一种蒙皮的修复方法及蒙皮的修复设备与流程

1.本发明涉及板材修复技术领域，尤其涉及一种蒙皮的修复方法及蒙皮的修复设备。


背景技术：

2.蒙皮是指包围在飞机或汽车骨架结构外的维形构件，起承力和传递气动载荷的作用。由于直接与外界接触，蒙皮在使用不当、使用较长时间或者外部因素干扰的情况下则会出现孔洞或裂纹等缺陷，为了延长使用寿命，需要对其进行修复。
3.目前，一般修补蒙皮缺陷用的加强补片采用的是相同材料，通过铆接或者胶接的方式对金属蒙皮进行修复。然而采用铆接技术修复需在结构件上制孔，会造成应力集中等缺点，且工艺复杂，还需要引入铆钉等零件增加组件的重量。胶接技术虽不需要制孔，但通常难以达成高强度、高耐久的胶接；再者，胶接工艺流程周期较长。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种蒙皮的修复方法，采用热塑性材料对破损的蒙皮进行修复，保证修补区域强度的同时有效地提高了修补速度。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种蒙皮的修复方法，包括：
7.将修补板覆盖在蒙皮的待修补区域，所述修补板由热塑性材料制成；
8.加热所述修补板，使所述修补板与所述蒙皮熔接，以修复所述待修补区域。
9.作为优选地，将所述修补板覆盖在蒙皮的待修补区域之前还包括：
10.获取所述待修补区域的参数信息，所述待修补区域的参数信息包括缺陷类型、待修补区域的尺寸和形状；
11.根据所述待修补区域的参数信息，选取所述修补板的形状以及尺寸，以使所述修补板能够完全覆盖所述待修复区域。
12.作为优选地，在加热所述修补板之前还包括：
13.在所述蒙皮外依次罩设有透气垫层和真空袋膜，所述修补板位于所述蒙皮和所述透气垫层之间；
14.将所述真空袋膜与所述蒙皮之间抽真空，以使所述修补板与所述蒙皮紧密贴合。
15.作为优选地，在所述蒙皮外依次罩设透气垫层和真空袋膜之前还包括：将所述修补板的顶面棱边倒角。
16.作为优选地，加热所述修补板具体包括：
17.获取所述修补板的参数信息，所述修补板的参数信息包括形状、尺寸和/或所述修补板在所述蒙皮上的位置信息；
18.根据所述参数信息选择加热轨迹，所述加热轨迹所在区域位于所述修补板的上方；
19.根据所述加热轨迹加热所述修补板。
20.作为优选地，加热所述修补板的过程中，控制所述修补板的温度处于预设温度范围内。
21.一种蒙皮的修复设备，用于上述蒙皮的修复方法，所述蒙皮的修复设备包括：
22.机械臂；
23.加热装置，所述加热装置的加热作业端设置于所述机械臂的末端，用于加热所述修补板；
24.扫描装置，所述扫描装置用于扫描所述修补板，以获取所述修补板的参数信息；
25.控制装置，所述控制装置分别与所述扫描装置、所述机械臂和所述加热装置电连接，所述控制装置用于接收所述参数信息并生成加热轨迹，且能控制机械臂运动，以使所述加热装置的作业端按照所述加热轨迹加热所述修补板。
26.作为优选地，所述加热装置包括加热机和感应线圈，所述感应线圈电连接在所述加热机上。
27.作为优选地，所述蒙皮的修复设备还包括冷却装置，所述冷却装置的冷却作业端设置于所述机械臂的末端，用于冷却所述修补板。
28.作为优选地，所述蒙皮的修复设备还包括真空加压装置，所述真空加压装置包括：
29.真空泵；
30.透气垫层，罩设于所述修补板的上方；
31.真空袋膜，罩设于所述透气垫层上；
32.接嘴，设置在所述真空袋膜上并与所述真空泵连接。
33.本发明的有益效果：
34.本发明提供的蒙皮修复方法中，通过采用热塑性材料对破损的蒙皮进行修复，简化了工艺流程，同时在保证了修补区域强度的同时提高了修补速度。
35.本发明提供的蒙皮的修复设备，能够根据蒙皮的缺陷类型及缺陷尺寸和形状实现自动修复，保证了修复的质量，提高了修复的效率。
附图说明
36.图1是本发明实施例一提供的蒙皮的修复方法的流程图；
