一種複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法
2023-05-31 08:08:31
專利名稱：一種複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法
技術領域：
本發明屬於複合材料成型技術，涉及一種用於航空飛行器中複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制進方法。
背景技術：
複合材料由於其高比強度、比剛度等優異特性，越來越廣泛應用於飛機結構。目前國內外新研製的飛機不但在水平安定面、副翼、垂尾等結構採用了複合材料，而且機身、機翼翼盒等主結構也採用了複合材料，使得結構一體化程度高，系統安裝較為簡單、減少零部件數，縮短總裝時間。複合材料非比尋常的物理特性和可設計性，以及近年來生產成本的降低，加速了飛行器結構選材從金屬材料向複合材料轉變的進程。同時在所有複合材料承力 構件設計中，蒙皮和長桁結構比較典型，其結構質量佔整個機翼結構質量的40%左右，蒙皮和長桁組成的壁板結構是機翼結構中的典型構件，也是最重要的構件之一，其比較常見的有「T」型、「工」型、「 J」型等複合材料長桁加筋蒙皮。複合材料長桁加筋壁板多採用共固化、膠接共固化等整體成型工藝，長桁加筋壁板結構一般由筋條、上下緣條、單向填充帶，膠膜以及蒙皮組成，在成型過程中首先將筋條鋪在成型模具上，然後將上下緣條和筋條組合起來形成長桁毛坯，蒙皮被鋪在蒙皮固化模具上並壓實或固化，接著將長桁放置在蒙皮的預定位置上，長桁毛坯與蒙皮接觸面間需放置固化用的膠膜，最後用真空袋封裝整個製件並在熱壓罐中共固化、膠接共固化或二次膠接。在成型過程中涉及到長桁模具、蒙皮固化模具，模具之間的配合要求比較高，成型工藝和壓力的傳遞比平板構件複雜得多，且由於成型模具中的長桁模具處於自由狀態，在成型過程中長桁軸線難以控制，容易發生偏移。目前隨著複合材料朝著整體化、大型化、複雜化方向的發展，複合材料加筋壁板結構也越來越複雜，尺寸越來越大，在成型過程中壓力的傳遞也變得複雜，易使長桁模具在成型過程中發生偏移、偏轉或扭曲，長桁軸線的精度難以保證，長桁的厚度也難以控制，且固化後產品脫模也變得困難；同時隨著數位化技術的發展，後續部件的裝配對長桁軸線的精度要求也越來越高。因此，一種既能保證長桁成型過程中壓力傳遞比較容易，且後續的脫模比較方便，又能控制長桁軸線精度的成型工裝方法越來越重要。
發明內容
本發明的目的是提出一種成型過程簡便、長桁軸線容易控制的複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法。本發明的技術解決方案是，所述複合材料加筋壁板為「T」型、「工」型、「 J」型、」 L」型或」 Z」型長桁加筋板，其成型工裝方法包括下列步驟(I)首先將蒙皮放置在蒙皮固化模具上，將鋪疊好的長桁毛坯按照設計位置放置在蒙皮表面上，長桁毛坯與蒙皮接觸面之間放置與膠接固化工藝相匹配的膠膜，該膠膜將加筋長祐1與蒙皮實現整體連接；(2)進行長桁工裝組裝，長桁工裝由長桁成型模具A和長桁成型模具B、墊塊、封擋材料和軸線定位模具組成，將長桁成型模具A和長桁成型模具B放置在長桁毛坯上，長桁成型模具A的一個側邊為燕尾形，長桁成型模具A燕尾形側邊與軸線定位模具緊密配合，軸線定位模具的下表面與蒙皮的上表面具有相同的型面，軸線定位模具的兩端固定在蒙皮固化模具上，並通過定位銷與蒙皮固化模具連接定位，墊塊放置在長桁成型模具A的燕尾區與蒙皮的間隙中，選用中溫未固化的Airpad作為封檔材料，封擋在長桁下緣條邊緣；(3)長桁工裝組裝完成後，沿蒙皮固化模具周邊粘貼密封膠條，將整個製件用真空袋封裝好，並檢查氣密性，最後將整個製件及工裝採用相應的固化工藝固化成型。所述軸線定位模具與長桁成型模具A所選材料相同，具有相同的熱膨脹係數。所述長桁成型模具A分段，且一側設計成燕尾狀，並與軸線定位模具進行緊密配合，控制長桁模具在軸線長度方向上的偏移。