轻量化结构的复合材料包装箱的制作方法

本发明属于武器产品贮存用包装箱，特别涉及一种面向军用、船舶、航空航天等武器产品贮存用的轻量化结构的复合材料包装箱。

背景技术：

1、复合材料包装箱产品主要面向军用、船舶、航空航天等武器产品贮存领域，其产业链里面包括复合材料的成型和整体结构设计等。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法，在宏观上或微观上组成具有新性能的合成材料。复合材料分为基体和增强体两部分。基体材料分为金属基体和非金属基体，金属基体主要有铝、镁、钢、钛及其合金。非金属有合成树脂、橡胶、陶瓷、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维、金属丝和硬质细粒等。复合材料成型技术和结构设计技术已为国内各军工企业内成熟的工业技术，基体材料和增强材料供货渠道稳定可靠。复合材料成型技术为关键技术，根据以往产品的经验，已经属于我厂成熟技术。原材料可靠不存在高度依赖国外技术的问题以及国际贸易风险等。目前已有的产品在刚度和强度、气密、耐腐蚀及耐候性方面已经应用成熟，但是，目前武器产品的包装箱普遍存在重量大的问题，导致运输不便且增加了生产生产及运输成本，因此，在保证上述性能的基础上大幅的减重是目前需要解决的难题。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是提供一种轻量化结构的复合材料包装箱及加工方法，解决了武器产品的包装箱重量太大的问题，实现越来越高的武器装备的保障轻量化的要求。

2、本发明采用的技术方案是：一种轻量化结构的复合材料包装箱，包括箱体和端门，所述箱体包括上箱体和下箱体，所述上箱体和下箱体上下对接合模，所述上箱体和下箱体的一端为敞口设计，端部安装箱体预埋框，所述端门与箱体预埋框连接，所述箱体为复合结构，通过增强材料和夹芯材料层层铺设后抽真空注入树脂形成的具有内蒙皮和外蒙皮及中间铺设夹芯材料的一体成型结构，所述上箱体设有堆码平面和吊环组件，所述下箱体设有铲举平面，所述堆码平面为顶面高于上箱体上表面的平面结构用于包装箱的上下堆叠，所述铲举平面为底面高于下箱体下表面的平面结构用于叉车移动包装箱，高低方向描述为包装箱正放状态下的高度方向。

3、优选的，所述堆码平面有两个，分别位于箱体长度方向的两侧，在堆码平面顶面上加工有凹槽，在下箱体对应位置安装有形状相对应的支脚，凹槽用于避让堆码状态下箱底的支脚，上下排列的两包装箱的凹槽与支脚对位提高包装箱堆叠的稳定性。

4、优选的，所述上箱体和下箱体夹芯材料层对应位置设有吊带，所述吊带为“凵”型条状金属带，吊带在折角两侧处设有吊环安装块，所述吊环安装块的厚度大于吊带，吊带在两端部设有预紧组件安装块，所述预紧组件安装块的厚度大于吊带，上箱体内的吊带与下箱体内的吊带组成矩形框，上箱体内的吊带与下箱体内的吊带在箱体内壁通过预紧组件连接，所述吊带位于堆码平面中心处。

5、优选的，吊环组件安装位置正对吊环安装块，吊环组件螺接于吊环安装块。

6、优选的，所述吊带带体上间隔加工有长孔，通过开孔位置的设计增加夹芯材料层与预埋的吊带的结合紧密度既提高了一体化强度又减轻了重量。

7、优选的，所述增强材料为复合毡、方格布、表面毡，所述夹芯材料采用轻木，轻木具有极高的强度和硬度；比热小，受气温变化影响小；良好的抗火性能；抗热、隔音性能佳；与树脂及粘接剂有很好的结合性；适合不同的复合生产工艺，有随形性好、粘接性能好、密度低、强度高等特点。

8、优选的，所述内蒙皮和外蒙皮的厚度不大于3mm，箱体由增强材料与夹芯材料按设计要求的厚度进行选择铺设的层数，然后抽真空注入树脂形成的复合结构也称为玻璃钢，箱体的箱壁的厚度根据强度要求设计，然后分为内蒙皮和外蒙皮，中间铺设夹芯材料一体成型。内外蒙皮一般3mm，剩下的厚度就由夹芯材料填充。

9、优选的，所述端门包括连接框和门体，所述连接框与门体在一端轴连接，所述连接框与上箱体和下箱体的箱体预埋框固定连接，门体外周一圈安装12～20个可调锁紧力的搭扣与箱体锁紧，所述连接框为非金属。以往端门与箱体本体的连接都采取金属连接结构，连接框的尺寸与箱体端门的外形尺寸一样大小，体积重量都较大，端门密封采用金属结构相对密封槽来说密封更容易保证，随着密封设计能力的提升，采用非金属连接框密封性能通过了验证。非金属连接框为了保证强度采用碳纤维替代玻璃纤维提前单独预制成型再进行装配。相比较金属框重量降低70％左右。

