本發(fā)明屬于蜂窩結構加工技術領域，尤其涉及一種零泊松比柔性蜂窩制造設備。

背景技術：

蜂窩結構是一種有多邊單元通過鏡像和陣列形成的網(wǎng)格結構。目前工業(yè)上生產(chǎn)和使用的蜂窩多為六邊形蜂窩，其它的包括矩形過拉伸蜂窩、單向柔性蜂窩等，這類蜂窩結構主要是作為支撐，被用在蜂窩夾層結構中，具有良好的比強度和比剛度，其主要制造方法有成形法和拉伸法，而傳統(tǒng)的成形法和拉伸法只適用于具有簡單網(wǎng)格形狀的蜂窩結構加工。

如圖1所示，零泊松比柔性蜂窩是一種具有較大變形能力的柔性蜂窩結構，具有特殊的網(wǎng)格形狀，其胞元是一種具有兩直壁面11和三段斜壁面12的多邊結構，如圖2所示，采用拉伸法無法實現(xiàn)，而采用傳統(tǒng)的齒輪成形方法也存在齒形復雜，成形質量差等缺陷，且齒輪成形并不適用于薄壁材料加工。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種零泊松比柔性蜂窩制造設備，用于解決目前在制造柔性蜂窩時，無法采用拉伸法，也無法發(fā)用成形法制成，因此提出一種設備，可以采用成形法制成柔性蜂窩的單層芯材。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種零泊松比柔性蜂窩制造設備，所述零泊松比柔性蜂窩制造設備包括

滾壓帶，所述滾壓帶為兩個且相對布置形成同步帶，所述滾壓帶具有內齒與外齒，外齒用于擠壓箔板材料使得箔片成型；

主動輪和從動輪，所述主動輪和從動輪的外徑設有傳動齒，傳動齒與內齒的齒形相匹配，主動輪和從動輪均設置于滾壓帶內用于支撐滾壓帶；

輥壓輪，所述輥壓輪外徑設有輥壓齒，輥壓齒與內齒相匹配，輥壓輪設置于滾壓帶內用于提供輥壓成型的壓力；

送料機構，所述送料機構用于將箔板材料從同步帶的一端送入，通過主動輪的轉動帶動滾壓帶移動從而帶動從動輪轉動，以及輥壓輪的作用下使得箔板材料從同步帶的另一端輸出后形成柔性蜂窩所需的單層芯材。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述主動輪設置于同步帶的輸出端，從動輪設置于同步帶的送入端。

本發(fā)明優(yōu)選的是，主動輪與從動輪的外徑尺寸相同。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述輥壓輪分布于兩側的滾壓帶內，每側的輥壓輪數(shù)量均為多個形成輥壓輪組。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述輥壓輪的外徑尺寸小于主動輪/從動輪的外徑尺寸。

本發(fā)明優(yōu)選的是，在同步帶的送入端設有一定角度的送入口。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述角度的頂點位于滾壓帶的中間部位，所述頂點與送入口之間的距離為輥壓漸進區(qū)，所述頂點與輸出口之間的距離為成形區(qū)，輥壓輪設置于成形區(qū)。

本發(fā)明優(yōu)選的是，其還包括支持裝置，所述支持裝置包括前支腳、中支腳和后支腳，前支腳與從動輪連接為從動輪提供支持力，后支腳與主動輪連接為主動輪提供支持力，中支腳與輥壓輪連接為輥壓輪提供支持力。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述前支腳的高度能夠調節(jié)，使得連接于前支腳的同步帶內的從動輪之間的距離能夠調節(jié)；后支腳的高度能夠調節(jié)，使得連接于后支腳的同步帶內的主動輪之間的距離能夠調節(jié)；中支腳的高度能夠調節(jié)，使得連接于中支腳的同步帶內的輥壓輪之間的距離能夠調節(jié)。

