1.本实用新型涉及一种金属丝网夹芯板制备与渐进成形一体式装置。
背景技术：
2.夹芯板是由薄而强度高的面板和有着特殊结构的轻质夹芯层连接复合而成，由于具有质量轻，强度和刚度高，减振能力强等优势，因此在航天航空、车辆、船舶和建筑等行业中有着极大的应用。夹芯板的分类方式有很多，根据芯层结构的不同，可以将夹芯板分为：泡沫夹芯板、点阵型夹芯板、聚合物夹芯板。随着夹芯板应用范围的扩大，夹芯板不再局限于简单的平面板料，需要将其制成不同的三维曲面形状来满足不同的工况，目前获得曲面形状的夹芯板工件主要有两种方法：（1）第一类方法是先将面板和芯层各自成形，再利用胶粘法或者焊接法等将面板和芯层连接，但是由于成形后板料和芯层均发生不同程度的弹性回复，夹芯板的上下面板和芯层无法匹配从而造成产品的精度差，因此最后还需整形设备或整形模具进行校形和组装。工件制作成本大和繁杂的工序制约了该方法在实际生产中的运用。（2）第二类方法是先制备夹芯板然后再对其进行塑性成形，夹芯板的制备方法可以分为胶粘法、焊接法和粉末冶金法，其中，胶粘法制备的夹芯板存在固化时间长，胶层因老化而失效，在高温条件下胶层易融化的问题，大多数夹芯板的制备方法用的是焊接法中的钎焊，该方法制备的夹芯板虽不易开裂，但是焊后的夹芯板随着钎料硬化导致塑性变差，不利于后续的成形。由上述内容可知传统夹芯板是在不同的设备上完成制备与成形的，这导致产品的生产周期长，成本高，而且制造出来的产品质量较难达到人们预期的要求。
技术实现要素：
3.本实用新型对上述问题进行了改进，即本实用新型要解决的技术问题是提供一种金属丝网夹芯板制备与渐进成形一体式装置，结构简单且使用方便。
4.本实用新型是这样构成的，它包括用以放置夹芯板的夹持机构以及位于夹持机构上、下方的成形焊接机构，所述成形焊接机构包括位于夹芯板上方的主成形工具头结构和位于夹芯板下方的辅助工具头结构，所述成形焊接机构外部设有可调节电源，所述主成形工具头结构、辅助工具头结构、可调节电源、夹芯板成形区域形成第一焊接闭合回路，所述夹持机构、主成形工具头结构、夹芯板非成形区域形成第二焊接闭合回路。
5.进一步的，所述夹持机构包括由上至下依次设置的定位座、铜合金板和绝缘板，所述定位座中部设有定位座开孔，所述铜合金板中部设有铜合金板开孔，所述定位座开孔尺寸大于铜合金板开孔，定位座开孔与铜合金板上表面之间形成用以放置夹芯板的台阶面，所述夹芯板上方边缘处设有压边板，所述定位座上方设有用以限位压边板的固定夹具。
6.进一步的，主成形工具头结构和辅助工具头结构上下对称设置；所述主成形工具头结构包括由上至下依次设置的机床主轴、夹具壳体和成形工具头，所述成形工具头贯穿夹具壳体并与其螺纹配合，所述成形工具头上部与夹具壳体内部下表面之间设有绝缘垫片，所述成形工具头中部与夹具壳体下方外部下表面之间设有绝缘螺母。
冷气传输接头，27-连接气管，28-双侧冷却筒，29-非成形区域，30-成形区域，31-机床主轴，32-环形进气腔，33-出气腔。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
21.实施例：参照附图1-5所示，提供一种金属丝网夹芯板制备与渐进成形一体式装置，包括用以放置夹芯板的夹持机构以及位于夹持机构上、下方的成形焊接机构，所述成形焊接机构包括位于夹芯板上方的主成形工具头结构和位于夹芯板下方的辅助工具头结构，所述成形焊接机构外部设有可调节电源15，所述主成形工具头结构、辅助工具头结构、可调节电源、夹芯板成形区域形成第一焊接闭合回路，所述夹持机构、主成形工具头结构的铜合金板、夹芯板非成形区域形成第二焊接闭合回路。
22.上述的主成形工具头结构、辅助工具头结构分别与可调节电源之间经电线连接，该电线延伸至夹具壳体内部形成内置电线21且与成形工具头连接，成形工具头与电线的连接处设有圆形接线端子。
23.主成形工具头结构与辅助工具头结构相同，对称设置。
24.上述的焊接工艺为电阻焊。
25.在本实施例中，所述夹持机构包括由上至下依次设置的定位座7、铜合金板6和绝缘板5，所述定位座中部设有定位座开孔，所述铜合金板中部设有铜合金板开孔，所述定位座开孔尺寸大于铜合金板开孔，定位座开孔与铜合金板上表面之间形成用以放置夹芯板的台阶面，所述夹芯板上方边缘处设有压边板，所述定位座上方设有用以限位压边板的固定夹具8。
