碳纖維復合材料方艙用連接結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種碳纖維復合材料方艙用連接結構，包括方艙大板、包角件、棱邊組件，通過棱邊組件將頂板與各個側板、底板與各個側板分別用結構膠粘接，并用鉚接分次固定，通過包角件將棱邊組件用結構膠粘接、并鉚接固定；包角件與各側板間、棱邊組件與各側板間填充有密封膠和結構膠，包角件與各側板間、棱邊組件與各側板間由鉚釘鉚接，方艙大板間用密封膠密封，所述包角件和棱邊組件是以碳纖維織物預浸料為原材料，通過復合材料成型工藝制造而成。該結構具有密封性能好、防滲雨、熱變形小、防止緊固件因熱變形而松弛脫落同時減小熱應力集中、防銹蝕等優(yōu)點，很大程度地提高了碳纖維復合材料方艙大板式方艙整體結構的可靠性和密封性。
【專利說明】碳纖維復合材料方艙用連接結構

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及野外作業(yè)車方艙的制造【技術領域】，尤其涉及一種碳纖維復合材料方艙 側板所用的連接結構。

【背景技術】
[0002] 野外作業(yè)車方艙在國家現(xiàn)代化建設中應用廣泛，可以對人員和裝備提供適宜的工 作環(huán)境和安全防護，便于實施多種方式的裝卸和運輸。作為一種獨立廂體，方艙必須能夠適 應惡劣的外部環(huán)境，同時仍需提供良好的內(nèi)部工作環(huán)境，具有多種防護能力，適應多種運輸 方式，如直升機吊運、車載運輸?shù)龋陟`活機動、快速反應實際工作中，方艙具有無可比擬的 優(yōu)勢。
[0003] 碳纖維復合材料具有優(yōu)異的力學性能和化學性能，如比強度高，比模量大，抗疲勞 性能好，耐化學腐蝕性好等優(yōu)點。使用碳纖維復合材料制造的方艙自重輕、載荷量大，采用 夾層結構后，隔熱性能更加優(yōu)異，同時自帶的阻尼特性，使得車內(nèi)噪音低，環(huán)境舒適。
[0004] 現(xiàn)在已有野外作業(yè)車方艙大都采用金屬制造，自重大，載荷比小，不利于機動快速 反應作用，同時金屬艙體易銹蝕，后期維護成本高。但采用碳纖維復合材料后，雖然減輕了 自重，提高了載荷比，但是如何穩(wěn)定有效地連接方艙各個部件，同時由于野外作業(yè)對于防雨 性能的高要求，必須提高整個方艙的密封性。
[0005] 上述問題是在方艙大板式方艙的設計與生產(chǎn)裝備過程中應當予以考慮并解決的 問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種在碳纖維復合材料方艙大板式方艙設計制造裝備過程 中的側板連接結構，解決了由于傳統(tǒng)材料剛性不足、不耐疲勞，且比重過大，靈活度不高，熱 膨脹系數(shù)大，長時間使用后很容易造成連接件脫落、連接強度降低的問題，從而提高了了整 個艙體的使用性能，包括連接可靠性和整體密封性能。
[0007] 本發(fā)明的技術解決方案是： 一種碳纖維復合材料方艙用連接結構，包括方艙大板、包角件、棱邊組件，方艙大板包 括外蒙皮、內(nèi)蒙皮、外蒙皮與內(nèi)蒙皮間的填充物，方艙大板分別形成方艙的六面立方體結 構，即分別形成方艙的頂板、底板、前側板、后側板、左側板、右側板； 通過棱邊組件將頂板與各個側板、底板與各個側板分別用結構膠粘接，并用鉚接分次 固定，通過包角件將棱邊組件用結構膠粘接、并鉚接固定； 包角件與各側板間、棱邊組件與各側板間填充有密封膠和結構膠，包角件與各側板間、 棱邊組件與各側板間由鉚釘鉚接，方艙大板間用密封膠密封，所述包角件和棱邊組件是以 碳纖維織物預浸料為原材料，通過復合材料成型工藝制造而成。
[0008] 進一步地，所述密封膠采用單組份快速固化聚氨酯密封膠，所述結構膠采用雙組 份環(huán)氧樹脂。
[0009] 進一步地，棱邊組件包括內(nèi)包邊件、外包邊件，鉚接所用的鉚釘為表面蘸有密封膠 的不銹鋼鉚釘。
[0010] 進一步地，左側板、右側板的外蒙皮尺寸比內(nèi)蒙皮大，起到對頂板和前后側板的限 位作用；底板的外蒙皮尺寸比內(nèi)蒙皮大，起到對四周側板的支承和限位作用。
