专利名称：一种轻质点阵夹芯板及采用激光切孔制备该板的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，属于机械加工领域。
背景技术：
目前制备轻质点阵夹芯板主要有以下几种对于金属材质的点阵夹芯板主要有轧 制法、熔模铸造法两种；对于纤维增强复合材料材质的点阵夹芯板主要有模具热压法、组装 模具法、纤维编织法、机械组装法。下面分别分析存在的问题轧制法由于金属材料在扎制过程中，存在一定的弹性变形，导致点阵芯子的节点 往往不在一个平面上，而且通过轧制法制备的点阵结构节点面积比较小。熔模铸造法由于金属流动性不是太好，往往会对结构成型之后的质量有影响，而 且熔模铸造法成本较高。模具热压法芯子部分不是整体成型，杆件不能施加足够的压力，而且杆件预埋在 面板中，容易对面板造成初始损伤。组装模具法节点粘接面积太小。纤维编织法一方面对面板有损伤，另一方面纤维杆件比较细，不能充分发挥纤维 增强的特点。机械组装法杆件在切削过程中，容易存在误差，这样嵌锁时容易给结构带来装配误差。以上的几种方法成型的夹芯板结构性能差，且因其工艺问题而不适于批量生产。
发明内容
本发明目的是为了解决传统方法成型的夹芯板结构性能差，且因其工艺问题不适 于批量生产的问题，提供了一种轻质点阵夹芯板及采用激光切孔制备该板的方法。本发明的轻质点阵夹芯板包括带孔的波纹板、上面板和下面板，带孔的波纹板的 上顶面与上面板固定在一起，带孔的波纹板的下底面与下面板固定在一起，带孔的波纹板 的每个斜侧面上分布有一排通孔。采用激光切孔制备上述轻质点阵夹芯板的方法步骤一、对待加工的波纹板进行预处理；步骤二、将波纹板水平放置在激光加工台上，并用卡具固定夹紧；步骤三、启动激光切割设备，在波纹板的斜侧面上打孔，激光打孔方向与上顶面垂 直，工艺参数为激光输出功率为150w 400w，切割速度为0. 5mm/s 5mm/s，保护 气体压力为IOkPa 30kPa，喷嘴高度为0. 5mm 5mm，脉宽为0. 5ms 4ms，重复频率为 20Hz 60Hz，加工余量为0. Imm 0. 5mm,步骤四、按设定程序在波纹板上打完孔后，将所述孔的切割边缘的变质层磨掉，然 后将其与上、下面板固定在一起，完成轻质点阵夹芯板的制备。
本发明的优点全球首例将激光工艺用于复合材料点阵夹芯板工艺上来，因激光 加工精度高，生产出来的夹芯板结构性能好；激光加工速度快，能批量生产夹芯板；激光加 工无噪声，热输入量小，可以进行选择性加工和精密加工。
图1是波纹板立体结构示意图2是图1的A方向视图3是图1的B方向视图4是图1的C方向视图5是实施方式二所述方法的打孔过程示意图6是实施方式二所述方法打孔后的波纹板结构示意图
图7是本发明轻质点阵夹芯板的结构示意图8是图7所示夹芯板的孔为梯形时的侧视图9是图6的俯视图10是图7所示夹芯板的孔为圆形时的侧视图11是图7所示夹芯板的孔为三角形时的侧视图12是图7所示夹芯板的孔为长方形时的侧视图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图7说明本实施方式，本实施方式一种轻质点阵夹芯 板，它包括带孔的波纹板1、上面板2和下面板3，带孔的波纹板1的上顶面与上面板2固定 在一起，带孔的波纹板1的下底面与下面板3固定在一起，带孔的波纹板1的每个斜侧面上 分布有一排通孔。所述通孔在斜侧面上可以是均勻分布，也可以是不均勻分布，根据实际需
要确定。具体实施方式
二 下面结合图1至图12说明本实施方式，本实施方式采用激光切 孔制备实施方式一所述的轻质点阵夹芯板的方法，它包括以下步骤步骤一、对待加工的波纹板进行预处理；步骤二、将波纹板水平放置在激光加工台上，并用卡具固定夹紧；步骤三、启动激光切割设备，在波纹板的斜侧面上打孔，激光打孔方向与上顶面垂 直，工艺参数为激光输出功率为150w 400w，切割速度为0. 5mm/s 5mm/s，脉宽 为0. 5ms 4ms，重复频率为20Hz 60Hz，保护气体压力为IOkPa 30kPa，喷嘴高度为 0. 5mm 5mm,力口工余量为0. Imm 0. 5mm,步骤四、按设定程序在波纹板上打完孔后，将所述孔的切割边缘的变质层磨掉，然 后将其与上、下面板固定在一起，完成轻质点阵夹芯板的制备。波纹板的立体图如图1所示，它的A、B、C方向视图如图2、图3、图4所示。波纹板的材质为纤维增强复合材料或金属材料，材质为纤维增强复合材料的波纹 板通过热压模具制备，材质为金属材料的波纹板通过轧制模具制备。执行步骤一，对波纹板进行预处理。