37.图2是本发明实施例二提供的蒙皮的修复方法的流程图；
38.图3是本发明提供的蒙皮的修复方法修复孔洞缺陷的示意图；
39.图4是本发明提供的蒙皮的修复方法修复裂纹缺陷的示意图；
40.图5是本发明实施例二提供的将修补板固定在蒙皮上的方法的流程图；
41.图6是本发明实施例二提供的加热修补板的流程图；
42.图7是本发明提供的蒙皮的修复方法采用螺旋形轨迹的示意图；
43.图8是本发明提供的蒙皮的修复方法采用弓形轨迹的示意图；
44.图9是本发明实施例三提供的蒙皮的修复设备的结构示意图；
45.图10是本发明实施例三提供的真空加压装置的结构示意图。
46.图中：
47.1、修补板；
48.2、加热装置；21、加热机；22、感应线圈；
49.3、蒙皮；31、孔洞缺陷；32、裂纹缺陷；321、止裂孔；
50.4、控制装置；41、螺旋形轨迹；42、弓形轨迹；
51.5、扫描装置；
52.6、机械臂；
53.7、冷却装置；71、冷风机；72、冷风枪；
54.8、真空加压装置；81、真空泵；82、透气垫层；83、真空袋膜；84、接嘴；85、密封条。
具体实施方式
55.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
56.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
59.目前，一般修补蒙皮缺陷用的加强补片采用的是相同材料，通过铆接或者胶接的方式对金属蒙皮进行修复。然而采用铆接技术修复需在结构件上制孔，会造成应力集中等缺点，且工艺复杂，还需要引入铆钉等零件增加组件的重量。胶接技术虽不需要制孔，但通常难以达成高强度、高耐久的胶接；再者，胶接工艺流程周期较长。
60.实施例一
61.如图1所示，本发明提供了一种蒙皮的修复方法，该蒙皮的修复方法采用热塑性材料对破损的蒙皮3进行修复，具体步骤包括：把由热塑性材料制成的修补板1覆盖在蒙皮3的待修补区域上，然后用加热装置2对修补板1进行加热，使修补板1表面的热塑性材料融化，融化的热塑性材料将修补板1和蒙皮3熔接在一起，即完成对破损的蒙皮3进行修复。该蒙皮的修复方法，不需要在蒙皮3的表面制孔，简化了工艺流程，提高了修补速度；通过加热的方式将热塑性材料与破损的蒙皮3熔接在一起，相比采用胶接的技术，可以提高修补后的蒙皮3的强度，同时使修补板1与蒙皮3连接的更加牢固，延长了蒙皮3的使用寿命。
62.具体地，在将热塑性材料覆盖在待修补的区域之前，需要对待修补区域进行打磨，使待修补区域表面粗糙，以便于修补板1能够与蒙皮3熔接的更加牢固。
63.进一步地，在对待修补区域进行打磨后，需要对待修补区域进行清洗，清洗掉打磨产生的碎屑，保证待修补区域无杂质，可以提高修补效果。本实施例中优选用丙酮溶液对打磨后的待修补区域进行清洗，丙酮是一种安全的溶解剂，既不会对人体健康带来危害，也不会对工作场所的环境水平带来不良影响。
64.在用丙酮溶液清洗完打磨区域后，可以使用风机或烘干设备对待修补区域进行干燥处理，保证修补板1与蒙皮3的熔接强度。
65.优选地，本实施例中的修补板1所选用的是热塑性复合材料，热塑性复合材料可以被回收和利用，资源利用率高，挥发量很低，对环境非常友好，同时热塑性复合材料具有质量轻、优异的韧性和抗冲击性，可以保证修补区域的强度，同时还能减轻修补带来的额外的重量。
66.优选地，本实施例中所采用的热塑性复合材料为热塑性树脂，热塑性树脂韧性强，并且耐高温，有利于提高修补区域的断裂韧性和抗冲击性。
67.实施例二
68.本实施例提供了一种蒙皮的修复方法，其在实施例一的基础上进一步改进。
69.如图2所示，在将修补板1覆盖在待修补区域之前，需要获取待修补区域的参数信息，以便于能根据待修补区域的参数信息选择大小合适的修补板1，可以节约材料。待修补区域的参数信息具体包括待修补区域的缺陷类型、待修补区域的尺寸和形状，根据这些参数信息以选择修补板1的形状和尺寸，以便于修补板1能够完全覆盖住待修补的区域，可以进一步提高修补效果。