[0011] 進一步地，所述外蒙皮突出部位與方艙大板側邊涂上密封膠，形成一次密封結構。 [0012] 進一步地，所述包角件和棱邊組件在直角拐角處涂有密封膠，形成二次密封結構。
[0013] 進一步地，包角件和棱邊組件分別固定后，可以通過在包角、棱邊組件的外邊緣填 充密封膠形成三次密封結構，增強了方艙整體的密封性，提高了方艙的防雨性能。
[0014] 進一步地，在實施側板連接方案前，先將四周側板固定，其中通過底板、左右側板 外蒙皮的凸緣部分對整個艙體方艙大板限位，使之吻合設計參數(shù)，外蒙皮凸緣涂結構膠后 與側板側面相粘結，用工裝將四周側板固定后固化結構膠，使得整個艙體具有初步的連接 強度； S1 :按照整體設計方案，對棱邊組件、包角件劃線打孔； S2:對棱邊組件、包角件及艙體表面需要進行膠接的部位用磨削工具打磨至所需的粗 糙程度，打磨后用丙酮擦洗干凈待用； S3:在處理好的內(nèi)包邊件和外包邊件的拐角處涂上聚氨酯密封膠，在包邊的兩個大邊 面上涂上雙組份結構膠，涂完后將內(nèi)外包邊分別固定到內(nèi)外棱邊上； 54 :沿步驟S1中所鉆的孔對艙體棱邊鉆孔，將不銹鋼鉚釘?shù)耐獗砻嬲荷暇郯滨ッ芊饽z 后填入孔中，并進行拉鉚； 55 :在步驟S2中處理好的包角件的三個拐角處涂上聚氨酯密封膠，三個面涂結構膠， 將其固定在艙體的四個頂角上； 56 :同步驟S4,沿包角上已鉆好的孔對外包邊和艙體棱邊鉆孔，不銹鋼鉚釘外表面蘸 好聚氨酯密封膠后填入孔中，并進行拉鉚； 57 :沿著上述所有棱邊組件和包角件的外邊緣涂上一層聚氨酯密封膠； 58 :將上述S1-S8中所涉及的聚氨酯密封膠和結構膠固化，清理多余的膠，并打磨平 整。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：該種碳纖維復合材料方艙側板連接結構，以碳纖維預浸料 為原材料成型制造的包角、棱邊組件與其他密封結構配合而成。與現(xiàn)有技術相比，碳纖維 復合材料零件可以定量定尺寸批量生產(chǎn)，快速便捷；經(jīng)結構設計后所具有的零熱膨脹系數(shù) 使得包邊、包角件不易與膠粘結構、密封結構及鉚接結構脫離，使得連接效果穩(wěn)定有效；該 結構采用結構膠、不銹鋼鉚釘鉚接，不銹鋼鉚釘在惡劣的環(huán)境中不易銹蝕，連接強度可靠； 該結構多處，包括包角、棱邊組件拐角處和外邊緣，使用聚氨酯密封膠形成了優(yōu)異的密封界 面，很好得滿足了方艙野外作業(yè)所需要的防雨性能以及氣密性要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是實施例中左側板與前側板間的連接結構示意圖； 圖2是實施例中方艙大板的截面示意圖，其中，（a)是底板，（b)是左側板、右側板，（c) 是頂板、前側板、后側板； 圖3是實施例中棱邊組件的結構示意圖； 圖4是實施例中包角件的結構示意圖； 圖5是實施例中底板的7]^意圖； 圖6是實施例中左側板或右側板的示意圖； 圖7是實施例中頂板、前側板或后側板的示意圖； 圖8是實施例的連接流程示意圖； 其中：1_外蒙皮，2-外包邊件，3-包角件，4-內(nèi)包邊件，5-填充物，6-內(nèi)蒙皮。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0018] 實施例提供一種碳纖維復合材料方艙用連接結構，以碳纖維復合材料為原材料制 成的包角件3和棱邊組件與其他密封連接結構配合，包括不銹鋼鉚接、密封膠和結構膠，組 成連接可靠、密封優(yōu)異的結構。
[0019] 該種碳纖維復合材料方艙用連接結構，包括方艙大板、包角件3、棱邊組件，方艙大 板包括外蒙皮1、內(nèi)蒙皮6、外蒙皮1與內(nèi)蒙皮6間的填充物5,填充物5可米用結構泡沫材 料，方艙大板分別形成方艙的六面立方體結構，即分別形成方艙的頂板、底板、前側板、后側 板、左側板、右側板，如圖5、6、7所示。