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步骤一的预处理是指打磨掉纤维增强复合材料的波纹板的多余树脂；或对金属 材料的波纹板进行化学清洗或表面打磨。执行步骤二，将所述波纹板放置在激光加工台上，并用卡具固定夹紧。执行步骤三，进行激光打孔，打孔的方向为如图1所示的B方向，孔的形状由程序 设定的激光运行轨迹决定，当激光运行轨迹为圆形时，打孔后夹芯板侧视图如图10所示； 当激光运行轨迹为三角形时，打孔后夹芯板侧视图如图11所示；当激光运行轨迹为长方形 时，打孔后夹芯板侧视图如图12所示；当激光运行轨迹为梯形时，打孔后夹芯板侧视图如 图8所示，具体应用的形状根据实际情况决定，这里不一一列举。打孔的过程如图5所示，打孔后的波纹板如图6所示。执行步骤四，将打完孔的波纹板与上、下面板固定在一起，形成的最终轻质点阵夹 芯板如图7所示。步骤四中所述的固定方式为焊接或粘接，具体为波纹板为金属材料，上、下面板为金属材料，固定方式为焊接；波纹板为金属材料，上、下面板为纤维增强复合材料，固定方式为粘接；波纹板为纤维增强复合材料，上、下面板为金属材料，固定方式为粘接；波纹板为纤维增强复合材料，上、下面板为纤维增强复合材料，固定方式为粘接。具体实施方式
三本实施方式与实施方式二的不同之处在于，激光输出功率为 180w 300w，切割速度为lmm/s 3mm/s，脉宽为Ims 2ms，重复频率为20Hz 30Hz，保 护气体压力为15kPa 25kPa，喷嘴高度为0. 8mm 2mm，加工余量为0. Imm 0. 3mm，其它 结构和连接方式与实施方式二相同。具体实施方式
四本实施方式与实施方式二的不同之处在于，激光输出功率为 200w 280w，切割速度为lmm/s 2mm/s，脉宽为1. 3ms 1. 6ms，重复频率为22Hz 26Hz， 保护气体压力为18kPa 22kPa，喷嘴高度为0. 8mm 1. 5mm，加工余量为0. 2mm 0. 3mm, 其它结构和连接方式与实施方式二相同。具体实施方式
五本实施方式与实施方式二的不同之处在于，激光输出功率为 250w，切割速度为1. 5mm/s，脉宽为1. 4ms，重复频率为25Hz，保护气体压力为20kPa，喷嘴高 度为1mm，加工余量为0. 2mm，其它结构和连接方式与实施方式二相同。具体实施方式
六本实施方式与实施方式二的不同之处在于，激光输出功率为 200w，切割速度为2mm/s，脉宽为1. 5ms，重复频率为30Hz，保护气体压力为25kPa，喷嘴高度 为1. 2mm，加工余量为0. 15mm，其它结构和连接方式与实施方式二相同。具体实施方式
七本实施方式与实施方式二的不同之处在于，激光输出功率为 180w，切割速度为lmm/s，脉宽为1ms，重复频率为20Hz，保护气体压力为15kPa，喷嘴高度为 0. 8mm，加工余量为0. 1mm，其它结构和连接方式与实施方式二相同。
权利要求
一种轻质点阵夹芯板，其特征在于，它包括带孔的波纹板(1)、上面板(2)和下面板(3)，带孔的波纹板(1)的上顶面与上面板(2)固定在一起，带孔的波纹板(1)的下底面与下面板(3)固定在一起，带孔的波纹板(1)的每个斜侧面上分布有一排通孔。
2.采用激光切孔制备权利要求1所述的轻质点阵夹芯板的方法，其特征在于，它包括 以下步骤步骤一、对待加工的波纹板进行预处理；步骤二、将波纹板水平放置在激光加工台上，并用卡具固定夹紧；步骤三、启动激光切割设备，在波纹板的斜侧面上打孔，激光打孔方向与上顶面垂直，工艺参数为激光输出功率为150w 400w，切割速度为0. 5mm/s 5mm/s，脉宽为 0. 5ms 4ms，重复频率为20Hz 60Hz，保护气体压力为IOkPa 30kPa，喷嘴高度为 0. 5mm 5mm,力口工余量为0. Imm 0. 5mm,步骤四、按设定程序在波纹板上打完孔后，将所述孔的切割边缘的变质层磨掉，然后将 将其与上、下面板固定在一起，完成轻质点阵夹芯板的制备。