26.上述的固定夹具安装于定位座上，固定夹具可以采用现有技术中的快速夹具装置，从而实现对压边板的快速定位。此外，上述的固定夹具还可以采用固定轴、与固定轴转动配合的支臂，支臂上设计有可上下移动的顶杆，该顶杆与支臂螺纹配合。
27.将夹芯板4放在铜合金板6上，用定位座7限制夹芯板4在铜合金板6上的位置，再用压边板25压住夹芯板4，根据夹芯板的厚度来调节固定夹具8进而夹紧夹芯板4。
28.成形工具头的作用分别是成形工件和向工件传导电流，因此需要选取耐磨损和导电性好的材料作为工具头，同时为了方便安装，在成形工具头9的上端设计内六角孔，在渐进成形阶段，成形工具头9的功能是成形工件，辅助工具头17起着支撑作用，使工件的成形精度得到提高。
29.在夹芯板的制备阶段，分步进行夹芯板非成形区域29和成形区域30的焊接，在焊接夹芯板成形区域30时，成形工具头和辅助工具头分别起到上下电极的作用，电流从成形工具头流入到夹芯板4，再从辅助工具头17流出，夹芯板4与上下电极接触的区域产生热效应使其熔化，并且受到成形工具头9和辅助工具头17的压力作用，在面板和芯层之间形成焊点从而实现两者的金属结合。
30.可调节电源15一端连接着成形工具头，另一端连接辅助工具头结构或者铜合金板6，在焊接夹芯板非成形区域29时，利用导电夹16将铜合金板6接入电路，此时成形工具头、夹芯板4、铜合金板6与可调节电源15形成闭合回路，铜合金板6起到导电、散热、支撑夹芯板的作用，辅助工具头17不起作用，成形工具头9沿着非成形区域29运动从而完成焊接；
31.在本实施例中，主成形工具头结构和辅助工具头结构上下对称设置；所述主成形工具头结构包括由上至下依次设置的机床主轴31、夹具壳体19和成形工具头9，所述成形工具头贯穿夹具壳体并与其螺纹24配合，所述成形工具头上部与夹具壳体内部下表面之间设有绝缘垫片23，所述成形工具头中部与夹具壳体下方外部下表面之间设有绝缘螺母18。
32.在本实施例中，所述主成形工具头外部设置有压缩空气冷却系统，所述压缩空气冷却系统包括套设在主成形工具头外部的双侧冷却筒28和压缩气体制冷机14，所述双侧冷却筒外侧与压缩气体制冷机之间经导气管连接，所述双侧冷却筒内侧设有吹气口，用以向成形工具头吹出冷气。
33.上述的双侧冷却筒包括环形进气腔32、出气腔33和用以连通环形进气腔和出气腔的连接气管27，所述环形进气腔侧部设有用以与导气管相连接的冷气传输接头，所述成形工具头位于出气腔内部，出气腔的输出口呈锥形。
34.在焊接过程中热量集中在工具头，温度过高会造成工具头磨损，降低工具头的使用寿命，同时也会影响装置内的其他部件，为了避免上述情况，在该装置上配备了压缩空气冷却系统，出气腔上侧部对称设置两个吹气口，能够使冷却气体对称地吹向成形工具头，出气腔的输出口呈锥形，是为了让冷却气体贴合锥形面吹向成形工具头与板料接触的半球形端部，使其得到充分冷却。
35.在本实施例中，所述可调节电源外部设有用以夹持于铜合金板上的导电夹16，可调节电源与导电夹之间经电线连接。
36.在本实施例中，所述主成形工具头结构侧部设置有红外热成像仪10；
37.红外热成像仪10是为了监测焊接过程中夹芯板焊接部位的温度分布，将实时获得的焊接过程的热成像图传输给计算机，经计算机分析后获得焊接点温度信息，操作人员再根据获得的信息采取相应措施，比如调整可调节电源15的电压电流进而改善焊接质量。此外，红外热成像仪10也记录着焊接结束后工件的温度场，观察焊完的夹芯板在高温状态下停留时间，判断是否有必要为其采取降温措施，避免夹芯板在高温停留时间过长从而对焊接质量造成不利的影响。
38.在本实施例中，为了方便固定电线12，所述夹具壳体侧部设有电线固定器11。
39.在本实施例中，所述夹芯板4包括由上至下依次设置的上面板1、芯层2和下面板3。
40.在本实施例中，工作时：
41.步骤一：首先清理面板与芯层表面的氧化膜，将芯层2放置于上面板1和下面板3之间，再将组合完毕的夹芯板4放在铜合金板6上，利用定位座7的定位座开孔限制夹芯板4的位置，先用压边板25压住夹芯板，再用固定夹具8夹紧夹芯板4。