[0020] 通過棱邊組件將頂板與各個側板、底板與各個側板分別用結構膠粘接，并用鉚接 分次固定，通過包角件3將棱邊組件用結構膠粘接、并鉚接固定。棱邊組件如圖3所示。
[0021] 包角件3與各側板間、棱邊組件與各側板間填充有密封膠和結構膠，包角件3與各 側板間、棱邊組件與各側板間由鉚釘鉚接，方艙大板間用密封膠密封，包角件3和棱邊組件 是以碳纖維織物預浸料為原材料，通過復合材料成型工藝制造而成。
[0022] 密封膠采用單組份快速固化聚氨酯密封膠，結構膠采用雙組份環(huán)氧樹脂。棱邊組 件包括內(nèi)包邊件4、外包邊件2,鉚接所用的鉚釘為表面蘸有密封膠的不銹鋼鉚釘。
[0023] 包角件3采用預浸料為原材料，依照模具表面處理、預浸料裁剪、預浸料鋪層、固 化、外模成型、包角成型制造，包角由三個矩形平面組成，每兩個矩形平面之間的夾角在 85° - 95°之間，如圖4所示。
[0024] 以左側板與前側板間的連接結構為例，通過包角件3、棱邊組件、不銹鋼鉚釘和其 他密封結構連接，如圖1所示。
[0025] 兩塊方艙大板間用密封膠密封。
[0026] 左右側板的外蒙皮1設計得比內(nèi)蒙皮6大，對前后側板和頂板起到限位的作用，同 時起到一定的S封效果，如圖2中（b)和（c)所不； 底板的外蒙皮1比內(nèi)蒙皮6大，對四周側板起到支承限位的作用底板與副車架一體固 化成型成一個整體，同時也起到一定的密封效果，如圖2中（a)所示； 兩塊方艙大板間通過外蒙皮1限位，在外蒙皮1凸緣部位與方艙大板側邊之間的界面 上填充密封膠，起到物理密封的作用。
[0027] 包角和棱邊組件與側板間填充密封膠和結構膠。
[0028] 在棱邊組件或者包角件3的直角拐角內(nèi)填充密封膠，形成一條條狀密封界面； 在棱邊組件的兩個面上或者包角件3的三個面上涂抹結構膠，粘接在艙體棱邊上，既 可起到連接的作用，又能發(fā)揮密封的功效； 棱邊組件與側板接觸面外邊緣和包角件3與外包邊件2及側板外蒙皮1接觸面外邊緣 涂密封膠，形成條狀密封面。
[0029] 包角和棱邊組件與側板間用鉚釘鉚接。
[0030] 鉚釘使用封閉型不銹鋼鉚釘，相比傳統(tǒng)鋁鉚釘，在加強密封性的同時減少電化學 腐蝕，更耐用； 鉚釘外表面涂密封膠后進行填孔拉鉚，使得鉚接界面密封性大為增強； 膠粘好的棱邊組件沿預設的線路進行打孔，鉚接在側板上，加強了整體框架的穩(wěn)定性， 同樣，膠粘好的包角件3沿預設線路打孔后鉚接在外包邊上，使得棱邊組件與側板的連接 更加緊固。
[0031] 如圖8所示，依照該種碳纖維復合材料方艙用連接結構，包括步驟： 準備工作Prep :在正式實施側板連接方案前，需事先將四周側板固定，其中通過底板、 左右側板蒙皮的凸緣部分對整個艙體方艙大板限位，使之吻合設計參數(shù)，蒙皮凸緣涂結構 膠后與側板側面相粘結，用工裝將四周側板固定后固化結構膠，使得整個艙體具有初步的 連接強度； 51 :在預先做好準備工作后，按照整體設計方案，對包邊、包角劃線打孔； 52 :對包邊、包角件3及艙體表面需要進行膠接的部位用磨削工具打磨至所需的粗糙 程度，打磨后用丙酮擦洗干凈待用； 53 :如圖1所示，在處理好的內(nèi)包邊和外包邊的拐角處涂上聚氨酯密封膠，在包邊的兩 個大邊面上涂上雙組份結構膠，涂完后將內(nèi)外包邊分別固定到內(nèi)外棱邊上； 54 :沿步驟S1中所鉆的孔對艙體棱邊鉆孔，將不銹鋼鉚釘?shù)耐獗砻嬲荷暇郯滨ッ芊饽z 后填入孔中，并進行拉鉚； 55 :如圖1所示，在步驟S2中處理好的包角件3的三個拐角處涂上聚氨酯密封膠，三個 面涂結構膠，將其固定在艙體的四個頂角上； 56 :與步驟S4類似，沿包角上已鉆好的孔對外包邊和艙體棱邊鉆孔，不銹鋼鉚釘外表 面蘸好聚氨酯密封膠后填入孔中，并進行拉鉚； 57 :沿著上述所有棱邊組件和包角件3的外邊緣涂上一層聚氨酯密封膠； 58 :將上述S1-S8中所涉及的聚氨酯密封膠和結構膠固化，清理多余的膠，并打磨平 整。
