一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的數(shù)控加工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的數(shù)控加工方法，所述方法包括如下步驟：(1)將構(gòu)件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行定位；(3)將定位好的構(gòu)件材料坯體固定；(4)對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構(gòu)件；其中，所述構(gòu)件材料坯體具有異質(zhì)層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)方法快捷，能夠大幅度提高構(gòu)件加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性，主要用于航天航空工業(yè)、民用工業(yè)等領(lǐng)域。

Numerical control processing method for high temperature resistant heat-insulating sandwich material component

The invention provides a numerical control machining method of high temperature insulation sandwich material component, wherein the method comprises the following steps: (1) the material blank member body is arranged on the tooling; (2) the localization of component material blank by positioning characteristics; (3) member material body will be positioned well fixed cutting edge; (4) the component material body, get the edge cutting component; among them, the material body has a heterogeneous structure. The method of the invention is fast and can greatly improve the machining accuracy and the quality stability of the component, and is mainly used in the fields of aerospace industry, civil industry, etc..

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的數(shù)控加工方法
本專利技術(shù)涉及隔熱材料
，具體地說，本專利技術(shù)涉及一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的加工方法。
技術(shù)介紹
超高聲速飛行器在大氣層中長時(shí)高速巡航的過程中，飛行器要承受嚴(yán)酷的氣、熱載荷作用。為了保證飛行器外形結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)部的元器件正常工作，需要兼具耐溫隔熱和承載功能的熱防護(hù)系統(tǒng)來保護(hù)飛行器避免在氣動(dòng)加熱環(huán)境中燒毀和過熱。熱防護(hù)系統(tǒng)由于需要兼具耐溫、隔熱和承載等多種功能，因此一般都采用具有夾層結(jié)構(gòu)的耐高溫隔熱構(gòu)件，即耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件。目前，耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的研究主要集中在材料本身以及夾層結(jié)構(gòu)中的各層一體化制備技術(shù)上。例如，CN201320526457.7公開了一種耐高溫一體化剛性隔熱構(gòu)件，所述耐高溫一體化剛性隔熱構(gòu)件包括：剛性纖維隔熱層；滲透至所述剛性纖維隔熱層中的氣凝膠滲透層；在所述剛性纖維隔熱層的至少一側(cè)上的纖維織物面板增強(qiáng)層，其中通過縫合纖維線將所述剛性纖維隔熱層和所述纖維織物面板增強(qiáng)層縫制在一起，但是該專利沒有公開到最后的邊緣切割加工方法。然而，耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件一般裝配在飛行器艙體外部，在使用時(shí)需要將多個(gè)構(gòu)件拼接在一起，因此對于單個(gè)構(gòu)件的內(nèi)外型面及四周輪廓精度的要求是非常高的。另一方面，構(gòu)件由于由夾層構(gòu)成，制造時(shí)不僅涉及各層的制備工序，還涉及將各層一體化的工序，一體化后得到的坯體的邊緣部分的性能或者外形輪廓經(jīng)常無法滿足使用要求，因此需要將坯體邊緣進(jìn)行進(jìn)一步的加工。如上所述，目前的研究主要集中在各層材料性能上以及在將各層一體化的技術(shù)上，很少研究用于提高耐高溫隔熱夾層結(jié)構(gòu)的外形輪廓精度的加工技術(shù)。如果采用現(xiàn)有的加工方式，如車床或銑床等方式，存在定位精度低，自動(dòng)化程度不高，加工后構(gòu)件邊緣狀態(tài)不佳，影響構(gòu)件生產(chǎn)制備的進(jìn)度，甚至部分具有特異形狀的構(gòu)件無法加工等問題。因此，非常需要一種用于保障和改善耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的外形和精度、提高加工效率的加工方法。