所述軸線定位模具通過定位銷固定在蒙皮固化模具上，控制長桁軸線左右偏移。所述長桁成型模具B處於自由狀態，便於成型時對長桁進行加壓成型。所述蒙皮是未固化或已固化的蒙皮。本發明具有的優點和有益效果本發明所提供的成型工裝方法，有效地提高了長桁製件的型面質量及位置精度，防止長桁軸線發生偏移。本發明所述的複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法通過採用軸線定位模具來控制長桁軸線的精確度，由於在長桁固化成型過程中，當長桁軸向方向過長的話，無法精確保證長桁軸向方向的扭曲和偏移，本發明可有效的解決這個問題，通過採用軸線定位模具而不是長桁成型模具來控制長桁軸線，可有效地解決長桁成型後脫模困難的問題，同時採用單側定位的方法，可以避免長桁加壓困難的問題，在控制長桁軸線精確度的同時，又可以控制長桁的厚度以及內部質量。本發明的成型定位工裝機構簡單，定位精度較高，有利於成型過程中真空袋的封裝以及成型後產品的脫模。
圖I是本發明所提供的複合材料壁板工裝組裝結構示意圖；其中I為蒙皮固化模具，2蒙皮，3為墊塊，4為軸線定位模具，5為長桁成型模具A，6為長桁成型模具B，7為長桁毛坯，8為封擋材料；圖2是本發明所提供工裝方法的效果圖；圖3示出根據本發明具體示例的成型工裝示意圖。
具體實施例方式本發明所提供複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法實施包括下列步驟按照圖I和圖2所示方法進行工裝組裝，整個成型工裝由蒙皮固化模具I、軸線定位模具4、長桁成型模具A5和長桁成型模具B6、墊塊3、封擋材料8組成。所述的長桁成型模具A5可以是分段的，便於後期固化後脫模方便，且兩端設計成燕尾狀，並與軸線定位模具4緊密配合，控制長桁模具在軸線長度方向上的滑移；所述的軸線定位模具4通過定位銷固定在蒙皮固化模具I上(圖2)，控制長桁軸線左右偏移，且軸線定位模具4可以進行壓力傳遞，對蒙皮2進行加壓；所述的墊塊3用於填充燕尾區長桁成型模具A5和蒙皮2之間的間隙，可以是金屬材料或Airpad;所述的邊緣封擋材料8為Airpad，其特點在於其未固化狀態硬度較小，容易與長桁底邊形狀貼合。根據長桁毛坯7固化條件，在加壓前，邊緣封擋材料8已固化且具有一定硬度，可以有效傳遞壓力對長桁下緣條實現封擋效果，減少樹脂及纖維面內流動而流失，從而可以有效的防止缺陷的產生。長桁工裝組裝完成後，沿蒙皮固化模具I周邊粘貼密封膠條，將整個製件用真空袋封裝好，並檢查真空度，然後採用相應的固化工藝(共固化、膠接共固化或二次膠接)固化成型。實施例本發明實施以「工」型長桁為例，首先將準備好的長桁毛坯按照預定位置放置在蒙皮表面上，長桁與蒙皮接觸面間需放置膠接用膠膜，該膠膜將長桁與蒙皮實現整體連接。所述的蒙皮可以是已固化好的，也可以是毛坯料。其成型工裝方法包括下列步驟首先將蒙皮放置在蒙皮固化模具上，蒙皮可以是未固化或已固化的，將鋪疊好的長桁毛坯按照預定位置放置在蒙皮表面上，長桁毛坯與蒙皮接觸面間放置膠接用膠膜，該膠膜將加筋長桁與蒙皮實現整體連接；進行長桁工裝組裝，長桁工裝由長桁成型模具A和模具B、墊塊、封擋材料和軸線定位模具組成，模具A與模具B用於保證「工」型長桁型面，墊塊放置在燕尾區長桁模具和蒙皮之間，軸線定位模具放置在長桁成型模具A的一側，與長桁成型模具A緊密貼合，並通過定位銷與蒙皮固化模具上定位支座連接定位，封檔材料選用中溫未固化的Airpad，對長桁下緣條邊緣進行封擋；長桁工裝組裝完成後，沿蒙皮固化模具周邊粘貼密封膠條，將整個製件用真空袋封裝好，並檢查氣密性，最後將整個製件及工裝採用相應的固化工藝固化成型。·所述的軸線定位模具的下表面與蒙皮的上表面具有相同的型面，且與長桁成型模具A所選材料相同，具有相同的熱膨脹係數；長桁成型模具可以是分段的，且兩端設計成燕尾狀，並與軸線定位模具進行緊密配合，控制長桁模具在軸線長度方向上的偏移。軸線定位模具通過定位銷固定在蒙皮固化模具上，控制長桁軸線左右偏移，且軸線定位模具上下處於活動狀態，在成型時可對蒙皮進行加壓。長桁模具B處於自由狀態，便於成型時對長桁進行加壓。所述的長桁成型模具、軸線定位模具適用於成型「T」型、「工」型、「J」型等各類長析。
