根据修复过程具体信息实时增大和减小，即六个副球面砧座的圆形运动轨迹实现实时扩张与收缩；修复过程监测与反馈系统实时监测修复区域温度和压力变化情况，监测数据经中央控制系统处理后发送命令至球面位置调节系统，球面位置调节系统的水平伸缩杆和压力控制器及时进行相关调控，保证修复区域温度及压力大小适当且分布均匀，实现高质量修复效果。

全文数据：

权利要求：

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