70.如图3
‑
图4所示，蒙皮3常见的缺陷类型包括孔洞缺陷31和裂纹缺陷32。
71.优选地，如图3所示，当修复孔洞缺陷31时，需要先获取孔洞缺陷31的参数信息，包括孔洞的直径、深度和位置。根据获取的孔洞的参数信息选用圆形或其他形状的修补板1，所选用的修补板1要能够完全覆盖住整个孔洞缺陷31。
72.本实施例中，优选用圆形的修补板1对孔洞缺陷31进行修复，并且所选用的圆形的修补板1的直径至少要比孔洞缺陷31的直径大3
‑
4cm，保证修补板1与蒙皮3的熔接面积，使修补板1与蒙皮3熔接的更牢固。
73.优选地，如图4所示，当修复裂纹缺陷32时，需要先获取裂纹缺陷32的参数信息，包括裂纹的长度、裂纹的形状和裂纹缺陷32在蒙皮3上的位置信息。根据获取的裂纹缺陷32的参数信息选用圆形或其他形状的修补板1，所选用的修补板1要能够覆盖住整个裂纹缺陷32。
74.进一步地，在修复裂纹缺陷32之前需要在裂纹的末端打上止裂孔321，防止裂纹缺陷32的面积进一步扩大，同时还能保证修补效果。
75.在本实施例中，根据图4展示的裂纹形状，优选用圆形的修补板1对裂纹缺陷32进行修复，圆形的修补板1完全覆盖住整个裂纹缺陷32即可，可以进一步节省材料。
76.在加热修补板1之前，为了使修补板1与蒙皮3贴合的更紧密，可以将修补板1和蒙皮3固定。本实施例中，通过抽真空方式将修补板1与蒙皮3贴合的更紧密。
77.具体地，如图5所示，在修补板1上依次罩设透气垫层82和真空袋膜83，罩设完成
后，将真空袋膜83和修补板1之间抽真空，在大气压强的作用下，修补板1被压紧在蒙皮3上，这样在加热修补板1时，修补板1能够和蒙皮3熔接的更牢固。
78.进一步地，在将透气垫层82罩设在修补板1之前，需要对修补板1的顶面棱边进行倒角，以使在抽真空的过程中真空袋膜83不易破裂，同时在修补板1与蒙皮3熔接后，修补板1不易受到外力的冲击而掉落，并且会使修补区域更加美观。
79.在本实施例中，将修补板1的顶面棱边斜切成45
°
平面，倒角后的修补板1的形状为梯形，梯形的顶边长度小于底边的长度，可以使修补板1的底边与蒙皮3熔接的面积更大，同时有利于对真空袋膜83进行抽真空。
80.在本实施例中，热塑性材料的厚度为蒙皮3厚度的二分之一到三分之二之间，可以避免因修补板1太厚而影响修复后的蒙皮3的使用效果，还可以避免因为修补板1太薄而影响修补强度。
81.如图6所示，加热修补板1的具体步骤包括：首先要获取修补板1的形状、尺寸和修补板1在蒙皮3上的位置等参数信息，根据获取的参数信息选择合适加热轨迹，对修补板1进行加热。
82.如图7所示，当修补板1的形状为圆形时，优先选用螺旋形的加热轨迹，螺旋形轨迹41能够更加贴合修补板1的形状，使圆形的修补板1受热更均匀，能够将热塑性材料更好的熔接在蒙皮3上。
83.如图8所示，当修补板1的形状为矩形时，优先选用弓形的加热轨迹，弓形轨迹42能够更加贴合矩形修补板1的形状，使矩形的修补板1受热更均匀，使矩形修补板1表面的热熔材料与蒙皮3熔接的更牢固。
84.在其他实施例中，加热轨迹也可以为其他形状，具体轨迹可以根据实际需要设定。
85.优选地，在加热修补板1的过程中，需要保持修补板1的温度处于预设的范围内，避免因温度过高或过低而影响修补效果。
86.可选地，升高温度可以使修补板1与蒙皮3熔接的效果更好，使熔接更加牢固；降低温度可以减小修补板1的变形量，可以延长修补板1的使用寿命。
87.可选地，在修补板1与蒙皮3熔接在一起后，对修补区域进行打磨处理，能够检验修补的质量，同时使修补后的蒙皮3更加美观。
88.进一步地，在对修补板1进行打磨后，对修补板1进行喷涂油漆，能够起到防腐蚀的作用，同时提高修补后蒙皮3的使用寿命。
89.实施例三