42.步骤二：将成形工具头结构安装于机床主轴31上，利用电线固定器11固定好电线12，将电线12连接在成形工具头结构侧面的电线接头20上，辅助工具头结构以相同方式接好电线，安装在下方的机床主轴上，再将可调节电源15、成形工具头9、辅助工具头17、铜合金板6按顺序连接并固定好，先断开辅助工具头17和铜合金板6处的开关，电路不通电。
43.步骤三：启动机床，夹芯板制备与渐进成形一体式装置开始工作，起初是夹芯板成形阶段，成形工具头结构按照设定好的成形轨迹在夹芯板上运行，将夹芯板压制成形，辅助工具头结构在起到支撑的作用，等待板料成形完毕后将可调节电源15的电流电压调整到合适的数值，为面板与芯层的焊接步骤做好准备。
44.步骤四：夹芯板需要焊接的区域有非成形区域29和成形区域30，在焊接夹芯板非成形区域29时，打开连接铜合金板6的开关，利用导电夹16将铜合金板7接入电路，成形工具头结构、夹芯板4、铜合金板6与可调节电源15构成闭合回路，成形工具头在非成形区域29作四周环绕运动，铜合金板7在这个过程中起到导电和支撑非成形区域29的作用。待非成形区域29焊接完毕后，断开铜合金板6与可调节电源15之间的开关，电源的电流电压自动调整到合适的数值，为下一阶段做好准备。
45.步骤五：打开连接辅助工具头17的开关，开始焊接夹芯板的成形区域30，成形工具头结构、夹芯板4、辅助工具头17与可调节电源15构成闭合回路，成形工具头9和辅助工具头结构在该回路中分别充当上、下电极的作用，焊接时两个工具头位置相对应，保证了上下两电极热输入一致，避免焊接残余变形大的缺陷。电流从成形工具头9流向需要焊接的区域，使其达到局部融化状态，最终通过热力联合作用使得上下面板和芯层焊接在一起，保证面板与芯层有足够连接强度。在焊接过程中，红外热成像仪10可以实时监测焊接区域的温度分布，拍摄的热成像图可以用来判断焊接质量，操作人员可以根据这些信息来调节电源电压与电流，从而保证焊接质量。
46.步骤六：在焊接过程中热量集中在成形工具头结构和辅助工具头结构上，为了避免温度过高影响工具头的使用寿命，需要在焊接过程中开启压缩空气冷却系统，由压缩气体制冷机14产生的冷却气体经导气管13传输到冷气传输接头26传输到双侧冷却筒28，冷却气体从双侧冷却筒28内侧对称吹向成形工具头9，起到快速冷却成形工具头的作用；辅助工具头结构的冷却原理相同。
47.步骤七：焊接完成后，关闭可调节电源15，待红外热成像仪10监测到夹芯板的温度冷却至室温后，卸掉夹具8，将工件从定位座7中取出，至此，夹芯板的渐进成形与制备过程全部结束。
48.在本实施例中，本装置解决了不同材料的芯层与面板的连接问题，采用电阻焊的方式来连接面板与芯层，而电阻焊能适应多类同种或异种金属的焊接，另外，电阻焊不需要填充金属，制备出的夹芯板的孔隙率相较于其他连接方法制备出的夹芯板更高；同时相比于冲压等需要模具的成形工艺，本装置利用具有柔性制造优势的渐进成形工艺来成形夹芯板，可以根据客户的需求来定制不同形状的工件，实现定制化生产，而且装置操作简单，易于实现机械自动化。
49.本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
50.如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
51.同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式
结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。
52.另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
53.本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
54.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。