[0032] 該結構解決了頂板、底板與側板間的有效連接問題，針對新型的碳纖維復合材料 方艙大板式方艙的連接問題，提供了一種解決方案，該方案較傳統(tǒng)的方艙側板連接方案，采 用碳纖維復合材料制造的包角件3及棱邊組件和其他緊固件相配合，具有密封性能好、防 滲雨、熱變形小、防止緊固件因熱變形而松弛脫落同時減小熱應力集中、防銹蝕等優(yōu)點，很 大程度地提高了碳纖維復合材料方艙大板式方艙整體結構的可靠性和密封性。
[0033] 除上述實施例外，本發(fā)明產(chǎn)品還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種碳纖維復合材料方艙用連接結構，其特征在于：包括方艙大板、包角件、棱邊組 件，方艙大板包括外蒙皮、內(nèi)蒙皮、外蒙皮與內(nèi)蒙皮間的填充物，方艙大板分別形成方艙的 六面立方體結構，即分別形成方艙的頂板、底板、前側板、后側板、左側板、右側板； 通過棱邊組件將頂板與各個側板、底板與各個側板分別用結構膠粘接，并用鉚接分次 固定，通過包角件將棱邊組件用結構膠粘接、并鉚接固定； 包角件與各側板間、棱邊組件與各側板間填充有密封膠和結構膠，包角件與各側板間、 棱邊組件與各側板間由鉚釘鉚接，方艙大板間用密封膠密封，所述包角件和棱邊組件是以 碳纖維織物預浸料為原材料，通過復合材料成型工藝制造而成。
2. 如權利要求1所述碳纖維復合材料方艙用連接結構，其特征在于：所述密封膠采用 單組份快速固化聚氨酯密封膠，所述結構膠采用雙組份環(huán)氧樹脂。
3. 如權利要求2所述碳纖維復合材料方艙用連接結構，其特征在于：棱邊組件包括內(nèi) 包邊件、外包邊件，鉚接所用的鉚釘為表面蘸有密封膠的不銹鋼鉚釘。
4. 如權利要求3所述碳纖維復合材料方艙用連接結構，其特征在于：左側板、右側板的 外蒙皮尺寸比內(nèi)蒙皮大，起到對頂板和前后側板的限位作用；底板的外蒙皮尺寸比內(nèi)蒙皮 大，起到對四周側板的支承和限位作用。
5. 如權利要求4所述碳纖維復合材料方艙用連接結構，其特征在于：所述外蒙皮突出 部位與方艙大板側邊涂上密封膠，形成一次密封結構。
6. 如權利要求5所述碳纖維復合材料方艙用連接結構，其特征在于：所述包角件和棱 邊組件在直角拐角處涂有密封膠，形成二次密封結構。
7. 如權利要求6所述碳纖維復合材料方艙用連接結構，其特征在于：包角件和棱邊組 件分別固定后，通過在包角、棱邊組件的外邊緣填充密封膠形成三次密封結構。
8. 如權利要求1-7任一項所述碳纖維復合材料方艙用連接結構，其特征在于：在實施 側板連接方案前，先將四周側板固定，其中通過底板、左右側板外蒙皮的凸緣部分對整個艙 體方艙大板限位，使之吻合設計參數(shù)，外蒙皮凸緣涂結構膠后與側板側面相粘結，用工裝將 四周側板固定后固化結構膠，使得整個艙體具有初步的連接強度； S1 :按照整體設計方案，對棱邊組件、包角件劃線打孔； S2:對棱邊組件、包角件及艙體表面需要進行膠接的部位用磨削工具打磨至所需的粗 糙程度，打磨后用丙酮擦洗干凈待用； 53 :在處理好的內(nèi)包邊件和外包邊件的拐角處涂上聚氨酯密封膠，在包邊的兩個大邊 面上涂上雙組份結構膠，涂完后將內(nèi)外包邊分別固定到內(nèi)外棱邊上； 54 :沿步驟S1中所鉆的孔對艙體棱邊鉆孔，將不銹鋼鉚釘?shù)耐獗砻嬲荷暇郯滨ッ芊饽z 后填入孔中，并進行拉鉚； 55 :在步驟S2中處理好的包角件的三個拐角處涂上聚氨酯密封膠，三個面涂結構膠， 將其固定在艙體的四個頂角上； 56 :同步驟S4,沿包角上已鉆好的孔對外包邊和艙體棱邊鉆孔，不銹鋼鉚釘外表面蘸 好聚氨酯密封膠后填入孔中，并進行拉鉚； 57 :沿著上述所有棱邊組件和包角件的外邊緣涂上一層聚氨酯密封膠； 58 :將上述S1-S8中所涉及的聚氨酯密封膠和結構膠固化，清理多余的膠，并打磨平 整。
【文檔編號】B29C70/02GK104085116SQ201410266433
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權日:2014年6月16日
【發(fā)明者】夏斯將, 陳征輝, 孫攀, 錢星宇, 楊曉慶, 鄭曉謙 申請人:江蘇恒神纖維材料有限公司