90.本实施例还提供了一种蒙皮的修复设备，可以用于上述蒙皮的修复方法，以实现对破损的蒙皮3进行自动修复，保证修补强度的同时提高修补速度。
91.具体地，如图9所示，蒙皮3的修复设备包括机械臂6和加热装置2，机械臂6的末端设有加持部，加热装置2的加热作业端安装在机械臂6末端的加持部上，用来对热塑性材料制成的修补板1进行加热。
92.可以理解地是，在本实施中的机械臂6选用的是六轴机器人，六轴机器人可以进行多自由度的运动，方便对不同位置的蒙皮3进行修复。
93.优选地，如图9所示，蒙皮3的修复设备还包括扫描装置5和控制装置4，扫描装置5、控制装置4和机械臂分别电连接在控制装置4上，其中扫描装置5用来扫描修补板1的形状、
尺寸和修补板1在蒙皮3上的位置等参数信息，扫描装置5将扫描得到的修补板1的参数信息通过电信号传递给控制装置4，控制装置4在接收到扫描装置5传递来的电信号后，对数据进行分析和处理，控制装置4根据分析和处理后的结果自动生成加热轨迹，并将加热轨迹通过电信号传递给机械臂6，机械臂6接收到电信号后按照控制装置4规划的加热轨迹带动加热装置2的作业端运动，对修补板1进行加热。
94.在本实施例中，加热装置2包括加热机21和感应线圈22，感应线圈22电连接在加热机21上，在加热过程中感应线圈22位于热塑性材料制成的修补板1的上方，与修补板1不接触，采用感应加热的方式对热塑性材料制成的修补板1进行加热，可以使加热更均匀，增强修补板1与蒙皮3的熔接强度。
95.优选地，本实施例在加热过程中，加热机21的电流为0.5
‑
2a，加热机21的频率优选为150
‑
250khz，感应线圈22与热塑性材料的修补板1之间的距离为1
‑
2mm，以保证修补板1表面的树脂恰好能够被感应线圈22产生的热量融化。
96.优选地，感应线圈22采用的是空心金属管，空心金属管内通冷却水，可以在加热过程中对感应线圈22进行降温，可以使感应线圈22在工作时温度保持稳定，有助于对修补板1进行恒温加热。
97.进一步地，在本实施例中，空心金属管由铜材料制成，铜具有良好的导电性和导热性，提高热传导效率，节约能源。
98.优选地，蒙皮的修复设备还包括冷却装置7，冷却装置7电连接在控制装置4上，冷却装置7包括冷风机71和冷风枪72，冷风枪72安装在机械臂6的加持部上，能够在感应线圈22对修补板1进行加热的过程中对修补板1进行降温，防止修补板1由于过热而变形。
99.在控制装置4传递给机械臂6启动信号的同时，控制装置4也会传递给冷风机71启动的电信号，以使冷风机71启动，冷风机71启动产生冷风，冷风通过管路输送到冷风枪72，冷风枪72跟随机械臂6按照控制装置4规划好的轨迹运动，在感应线圈22对修补板1加热的同时，持续对修补板1进行降温，防止修补板1由于温度过高，变形量增大而影响修补效果。
100.进一步地，若扫描装置5扫描得到的是圆形修补板1，则采用螺旋形轨迹41进行加热；若扫描所得到的是矩形的修补板1，则采用弓形轨迹42进行加热，针对不同形状的修补板1采用不同的加热轨迹，以使修补板1能够受热均匀，增加修补板1与蒙皮3的熔接强度。
101.可选地，可以通过控制加热装置2和冷却装置7的功率使加热过程中修补板1的温度处于预设的范围内，例如可以增加加热装置2的功率来使修补板1的温度升高，增大冷却装置7的功率来使修补板1的温度降低。通过控制加热装置2和冷却装置7的功率，可以实现对修补板1的温度的调节，使修补板1的温度处于预设范围内，保证修补效果。
102.如图10所示，蒙皮的修复设备还包括有真空加压装置8，用来对修补板1进行真空加压，使修补板1和蒙皮3贴合的更加紧密。
103.在本实施例中，真空加压装置8包括罩设在修补板1上的透气垫层82，在透气垫层82上再罩设真空袋膜83，方便抽真空的过程中，真空袋膜83内的空气能够从透气垫层82中流出。在真空袋膜83上设置有接嘴84，接嘴84连接在真空泵81上，打开真空泵81后，真空袋膜83内的空气便会从透气垫层82中流向接嘴84，从接嘴84处流出真空袋膜83，以此保证了真空袋膜83和修补板1之间为真空状态，借助大气压强的作用，使修补板1被压紧在待修补的缺陷区域，保证了修补板1与蒙皮3紧密贴合。