本發(fā)明優(yōu)選的是，所述滾壓帶由橡膠材料制成。

本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設備采用可調式漸進輥壓設備，其對箔板材料的輥壓成形過程是漸進的，避免了齒輪直接輥壓產(chǎn)生的壓痕、弧彎、扭曲、寬向彎曲等質量問題，具有成形穩(wěn)定、工藝流程簡單等優(yōu)點，調節(jié)輥壓輪可以適應不同尺寸的該類異形網(wǎng)格蜂窩的制造。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1為零泊松比柔性蜂窩結構示意圖。

圖2為零泊松比柔性蜂窩胞元示意圖。

圖3為本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設備。

圖4為本發(fā)明的滾壓帶示意圖。

圖5為圖4中的滾壓帶放大圖。

圖6為本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設備運轉示意圖。

圖7為采用本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設備制成的單層零泊松比柔性蜂窩圖。

圖8為本發(fā)明中單層零泊松比柔性蜂窩疊加示意圖。

附圖標記：

1-直壁面，2-斜壁面；10-滾壓帶，11-同步帶，12-內齒，13-外齒，14-送入口，15-輸出口，20-主動輪，30-從動輪，40-輥壓輪，50-送料機構，60-支撐裝置，61-前支腳，62-后支腳。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。

如圖1所示為零泊松比柔性蜂窩結構示意圖，柔性蜂窩結構具有較好的壓縮比，但是制作這樣的柔性蜂窩結構無法采用拉伸法進行拉伸，因此只能采用成形法將柔性蜂窩制作成單層芯材之后膠結而成。如圖2所示為圖1中的柔性蜂窩結構的一個細胞元，從圖中可以看到，每個細胞元均由兩層的芯材粘接而成，從單層芯材而言，其具有兩個直壁面1以及三個斜壁面2，在粘接時先粘接了一處的直壁面之后，第三層的芯材相應的直壁面在與此細胞元中間位置的直壁面粘接，最終可形成柔性蜂窩結構。為了制作單層芯材，本發(fā)明特發(fā)明了零泊松比柔性蜂窩制造設備。

如圖3所示即為本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設備，通過用嚙合的特殊齒形同步帶將箔板材料輥壓成柔性蜂窩單層芯材，然后疊層膠接形成柔性蜂窩結構，其主要包括滾壓帶10、主動輪20和從動輪30、輥壓輪40和送料機構50。

滾壓帶10為兩個且相對布置形成同步帶11，滾壓帶10具有內齒12與外齒13，外齒13用于擠壓箔板材料使得箔片成型。在本發(fā)明中，通過對雙面特殊齒形的同步帶進行設計以達到成型的目的，雙面特殊齒形的同步帶采用橡膠帶制成，內含紡織層以提高沿同步帶長度方向的剛度，避免繃緊后外齒形狀失真，同步帶11的內、外兩面均有齒形，內齒12為普通齒形，用于與齒輪(在本發(fā)明中包括主動輪20、從動輪30和輥壓輪40)嚙合；外齒13為柔性蜂窩單層芯材的形狀，可參見上述的圖2及圖4、圖5所示。

參見圖6所示，主動輪20和從動輪30的外徑設有傳動齒，傳動齒與內齒12的齒形相匹配，主動輪20和從動輪30均設置于滾壓帶10內可以用于支撐滾壓帶10。輥壓輪40的外徑設有輥壓齒，輥壓齒也與內齒12相匹配，輥壓輪40設置于滾壓帶10內主要用于為箔板材料成型提供輥壓的壓力。

送料機構50用于將箔板材料從同步帶11的一端送入，通過主動輪20的轉動帶動滾壓帶10移動從而帶動從動輪30轉動，以及輥壓輪40的作用下使得箔板材料從同步帶的另一端輸出后形成柔性蜂窩所需的單層芯材。

在本發(fā)明中，主動輪20設置于同步帶11的輸出端，從動輪30設置于同步帶11的送入端。

在本發(fā)明中，主動輪20與從動輪30的外徑尺寸相同，這樣形成的滾壓帶10的兩個面為平行結構。

在本發(fā)明中，輥壓輪40分布于同步帶11兩側的滾壓帶10內，每側的輥壓輪40的數(shù)量均為多個以便形成輥壓輪組，輥壓輪組較單個輥壓輪10可使得輥壓之后的箔板材料成型效果更佳。

