CN107837981A - 一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，包括电控***、工装夹具***、行走***、喷涂***和吸风***；行走***包括导轨以及活动安装在导轨上方的行走小车，行走小车上方安装有电控台、伸出夹持工装，喷涂***包括供料泵以及通过输料管与供料泵相连的内部喷枪和外部喷枪，内部喷枪通过内部伸杆与伸出夹持工装相连，外部喷枪通过外部喷枪通过外部伸杆与伸出夹持工装相连，工装夹具***包括夹具工作台、壳体夹具。本发明通过该自动化涂胶***的设计，可以实现圆柱体复合壳体结构胶接面的自动化涂胶，并且实现不同长度、不同直径的复合壳体涂胶，并可以通过喷涂量以及工件旋转速度控制胶层厚度，实现不同厚度胶黏剂的涂覆。

Description

一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及复合材料自动化胶接技术领域，具体涉及一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备及其使用方法。

背景技术

由于复合材料具有高的比模量比强度，同时因其结构的设计与制造一体化的优势， 使得复合材料在航空航天领域得到广泛应用。随着航空航天领域复合材料产品结构的可 靠性及质量要求不断地提高，并且复合材料成型工艺技术不断地进步，对于复合材料成型中间环节的复合材料预制品的性能、可靠性、稳定性的要求越来越苛刻。复合壳体作 为火箭发动机重要零部件，是影响火箭动力性能的关键。

复合壳体是指采用玻璃纤维增强复合材料通过布带缠绕成型制造的复合材料与金 属壳体通过胶黏剂的胶接固化成型。无论是采用玻璃纤维增强复合材料成型的绝热层，还是金属壳体，这两部分均采用整体成型，其性能稳定可靠；但是两种不同材料部件通 过胶黏剂胶接时，由于材料物理属性不同，制造公差的存在以及胶接方法对胶接界面连 接性能产生重要影响。目前复合材料壳体胶接采用人工刷胶，人工刷胶对胶层厚度均匀 性、胶层覆盖完整性、刷胶质量的稳定性度难以精确控制，并且刷胶采用接触式，在胶 接面引入杂物而降低连接强度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备及其使用方法。通过设计复合壳体自动化涂胶设备，对涂胶厚度、以及覆盖 完整性进行控制，同时避免了胶接面的污染，提高了复合壳体胶接强度以及降低了 产品制造成本。满足复合壳体产品高效低成本制造要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，包括电控***、工装夹具***、行走 ***、喷涂***和吸风***；所述行走***包括导轨以及活动安装在导轨上方的行走 小车，所述行走小车上方安装有电控台、伸出夹持工装，所述喷涂***包括供料泵以 及通过输料管与供料泵相连的内部喷枪和外部喷枪，所述内部喷枪通过内部伸杆与所述 伸出夹持工装相连，所述外部喷枪通过外部喷枪通过外部伸杆与所述伸出夹持工装相连， 所述工装夹具***包括夹具工作台，所述夹具工作台上方安装有壳体夹具，所述壳体 夹具外罩设有一吸风橱柜外罩，所述吸风橱柜外罩内顶面安装有一吸风装置，所述电 控***内载于所述电控台内，所述吸风橱柜外罩和吸风橱柜外罩构成所述吸风***。

优选地，所述吸风橱柜外罩内一侧设有用于驱动壳体夹具的驱动电机。

优选地，所述供料泵5安装在所述行走小车上。

优选地，所述内部喷枪包括金属外壳、安装在金属外壳内的雾化喷头，雾化喷头连接有空气进料管和一粘结剂进料管，空气进料管套接在粘结剂进料管外，且两者的中心 线在同一水平面上，空气进料管内安装有空气马达。

优选地，所述外部喷枪包括复合壳体、安装在复合壳体内的喷头，所述喷头连接有一粘结剂及空气进料管。

优选地，所述行走小车包括车体及安装在车体下方的车轮。

本发明还提供了上述用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备的使用方法，包括以下步骤：

S1、根据复合壳体的胶接面积以及胶层厚度计算所需胶黏剂用量；所述胶黏剂 用量计算公式为：

m＝ρ(L*π*D*δ)φ

m所需胶黏剂质量；Kg；ρ为胶黏剂密度，g/cm³；L为复合壳体长度，mm；D为 复合壳体直径，mm；δ喷涂胶黏剂厚度，mm；φ为消耗系数；

S2、将胶黏剂与稀释剂按照质量比为5:1的比例混合后加入设备供料泵中；

S3、启动电控***电源，根据复合壳体长度设置小车行走位移L以及行走速度 V，设置喷枪起始位置，使得喷枪位于壳体的端口位置；

S4、开启吸风装置，同时开启喷枪开关，开始涂胶，在金属壳体内表面涂胶时， 内喷枪开启空气气泵提供内喷枪旋转动力0.6MPa，内喷枪旋转速度设置为1500转 /min，供料泵提高胶黏剂喷涂动力0.8MPa，同时高压空气将胶黏剂雾化，并且行走 小车沿着金属壳体轴线从喷涂区域向未喷涂区域移动匀速移动V，同时金属壳体在 两端夹具驱动下旋转，转速2500转/min；