這種夾層材料構(gòu)件的加工方法特點(diǎn)或難點(diǎn)在于如何利用高精度的定位基準(zhǔn)以保證加工精度，以及如何確保加工不同性質(zhì)材料集成為一體的夾層材料結(jié)構(gòu)以保證其夾層材料構(gòu)件的邊緣狀態(tài)滿足使用要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決一個(gè)或多個(gè)上述問題，本專利技術(shù)提供了一種夾層結(jié)構(gòu)尤其是例如耐高溫隔熱材料夾層材料構(gòu)件的加工方法。具體地說，本專利技術(shù)通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：1、一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的數(shù)控加工方法，所述方法包括如下步驟：(1)將構(gòu)件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行定位；(3)將定位好的構(gòu)件材料坯體固定；(4)對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構(gòu)件；其中，所述構(gòu)件材料坯體具有異質(zhì)層結(jié)構(gòu)，并且所述邊緣切割加工通過數(shù)控加工方式進(jìn)行。2、根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，所述異質(zhì)層結(jié)構(gòu)為具有至少3層的異質(zhì)層結(jié)構(gòu)；更優(yōu)選的是，所述異質(zhì)層結(jié)構(gòu)中的外部兩層與至少一個(gè)內(nèi)部芯層具有硬度異質(zhì)性和/或脆性異質(zhì)性；進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述異質(zhì)層結(jié)構(gòu)為具有上層、芯層和下層的三層夾心異質(zhì)層結(jié)構(gòu)；再進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述異質(zhì)層結(jié)構(gòu)由上面板層、芯層和下面板層構(gòu)成，并且相對于面板層和芯層彼此而言，芯層材料為半柔性材料，上面板層材料和/或下面板層材料為脆性材料。3、根據(jù)技術(shù)方案1或2所述的方法，所述邊緣切割加工的誤差為不大于0.1％。4、根據(jù)技術(shù)方案1至3中任一項(xiàng)所述的方法，所述加工工裝為隨形加工工裝；優(yōu)選的是，所述固定通過通過真空負(fù)壓吸附來實(shí)現(xiàn)。5、根據(jù)技術(shù)方案1至4中任一項(xiàng)所述的方法，所述定位特征包括位于所述加工工裝上的具有與夾層材料構(gòu)件匹配貼合的型面定位特征和/或定位基準(zhǔn)特征；和/或位于構(gòu)件材料坯體上的與定位基準(zhǔn)特征位置對準(zhǔn)的定位件；優(yōu)選的是，所述定位件包括耐高溫性不低于坯體制備溫度的陶瓷柱，和/或所述型面定位特征包括具有與夾層材料構(gòu)件匹配貼合的周邊配合型面定位特征。6、根據(jù)技術(shù)方案1至5中任一項(xiàng)所述的方法，所述夾層材料構(gòu)件具有平坦表面；和/或非平坦異型表面。7、根據(jù)技術(shù)方案1至6中任一項(xiàng)所述的方法，所述夾層材料構(gòu)件具有耐高溫性能、隔熱性能和承載性能；優(yōu)選的是，所述夾層材料構(gòu)件的使用溫度上限為1000～1200℃；室溫導(dǎo)熱系數(shù)≤0.05W/m·K；抗壓強(qiáng)度＞1MPa；和/或應(yīng)變性能＞2000με；更優(yōu)選的是，所述夾層材料構(gòu)件用于通過拼接形成超高聲速飛行器的艙體外部的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)。8、根據(jù)技術(shù)方案1至7中任一項(xiàng)所述的方法，所述邊緣切割加工構(gòu)件包括多個(gè)所述夾層材料構(gòu)件，并且所述方法在步驟(4)之后，所述方法還包括步驟(5)：通過分割加工將所述邊緣切割加工構(gòu)件進(jìn)一步切割成多個(gè)所述夾層材料構(gòu)件。9、根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，所述分割加工的誤差為不大于0.2％。10、根據(jù)技術(shù)方案1至9中任一項(xiàng)所述的方法，所述數(shù)控加工方式通過隨形模胎和三維理論模型進(jìn)行。本專利技術(shù)方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)本方法加工得到的夾層結(jié)構(gòu)例如耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的內(nèi)外型面及四周輪廓精度較高，減少構(gòu)件無法滿足使用要求造成的損失。尤其是在一些實(shí)施方式中，本專利技術(shù)利用型面定位特征和定位基準(zhǔn)特征，如周邊配合型面定位特征和/或定位基準(zhǔn)特征如定位面、定位孔、定位銷、定位釘或定位柱，和/或引入在材料制備過程中不會產(chǎn)生變化的定位件如耐高溫致密陶瓷柱，可以保證定位的精度。(2)在一些實(shí)施方式中，本專利技術(shù)采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，利用型面貼合定位特征和/或定位基準(zhǔn)特征(如定位面、定位孔、定位銷、定位釘或定位柱)、隨型模胎和三維理論模型加工，利用夾具和/或真空負(fù)壓吸附固定，并通過夾持式加工工裝例如上下夾持式加工工裝進(jìn)行加工，去除多余部分材料，能達(dá)到誤差≯0.4％甚至達(dá)到≯0.1％的高精度。(3)本方法加工效率較高，能夠大幅度縮短構(gòu)件制備周期，節(jié)約時(shí)間成本。