蜂窝板因具有优越的综合性能而在航空航天领域有着广泛应用,而发泡胶对于蜂窝板结构的拼接、填充和固定具有重要作用。片状发泡胶在使用时,需预先被切割为规定形状尺寸和精度的小胶条,但发泡胶常温下较软且粘性较大,以常规机械方法切割时易粘刀、切口易变形、切口之间易互相粘连,这些问题难以保证发泡胶的切割精度和切割效率,从而限制了蜂窝板的加工质量和加工效率。本文从发泡胶的粘接原理切入,提出以超声切割与低温加工相结合的技术来改善发泡胶的切割工艺,具体研究内容如下:(1)设计了发泡胶超声切割刀具。从减小刀具与发泡胶之间的接触压力与微观接触面积的角度来防止发泡胶粘刀。设计了30kHz的超声换能器与超声变幅杆,并通过Ansys模态分析对换能器与变幅杆的共振频率以及模态振型进行了仿真研究;以刀尖角和刃角为变量参数,设计了9把不同尺寸参数的直刃尖形切割刀片,以仿真和实验相结合的方法研究了刀片尺寸参数对超声刀具共振频率与刀尖温度的影响规律,最终确定了合适尺寸参数的超声切割刀片,完成了超声切割刀具的设计。(2)搭建了发泡胶自动切割运动平台。设计了三坐标四轴运动平台,可以实现发泡胶的大范围平稳性切割;设计了超声刀具主轴的安装方式,能够保证极高的主轴定心精度,并且保证刀具在安装时刀刃方向与进给方向一致,使刀刃可以对发泡胶有效切割;在对比多种材料的综合性能并对材料进行切割试验后,选择聚乙烯板为材料,设计了发泡胶砧板;设计了切割平台的运动控制系统,对直线模组的步进电机、步进电机驱动器、控制主机、运动控制器进行了选型,完成了运动控制系统电路图的设计和电控箱的制作。运动控制系统可根据导入主机的CAD图纸对发泡胶进行自动切割。(3)设计了发泡胶切割制冷系统并进行了发泡胶低温切割实验。从降低刀具与发泡胶之间的接触温度、发泡胶的流动性与分子活动性的角度来防止发泡胶粘刀以及切口互相粘连,从提高发泡胶硬度的角度来增强发泡胶的抗变形能力。首先按照-10℃的制冷目标计算了制冷系统的工况参数,对压缩机、冷凝器、蒸发器和毛细管等关键部件进行了计算、设计和选型,并设计了制冷系统电气控制方案,可以对制冷温度进行设定和控制;然后对制冷系统的性能进行了测试,结果显示制冷系统具备-10℃的制冷能力,并且制冷过程平稳无风,不会吹散发泡胶小条;最后对发泡胶进行低温超声切割实验,发现在温度为-5℃时,超声刀具对发泡胶具有良好的切割效果,从而验证了发泡胶低温超声切割技术的实用性和有效性。