10、优选的，所述连接框与门体对接面设有密封槽，内置“d”形密封圈，d形密封圈与o形密封圈相比较，优点是与密封槽接触面积大，接触压力均匀，密封效果好，压缩率也比o形密封圈小，老化的速度慢，稳定性好寿命更长。

11、本发明的有益效果是：

12、1、在保证箱体整体强度与刚度前提下，为进一步降低包装箱整体重量，上下箱体采用轻木夹芯层结构，端门与箱体连接框采取碳纤维预制，相比金属材质，有效降低箱体重量。

13、2、包装箱设有堆码平面、铲举平面和起吊结构，满足其运输、铲装和吊装等要求。包装箱吊环、支脚、充气、接地等外部接口与其它型号保持一致，具有通用性。同时，端门与箱体之间采用可调节锁紧力搭扣实现快速开箱和锁紧，箱体端门处密封采用以往验证过的“d”型实心胶条密封形式，有效阻隔箱体内气体外泄，提高气密性。

14、3、包装箱箱体选用夹芯复合材料，具有重量轻、强度高的特点，大幅降低箱体重量，使弹箱重量比能达到世界先进水平，提高作战机动性及武器综合竞争力，综合力学性能指标可提高20％左右。包装箱起吊位置预先埋入金属钢制吊带，当包装箱在吊装、铲装时形成刚性传力体系；箱体采用螺接和胶接紧固方式，提高了箱体的刚、强度。用高强度的碳纤维预制连接框替代传统的金属框大大降低整体重量。

技术特征：

1.一种轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：包括箱体和端门，所述箱体包括上箱体和下箱体，所述上箱体和下箱体上下对接合模，所述上箱体和下箱体的一端为敞口设计，端部安装箱体预埋框，所述端门与箱体预埋框连接，所述箱体为复合结构，通过增强材料和夹芯材料层层铺设后抽真空注入树脂形成的具有内蒙皮和外蒙皮及中间铺设夹芯材料的一体成型结构，所述上箱体设有堆码平面和吊环组件，所述下箱体设有铲举平面，所述堆码平面为顶面高于上箱体上表面的平面结构用于包装箱的上下堆叠，所述铲举平面为底面高于下箱体下表面的平面结构用于叉车移动包装箱。

2.根据权利要求1所述的轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：所述堆码平面有两个，分别位于箱体长度方向的两侧，在堆码平面顶面上加工有凹槽，在下箱体对应位置安装有形状相对应的支脚，凹槽用于避让堆码状态下箱底的支脚。

3.根据权利要求1所述的轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：所述上箱体和下箱体夹芯材料层对应位置设有吊带，所述吊带为“凵”型条状金属带，吊带在折角两侧处设有吊环安装块，所述吊环安装块的厚度大于吊带，吊带在两端部设有预紧组件安装块，所述预紧组件安装块的厚度大于吊带，上箱体内的吊带与下箱体内的吊带组成矩形框，上箱体内的吊带与下箱体内的吊带在箱体内壁通过预紧组件连接，所述吊带位于堆码平面中心处。

4.根据权利要求3所述的轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：所述吊带带体上间隔加工有长孔。

5.根据权利要求3所述的轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：所述吊环组件安装位置正对吊环安装块。

6.根据权利要求1所述的轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：所述增强材料为复合毡、方格布、表面毡，所述夹芯材料采用轻木。

7.根据权利要求1所述的轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：所述内蒙皮和外蒙皮的厚度不大于3mm。

8.根据权利要求1所述的轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：所述端门包括连接框和门体，所述连接框与门体在一端轴连接，所述连接框与上箱体和下箱体的箱体预埋框固定连接，门体外周上安装12～20个可调锁紧力的搭扣与箱体锁紧，所述连接框为非金属。

9.根据权利要求1所述的轻量化结构的复合材料包装箱，其特征在于：所述连接框与门体对接面设有密封槽，内置“d”形密封圈。

技术总结
本发明提供一种轻量化结构的复合材料包装箱及加工方法，包括箱体和端门，所述箱体包括上箱体和下箱体，所述上箱体和下箱体上下对接合模，所述上箱体和下箱体的一端为敞口设计，端部安装箱体预埋框，所述端门与箱体预埋框连接，所述箱体为复合结构，通过增强材料和夹芯材料层层铺设后抽真空注入树脂形成的具有内蒙皮和外蒙皮及中间铺设夹芯材料的一体成型结构，所述上箱体设有堆码平面和吊环组件，所述下箱体设有铲举平面。本发明具有重量轻、强度高的特点，大幅降低箱体重量，使弹箱重量比能达到世界先进水平，提高作战机动性及武器综合竞争力，综合力学性能指标可提高20％左右。

技术研发人员：祝贺利,郭俊卿,潘佳
受保护的技术使用者：沈阳航天新光集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15