3.根据权利要求2所述的一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，其特征在 于，波纹板的材质为纤维增强复合材料或金属材料，材质为纤维增强复合材料的波纹板通 过热压模具制备，材质为金属材料的波纹板通过轧制模具制备。
4.根据权利要求3所述的一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，其特征在 于，步骤一的预处理是指打磨掉纤维增强复合材料的波纹板的多余树脂；或对金属材料 的波纹板进行化学清洗或表面打磨。
5.根据权利要求2所述的一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，其特征在 于，步骤四中波纹板与上、下面板采用粘接或焊接的方式固定在一起。
6.根据权利要求2所述的一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，其特征在 于，激光输出功率为180w 300w，切割速度为lmm/s 3mm/s，脉宽为Ims 2ms，重复频 率为20Hz 30Hz，保护气体压力为15kPa 25kPa，喷嘴高度为0. 8mm 2mm，加工余量为 0. Imm 0. 3mmο
7.根据权利要求2所述的一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，其特征在 于，激光输出功率为200w 280w，切割速度为lmm/s 2mm/s，脉宽为1. 3ms 1. 6ms,重复 频率为22Hz 26Hz，保护气体压力为18kPa 22kPa，喷嘴高度为0. 8mm 1. 5mm，加工余 量为 0. 2mm 0. 3mm。
8.根据权利要求2所述的一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，其特征在 于，激光输出功率为250w，切割速度为1. 5mm/s，保护气体压力为20kPa，喷嘴高度为1mm，脉 宽为1. 4ms，重复频率为25Hz，加工余量为0. 2mm。
9.根据权利要求2所述的一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，其特征在 于，激光输出功率为200w，切割速度为2mm/s，脉宽为1. 5ms，重复频率为30Hz，保护气体压 力为25kPa，喷嘴高度为1. 2mm，加工余量为0. 15mm。
10.根据权利要求2所述的一种采用激光切孔制备轻质点阵夹芯板的方法，其特征在 于，激光输出功率为180w，切割速度为lmm/s，脉宽为1ms，重复频率为20Hz，保护气体压力 为15kPa，喷嘴高度为0. 8mm，加工余量为0. 1mm。
全文摘要
一种轻质点阵夹芯板及采用激光切孔制备该板的方法，属于机械加工领域，本发明为解决传统方法成型的夹芯板结构性能差，且因其工艺问题不适于批量生产的问题。本发明轻质点阵夹芯板将带孔的波纹板的上顶面与上面板固定在一起，带孔的波纹板的下底面与下面板固定在一起，带孔的波纹板的每个斜侧面上分布有一排通孔。采用激光切孔制备上述轻质点阵夹芯板的方法一、对波纹板预处理；二、将波纹板水平放置在激光加工台上，并用卡具夹紧；三、启动激光切割设备，在波纹板的斜侧面上打孔，激光打孔方向与上顶面垂直，四、按设定程序在波纹板上打完孔后，将其与上、下面板固定在一起，完成轻质点阵夹芯板的制备。
文档编号B32B3/28GK101966764SQ201010281190
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者吴林志, 殷莎, 熊健, 王明亮, 马力 申请人:哈尔滨工业大学