數(shù)控加工自動(dòng)化程度高，上下夾持式加工工裝加持固定操作簡便，因此效率高，節(jié)約時(shí)間，而精度高、廢品率低，能夠減少浪費(fèi)，節(jié)約成本。(4)本方法簡單、操作簡便、對環(huán)境污染小；(5)本方法可以用于加工各種形狀規(guī)格的構(gòu)件，例如平板構(gòu)件或者異型構(gòu)件，尤其適合各種型面復(fù)雜的異型構(gòu)件，因此在航空航天工業(yè)的環(huán)境中具有廣泛的應(yīng)用前景。附圖說明圖1示出了利用隨形加工工裝加工構(gòu)件材料坯體的圖示。圖2示出了利用上下夾持式加工工裝加工坯體材料構(gòu)件的圖示。圖3示出了單個(gè)坯體材料包括多個(gè)(圖中為4個(gè))夾層材料構(gòu)件的圖示。圖4為實(shí)施例1所切割的材料的切面的照片。圖5為實(shí)施例2所切割的材料的切面的照片。圖6為實(shí)施例3所切割的材料的切面的照片。圖7為實(shí)施例4所切割的材料的切面的照片。圖8為現(xiàn)有技術(shù)中所采用的切割加工的切割面的照片。圖中：11：隨型加工工裝；12：隨形調(diào)節(jié)螺母；13：坯體；14：構(gòu)件；15：定位件；16：定位樁；17：型面定位特征；23：坯體；24：上夾持件；25下夾持件；26：上下夾持式加工工裝。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)提供了一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的數(shù)控加工方法，下面結(jié)合實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明。這些實(shí)施方式只是就本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行舉例說明，本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不應(yīng)解釋為僅限于這些實(shí)施方式。如上所述，本專利技術(shù)提供了一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的數(shù)控加工方法，所述方法包括如下步驟：(1)將構(gòu)件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行定位；(3)將定位好的構(gòu)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的數(shù)控加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)將構(gòu)件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行定位；(3)將定位好的構(gòu)件材料坯體固定；(4)對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構(gòu)件；其中，所述構(gòu)件材料坯體具有異質(zhì)層結(jié)構(gòu)，并且所述邊緣切割加工通過數(shù)控加工方式進(jìn)行。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種耐高溫隔熱夾層材料構(gòu)件的數(shù)控加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)將構(gòu)件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行定位；(3)將定位好的構(gòu)件材料坯體固定；(4)對構(gòu)件材料坯體進(jìn)行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構(gòu)件；其中，所述構(gòu)件材料坯體具有異質(zhì)層結(jié)構(gòu)，并且所述邊緣切割加工通過數(shù)控加工方式進(jìn)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述異質(zhì)層結(jié)構(gòu)為具有至少3層的異質(zhì)層結(jié)構(gòu)；更優(yōu)選的是，所述異質(zhì)層結(jié)構(gòu)中的外部兩層與至少一個(gè)內(nèi)部芯層具有硬度異質(zhì)性和/或脆性異質(zhì)性；進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述異質(zhì)層結(jié)構(gòu)為具有上層、芯層和下層的三層夾心異質(zhì)層結(jié)構(gòu)；再進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述異質(zhì)層結(jié)構(gòu)由上面板層、芯層和下面板層構(gòu)成，并且相對于面板層和芯層彼此而言，芯層材料為半柔性材料，上面板層材料和/或下面板層材料為脆性材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述邊緣切割加工的誤差為不大于0.1％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述加工工裝為隨形加工工裝；優(yōu)選的是，所述固定通過真空負(fù)壓吸附來實(shí)現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：所述定位特征包括位于所述加工工裝上的具有與夾層材料構(gòu)件匹配貼合的型面定位特征...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋寒，蘇力軍，李文靜，劉云龍，曹杰，李晶，
申請(專利權(quán))人：航天特種材料及工藝技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11