S5、在绝热层外表面喷涂，外喷枪开启，供料泵提供高压将胶黏剂喷出，带绝 热层的缠绕芯模在两端夹具驱动下旋转，转速2500转/min，并且行走小车沿着芯 模轴线从喷涂区域向未喷涂区域移动匀速移动V，直至所有胶接面均匀涂胶完成。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明设计的用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备及其使用方法，实现复合壳体胶黏剂涂胶自动化，提供生产效率，提高了胶黏剂层厚度均匀性以及覆盖完整性。

2、采用高压喷胶方式涂胶，避免了在胶层引入杂物，对胶接面污染造成胶接强度降低，进而控制航天复杂复合壳体产品质量稳定性。

3、该设备设置吸风装置，避免了胶黏剂小分子挥发对人体健康的损害，改善了操作环境。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目 的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备的结构示意图。

图2为本发明实施例中的内部喷枪示意图。

图3为本发明实施例中的外部喷枪示意图。

其中：1-电控台、2-行走小车、3-车轮、4-导轨、5-供料泵、6-伸出夹持工装、7- 内部伸杆、8-外部伸杆、9-内部喷枪、10-外部喷枪、11-吸风橱柜外罩、12-吸风装置、 13-壳体、14-驱动电机、15-壳体夹具、16-夹具工作台、17—空气马达、18—离心雾化 涂料、19—雾化头(高速旋转)、20—金属壳体、21-空气进料管、22-胶黏剂进料管、23 —粘结剂及空气进料管、24—雾化涂料、25—复合壳体、26-空气、27-喷头。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于 本发明的保护范围。

如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，包括电控***、工装夹具***、行走***、喷涂***和吸风***；所述电控***1 包括小车行走速度控制、喷涂气流量控制、喷涂胶黏剂量控制以及喷枪旋转速度控 制。所述喷涂***采用空气加压对胶黏剂进行雾化，所述展吸风***在涂胶工作范围 内进行吸风，保证操作环境洁净无污染。所述工装夹具***可以实现复合壳体的夹 持，并在涂胶过程中实现复合壳体的旋转。所述的喷涂***采用内外喷枪，内壁喷 涂系涂料经高速旋转的雾化头在离心力作用下高效雾化并粘附于金属壳体内表面， 外喷枪采用高压无气喷涂方式对复合材料壳体外表面进行涂胶。具体的：

所述行走***包括导轨4以及活动安装在导轨4上方的行走小车2，所述行走小车2上方安装有电控台1、伸出夹持工装6，所述喷涂***包括供料泵5以及通过输料管 与供料泵5相连的内部喷枪9和外部喷枪10，所述内部喷枪9通过内部伸杆7与所述伸 出夹持工装6相连，所述外部喷枪10通过外部喷枪10通过外部伸杆8与所述伸出夹持 工装6相连，所述工装夹具***包括夹具工作台16，所述夹具工作台16上方安装有壳 体夹具15，所述壳体夹具15外罩设有一吸风橱柜外罩11，所述吸风橱柜外罩11内顶 面安装有一吸风装置12，所述电控***内载于所述电控台1内，所述吸风橱柜外罩 11和吸风橱柜外罩11构成所述吸风***。所述吸风橱柜外罩11内一侧设有用于驱动 壳体夹具的驱动电机14。

所述供料泵5安装在所述行走小车2上。所述内部喷枪9包括金属外壳20、安装在金属 外壳20内的雾化喷头19，雾化喷头19连接有空气进料管21和一粘结剂进料管22，空 气进料管21套接在粘结剂进料管22外，且两者的中心线在同一水平面上，空气进料管 21内安装有空气马达17。所述外部喷枪包括复合壳体25、安装在复合壳体25内的喷 头27，所述喷头27连接有一粘结剂及空气进料管23。所述行走小车包括车体及安装在 车体下方的车轮3

本发明实施例还提供了上述一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备的使用方法,包括以下步骤：

S1、根据复合壳体的胶接面积以及胶层厚度计算所需胶黏剂用量。所述胶黏剂 用量计算公式：

m＝ρ(L*π*D*δ)φ

m所需胶黏剂质量；Kg；ρ为胶黏剂密度，g/cm3；L为复合壳体长度，mm；D为 复合壳体直径，mm；δ喷涂胶黏剂厚度，mm；φ为消耗系数。

S2、将胶黏剂按照质量比为5:1的比例混合后加入设备供料泵中,总重量1.25kg。

S3、启动电控***电源，电源电压380V，根据复合壳体长度(990mm)设置小 车行走位移1000mm以及行走速度20m/min，设置喷枪起始位置(位于壳体的端口位 置即L＝0位置)。