在本發(fā)明中，輥壓輪40的外徑尺寸小于主動輪/從動輪的外徑尺寸，以便放于由主/從動輪撐起的滾壓帶10內，并且較小的輥壓輪10可以放置多個，以實現(xiàn)前述的目的。

在本發(fā)明中，在同步帶11的送入端設有一定角度的送入口14，一定角度的送入口14不僅使得箔板材料的送入更加方便，還可以形成材料的輥壓漸進區(qū)。不過需要注意的是，一定角度θ的度數(shù)不易太大，優(yōu)選為小于等于30度角。

在本發(fā)明中，角度θ的頂點靠近滾壓帶10的中間部位，可以適當向送入口14或輸出口15移動些位置。頂點與送入口14之間的距離為輥壓漸進區(qū)，滾壓漸進區(qū)的設置可以使對箔板材料的擠壓不是立即的，而是訓訓漸進的過程，這樣可使箔板材料不至于破環(huán)。頂點與輸出口15之間的距離為成形區(qū)，輥壓輪40設置于成形區(qū)，成形區(qū)是箔板材料的受主要壓力的地方。

此外，參見圖6，本發(fā)明中中還包括支持裝置60，支持裝置60包括前支腳61、中支腳和后支腳62，前支腳61與從動輪30連接為從動輪30提供支持力，后支腳62與主動輪20連接為主動輪20提供支持力，中支腳(圖中未畫出)與輥壓輪40連接為輥壓輪40提供支持力。

前支腳61的高度能夠調節(jié)，使得連接于前支腳的同步帶內的從動輪30之間的距離能夠調節(jié)；后支腳62的高度能夠調節(jié)，使得連接于后支腳20的同步帶內的主動輪20之間的距離能夠調節(jié)；中支腳的高度能夠調節(jié)，使得連接于中支腳的同步帶內的輥壓輪40之間的距離能夠調節(jié)。

在本發(fā)明中，通過對零泊松比柔性蜂窩制造設備的傳動部分進行設計，以達到實現(xiàn)設備的運轉的目的。需要理解的是，在本發(fā)明中的主動輪20采用同步機構或者同步雙驅動系統(tǒng)進行驅動，保證同步帶11的進給速度，從動輪30和輥壓輪40可以不設置驅動電機，僅依靠內齒12進行轉動。主動輪20和從動輪30均設置有輪間距調節(jié)功能的支腳上，以適應不同尺寸的柔性蜂窩的加工。

加工時，先將經(jīng)過表面處理的箔板材料裁成指定寬度，將其一段從送入口14送入。開動機器，主動輪20帶動同步帶11轉動，箔板材料被卷入零泊松比柔性蜂窩制造設備。輥壓成形過程分為兩個區(qū)域：輥壓漸進區(qū)a1和成形區(qū)a2，兩區(qū)以第一個輥壓輪40為界。

首先是輥壓漸進區(qū)，這一區(qū)域內上下同步帶之間成一夾角，當鋁箔從送入口14進入輥壓區(qū)時，同步帶11的外齒13齒尖開始對箔板材料進行擠壓，但并未完全嚙合。隨著箔板材料進給，嚙合程度越來越大，到輥壓輪組處完全嚙合。

其次是成形區(qū)，這一區(qū)域內上下同步帶之間完全嚙合，并由輥壓輪組提供夾緊力，進一步將箔板材料壓成所需的形狀。最終成形好的柔性蜂窩單層芯材從輸出口15傳出，傳出的柔性蜂窩單層芯材如圖7所示。