權利要求
1.一種複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法，其特徵在於，所述複合材料加筋壁板為「T」型、「工」型、「 J」型、」 L」型或」 Z」型長桁加筋板，其成型工裝方法包括下列步驟 (1)首先將蒙皮放置在蒙皮固化模具上，將鋪疊好的長桁毛坯按照設計位置放置在蒙皮表面上，長桁毛坯與蒙皮接觸面之間放置與膠接固化工藝相匹配的膠膜，該膠膜將加筋長桁與蒙皮實現整體連接； (2)進行長桁工裝組裝，長桁工裝由長桁成型模具A和長桁成型模具B、墊塊、封擋材料和軸線定位模具組成，將長桁成型模具A和長桁成型模具B放置在長桁毛坯上，長桁成型模具A的一個側邊為燕尾形，長桁成型模具A燕尾形側邊與軸線定位模具緊密配合，軸線定位模具的下表面與蒙皮的上表面具有相同的型面，軸線定位模具的兩端固定在蒙皮固化模具上，並通過定位銷與蒙皮固化模具連接定位，墊塊放置在長桁成型模具A的燕尾區與蒙皮的間隙中，選用中溫未固化的Airpad作為封檔材料，封擋在長桁下緣條邊緣； (3)長桁工裝組裝完成後，沿蒙皮固化模具周邊粘貼密封膠條，將整個製件用真空袋封裝好，並檢查氣密性，最後將整個製件及工裝採用相應的固化工藝固化成型。
2.根據權利要求I所述的一種複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法，其特徵在於，所述軸線定位模具與長桁成型模具A所選材料相同，具有相同的熱膨脹係數。
3.根據權利要求I所述的一種複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法，其特徵在於，所述長桁成型模具A分段，且一側設計成燕尾狀，並與軸線定位模具進行緊密配合，控制長桁模具在軸線長度方向上的偏移。
4.根據權利要求I所述的一種複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法，其特徵在於，所述軸線定位模具通過定位銷固定在蒙皮固化模具上，控制長桁軸線左右偏移。
5.根據權利要求I所述的一種複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法，其特徵在於，所述長桁成型模具B處於自由狀態，便於成型時對長桁進行加壓成型。
6.根據權利要求I所述的一種複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制方法，其特徵在於，所述蒙皮是未固化或已固化的蒙皮。
全文摘要
本發明屬於複合材料成型技術，涉及一種用於航空飛行器中複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制進方法。本發明適用於「T」型、「工」型、「J」型等各類長桁複合材料加筋壁板長桁軸線成型控制的工裝方法。成型工裝主要包括長桁成型模具A與長桁成型模具B、蒙皮固化模具、墊塊、軸線定位模具。將長桁成型模具A兩端設計成燕尾狀，並與軸線定位模具進行緊密配合，控制長桁在軸線長度方向上的偏移；軸線定位模具通過定位銷固定在蒙皮固化模具上，控制長桁軸線左右偏移。本發明所提供的成型工裝方法，有效地提高了長桁製件的型面質量及位置精度，防止長桁軸線發生偏移。
文檔編號B29C70/34GK102909866SQ201210410958
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者葉宏軍, 翟全勝, 李義, 趙豔文, 範曉鑫 申請人:中國航空工業集團公司北京航空材料研究院