S4、开启吸风装置。

S5、开启喷枪开关，开始涂胶，在直径70mm金属壳体内表面涂胶时，内喷枪 开启空气气泵提供内喷枪旋转动力0.6MPa，内喷枪旋转速度设置为1500转/min， 供料泵提高胶黏剂喷涂动力0.8MPa，同时高压空气将胶黏剂雾化，并且行走小车沿 着金属壳体轴线匀速移动20m/min(从喷涂区域向未喷涂区域移动)，同时金属壳 体在两端夹具驱动下旋转，转速2500转/min。

S6、在绝热层外表面喷涂，外喷枪开启，供料泵提供高压将胶黏剂喷出，缠绕 芯模表面装有直径70mm的绝热层在两端夹具驱动下旋转，转速2500转/min，并且 行走小车沿着芯模轴线匀速移动V(从喷涂区域向未喷涂区域移动)。直至所有胶 接面均匀涂胶完成。

本具体实施操作环境洁净，可以实现对复合壳体胶接面的全尺寸完整覆盖，胶层厚 度均匀，胶层胶接强度高，提高了复合壳体生产效率，降低了制造成本，提高了复合壳体质量稳定性以及可靠性。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视 为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，其特征在于，包括电控***、工装夹具***、行走***、喷涂***和吸风***；所述行走***包括导轨以及活动安装在导轨上方的行走小车，所述行走小车上方安装有电控台、伸出夹持工装，所述喷涂***包括供料泵以及通过输料管与供料泵相连的内部喷枪和外部喷枪，所述内部喷枪通过内部伸杆与所述伸出夹持工装相连，所述外部喷枪通过外部喷枪通过外部伸杆与所述伸出夹持工装相连，所述工装夹具***包括夹具工作台，所述夹具工作台上方安装有壳体夹具，所述壳体夹具外罩设有一吸风橱柜外罩，所述吸风橱柜外罩内顶面安装有一吸风装置，所述电控***内载于所述电控台内，所述吸风橱柜外罩和吸风橱柜外罩构成所述吸风***。

2.如权利要求1所述的一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，其特征在于，所述吸风橱柜外罩内一侧设有用于驱动壳体夹具的驱动电机。

3.如权利要求1所述的一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，其特征在于，所述供料泵5安装在所述行走小车上。

4.如权利要求1所述的一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，其特征在于，所述内部喷枪包括金属外壳、安装在金属外壳内的雾化喷头，雾化喷头连接有空气进料管和一粘结剂进料管，空气进料管套接在粘结剂进料管外，且两者的中心线在同一水平面上，空气进料管内安装有空气马达。

5.如权利要求1所述的一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，其特征在于，所述外部喷枪包括复合壳体、安装在复合壳体内的喷头，所述喷头连接有粘结剂及空气进料管。

6.如权利要求1所述的一种用于圆柱体复合壳体自动涂胶设备，其特征在于，所述行走小车包括车体及安装在车体下方的车轮。

7.一种如权利要求1所述的圆柱体复合壳体自动涂胶设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据复合壳体的胶接面积以及胶层厚度计算所需胶黏剂用量；所述胶黏剂用量计算公式为：

m所需胶黏剂质量；Kg；ρ为胶黏剂密度，g/cm³；L为复合壳体长度，mm；D为复合壳体直径，mm；δ喷涂胶黏剂厚度，mm；为消耗系数；

S2、将胶黏剂与稀释剂按照质量比为5:1的比例混合后加入设备供料泵中；

S3、启动电控***电源，根据复合壳体长度设置小车行走位移L以及行走速度V，设置喷枪起始位置，使得喷枪位于壳体的端口位置；

S4、开启吸风装置，同时开启喷枪开关，开始涂胶，在金属壳体内表面涂胶时，内喷枪开启空气气泵提供内喷枪旋转动力0.6MPa，内喷枪旋转速度设置为1500转/min，供料泵提高胶黏剂喷涂动力0.8MPa，同时高压空气将胶黏剂雾化，并且行走小车沿着金属壳体轴线从喷涂区域向未喷涂区域移动匀速移动V，同时金属壳体在两端夹具驱动下旋转，转速2500转/min；

S5、在绝热层外表面喷涂，外喷枪开启，供料泵提供高压将胶黏剂喷出，带绝热层的缠绕芯模在两端夹具驱动下旋转，转速2500转/min，并且行走小车沿着芯模轴线从喷涂区域向未喷涂区域移动匀速移动V，直至所有胶接面均匀涂胶完成。