最后，對成形后的柔性蜂窩單層芯材的直壁外側面涂膠，將涂膠后的單層芯材堆疊，進行膠接固化后形成蜂窩結構，如圖6所示。

需要理解的是，為了制作出如圖7所示的柔性蜂窩單層芯材，在本發(fā)明中的零泊松比柔性蜂窩制造設備的各個零部件的參數(shù)可以進行適當調整以適應需要制作的柔性蜂窩的結構尺寸。下面以圖1所示的柔性蜂窩參數(shù)(α＝40°，β＝28°，l＝2mm，t＝0.05mm，l＝300mm，w＝600mm，h＝300mm)的零泊松比柔性鋁蜂窩為例，介紹零泊松比柔性蜂窩制造設備的安裝及制造過程。

1、零泊松比柔性蜂窩制造設備的調整

零泊松比柔性蜂窩制造設備包括滾壓帶10、主動輪20、從動輪30、輥壓輪40和送料機構60等，各部件均為可拆卸結構，方便不同參數(shù)同步帶的安裝。

加工前，先取下各主動輪20、從動輪30及輥壓輪組，將同步帶11套入后分別安裝各輪，并調節(jié)好輪間距，使得輥壓輪組壓緊時，同步帶11處于繃緊狀態(tài)。調節(jié)從動輪30間距使得送入口14處上、下齒完全不嚙合，壓緊兩輥壓輪組。

本例中主動輪20和從動輪30的尺寸為有效輪寬300mm。

加工時，先將經(jīng)過表面處理并烘干的鋁箔裁成300mm寬度，將其一端從送入口14送進。開動機器，主動輪20帶動同步11帶轉動，鋁箔被卷入輥壓。輥壓過程分為兩個區(qū)域：輥壓漸進區(qū)a1和成形區(qū)a2。

在輥壓漸進a1區(qū)，上下同步帶之間成一夾角θ，當鋁箔從送入口14進入輥壓區(qū)時，同步帶11的外齒13齒尖開始對鋁箔進行擠壓，隨著鋁箔進給，嚙合程度越來越大，直到輥壓輪處完全嚙合。

輥壓漸進區(qū)a1包含m＝15個胞元長度，胞元長寬為：

x＝l(4cosα-2sinβ)＝4.25mm

y＝l(2+4sinα+2cosβ)＝12.674mm

由此

在成形區(qū)a2，上、下同步帶之間完全嚙合，并由輪間距為3y的輥壓輪組提供夾緊力，經(jīng)過n＝15個胞元長度的完全嚙合，進一步將鋁箔壓成所需的形狀。最終成形好的柔性蜂窩單層芯材從輸出口15產(chǎn)出。

2、同步帶11的雙面特殊齒形尺寸參數(shù)

需要制造的柔性蜂窩使用鋁箔為材料，且其胞元形狀為三段斜壁式，因此需設計對應尺寸形狀的雙面特殊齒形同步帶。同步帶11采用橡膠帶制成，含有紡織層提高拉伸剛度，其內齒12為普通齒形，與齒輪嚙合作為傳動；外齒13為柔性蜂窩單層芯材的形狀，其參數(shù)為α＝40°，β＝28°，l＝2mm。按照漸進成形所需的輥壓行程，設計的同步帶周長需達到：

c＝2(m+n)y+2πφ＝1012mm

按c/y取整數(shù)部分加1為同步帶11的外齒胞元數(shù)，設計的同步帶外齒胞元數(shù)為80，其寬度為300mm。

3、對成形后的柔性蜂窩單層芯材進行疊層膠接固化成形。

對柔性蜂窩單層芯材的直壁外側面涂膠，將涂膠后的單層芯材堆疊，進行固化后形成蜂窩結構。

本發(fā)明的零泊松比柔性蜂窩制造設備采用可調式漸進輥壓設備，其對箔板材料的輥壓成形過程是漸進的，避免了齒輪直接輥壓產(chǎn)生的壓痕、弧彎、扭曲、寬向彎曲等質量問題，具有成形穩(wěn)定、工藝流程簡單等優(yōu)點，調節(jié)輥壓輪可以適應不同尺寸的該類異形網(wǎng)格蜂窩的制造。

以上，僅為本發(fā)明的最優(yōu)具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。