104.进一步的，真空袋膜83和接嘴84由硅胶材料制成，硅胶材料具有耐高温，寿命长，环保无毒的特性，既可以保证满足加热要求还能反复多次使用，提高资源的利用率。
105.更进一步地，为了保证在抽真空的过程中真空袋膜83的密封性，在真空袋膜83的边缘处设置有密封条85。
106.可选地，密封条85由硅胶材料制成，硅胶材料柔软，可以保护蒙皮3的同时更加贴合真空袋膜83，同时硅胶材料具有很好的耐候性，可以在不同气候不同温度条件下都能保持自身的理化性质。
107.在其他实施例中，可以用气缸替代真空加压装置8，具体操作步骤是在气缸推杆的自由端安装真空吸盘，将气缸固定在修补板1的正上方，通过气缸的推力作用使真空吸盘吸附在修补板1上，能够给修补板1垂直向下的力，使修补板1被压紧在蒙皮3上。
108.可选地，真空吸盘由硅胶材料制成，硅胶材料质软且结实，可以保护修补板1不易破损。
109.可选地，为了增大修补板1与蒙皮3的贴合程度，在修补板1的上方设置有多个气缸，多个气缸沿修补板1的周向设置，并且通过真空吸盘连接在修补板1上。
110.在其他实施例中，还可以用液压缸替代气缸，工作原理与气缸压紧修补板1的工作原理相同，此处不在赘述。
111.实施例四
112.本实施例中以汽车车身蒙皮撞击产生的破损区域为例，详细介绍用实施例三中蒙皮的修复设备对蒙皮3进行快速修复的过程，具体步骤如下：
113.第一步，对车身上的待修补区域进行处理，去除破损材料，并对待修补区域进行打磨，使其表面变得更加粗糙，然后用丙酮溶液对待修补区域进行清洗，清洗打磨产生的杂质，最后用风机或烘干装置对待修补区域表面进行干燥处理。
114.第二步，控制装置4控制扫描装置5对缺陷类型进行扫描，扫描得到蒙皮3的缺陷类型为孔洞缺陷31，孔洞的直径为1.3cm，车身蒙皮3的厚度为0.84mm，
115.第三步，根据扫描得到的待修补区域的参数信息，选取直径为7.5cm，厚度为0.6mm的圆形热塑性修补板1作为加强补片，并将修补板1铺设在待修补区域。
116.第四步，对修补板1的顶面棱边进行倒角，保证修补板1不易受到外力冲击。
117.第五步，选取直径为7cm的圆形透气垫层82放置于修补板1的上方，并在透气垫层82的上方铺设直径为11cm的真空袋膜83，利用密封条85将真空袋膜83密封在蒙皮3上，使得真空袋膜83与修补板1之间形成一个密闭的空间，然后在真空袋膜83上安装硅胶接嘴84，硅胶接嘴84通过管路连接在真空泵81上，最后启动真空泵81，对真空袋膜83进行抽真空处理，使修补板1与蒙皮3接触部位紧密贴合，相互挤压。在抽真空结束后，取下硅胶接嘴84，避免影响加热装置2对修补板1的加热。
118.第六步，采用扫描装置5对待修补区域进行再次扫描，将扫描得到的热塑性修补板1的形状、尺寸和修补板1在蒙皮3上的位置信息传输给控制装置4，控制装置4通过运算规划出一种螺旋形轨迹41。控制装置4控制机械臂6加持着4cm的饼状感应线圈22和冷风枪72，移动到修补板1正上方1.8mm处，使其处于预先设定的初始位置。
119.第七步，设定加热机21的电流大小为1.63a，频率为176khz，启动控制装置4同时打开加热机21和冷风机71，控制装置4控制机械臂6按照规划好的螺旋形轨迹41运动，运行速
度为0.5mm/s。
120.第八步，在机械臂6按照规划的轨迹运行完成之后，关闭加热机21，在真空压力作用下和冷风枪72的冷却作用下，修补板1表面的树脂材料与蒙皮3熔接在一起，取下真空袋膜83和透气垫层82，在此对修补区域进行打磨处理，在表面喷涂油漆，修复结束。
121.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。