CN104493448A - 飞机复合材料成型模模面分段加工方法 - Google Patents

飞机复合材料成型模模面分段加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，将复合材料成型模复杂模面按最小实体原则分段，并设置加强筋及基准，采用板料分片数控加工上下模面，最后按基准组合焊接。主要工艺参数：分段选用板料厚度50～240mm，工艺筋厚10～20mm；筋底R大于R8；数控加工分段模面与支座焊接面，采用

Description

飞机复合材料成型模模面分段加工方法
技术领域
本发明涉及一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，属于成型模模面加工方法技术领域。
背景技术
现有的复合材料成型模具模面制造方法有以下几种：
1、平铺式焊接制造工艺；对一些平缓模面，可以用钢板直接焊接。焊接时配以压力，一点点与型架焊接。型架在焊接时要固定在平台上，防止焊接时应力变形。此工艺方法使用范围受限，对于复杂曲面无效。
2、滚压式成型焊接对于单曲面模面，可采用滚压成型，逐渐附型后焊接。此方法对于双曲面模面无效。
3、模具成型(冷热)工艺单独制造成型模具，采用冷成型(薄板)或热成型(厚板、复杂曲面)压制模面。此方法模面气密性最好，适用于复杂型面模面，但成本高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，即复合材料成型模复杂模面不易成型，焊后气密不好，或者模面气密性好，适用于复杂型面模面，但成本高的问题。进而提供一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，步骤如下：
一、模面分段工艺设计
A、分块原则
a、依据最小实体原则将复杂模面分段；
目标：材料利用率最大，加工量最小；分段选用板料厚度50～240mm；
b、焊接方案，所选的面使分界面少，焊道短；
B、基准及加强筋设计
加强立筋：厚10～20mm，底R大于R8；基准：加工基准——用于上下面翻转加工找正用。组焊基准——各模面组焊时相互间确定位置的基准。
C、焊接坡口设计
焊接坡口按GB985-88Y型坡口，坡角40～60度；P＝1.0～2.0mm；B＝1.5mm。对于变化大处曲面，尽量沿型做出接近此标准坡口形式，单面焊接即可。
二、数控加工
数控加工时要反复翻面加工，随时在自由状态下测量加工变形量。只要变形量超过0.5，就要翻面加工。翻面时，基准要统一。底面立筋在组焊前去除，正面立筋在与底座焊接后去除。与底座焊接面终加工时的工艺参数：30刀具，0.7跨步。
三、焊接方法
各分段模面数控加工后，按支座特征点或预设基准组合。先将模面与支座点焊，检查型面余量均匀后，用CO2堆焊模面间Y型坡口底部。上部用普通电焊焊接即可。
四、加工、焊接中变形预防措施
1)数控加工模面时，在自由状态下测量加工变形量。只要变形量超过0.5，就要翻面加工。每去除30mm量，就翻转一次；
2)对于大型复杂曲面模块，在粗加工后进行去应力退火；
3)焊接时，支座要固定压紧，焊后冷却后还要去应力退火。
本发明的技术效果是：工艺技术成熟，按此工艺生产出的复合材料成型模壁厚均匀、气密性好、成本低。与国内同行业比较，此工艺技术处于领先水平，尤其对复杂双曲面模面效果显著。该技术核心是将复合材料型模复杂模面按最小实体原则分段，采用板料分片数控加工上下模面并留好基准，最后按基准组合焊接。该技术的采用，解决了复合材料成型模复杂模面不易成型，焊后气密不好问题。
附图说明
图1是本发明分段加工方法的示意图；
图2是加强立筋、加工基准和组焊基准的示意图。
具体实施方式
本具体实施方式提供了一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，步骤如下：
1、模面分段工艺设计
A分块原则
a依据最小实体原则将复杂模面分段；
目标：材料利用率最大，加工量最小；分段选用板料厚度50～240mm；
b最优焊接方案，所选的面尽量使分界面少，焊道尽量短；
B基准及加强筋设计
加强立筋：厚10～20mm，合理分布，主要防止变形，底R以R8以上为益，便于加工；基准：加工基准—用于上下面翻转加工找正用。不能影响焊接。优先选择在加强筋上。组焊基准—各模面组焊时相互间确定位置的基准。一般以接合面为优先选择(如图2所示)。
C焊接坡口设计
焊接坡口按GB985-88Y型坡口，坡角40～60度；P＝1.0～2.0mm；B＝1.5mm。对于变化大处曲面，尽量沿型做出接近此标准坡口形式。此类型坡口，焊接气密性好，单面焊接即可。
2、数控加工
数控加工时要反复翻面加工，随时在自由状态下测量加工变形量。只要变形量超过0.5，就要翻面加工。翻面时，基准要统一。底面立筋在组焊前去除，正面立筋在与底座焊接后去除。与底座焊接面终加工时的工艺参数：30刀具，0.7跨步(经过理论计算，波峰波谷差0.3以内，可以满足模面要求)。
3、焊接方法
各分段模面数控加工后，按支座特征点或预设基准组合。先将模面与支座点焊，检查型面余量均匀后，用CO2堆焊模面间Y型坡口底部。上部用普通电焊焊接即可。
4、加工、焊接中变形预防措施
1)、数控加工模面时，在自由状态下测量加工变形量。只要变形量超过0.5，就要翻面加工。一般每去除30mm左右量，就需翻转一次，反复加工，防止加工变形；
2)、对于大型复杂曲面模块，还要在粗加工后(留7mm量，立筋没有去除前)，进行去应力退火；
3)、焊接时，支座要固定压紧，焊后冷却后还要去应力退火。
所述分段选用板料较佳的厚度为50～70mm。
所述分段选用板料较佳的厚度为100～150mm。
所述分段选用板料较佳的厚度为200～240mm。
所述加强立筋较佳的厚度为15mm。
所述焊接坡口的较佳坡角为50度。
上述实施例的方法，对于复杂曲面(双曲率，曲率大)。可将模面按最小实体原则分为几块。分块原则是结合面好，使用板材最经济。板材通过数控加工获得模面。此方法适用于复杂曲面模面制造，模面质量最高，焊后气密性较好，后期气密试验成本低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，其特征在于，
一、模面分段工艺设计
A、分块原则
a、依据最小实体原则将复杂模面分段；
目标：材料利用率最大，加工量最小；分段选用板料厚度50～240mm；
b、焊接方案，所选的面使分界面少，焊道短；
B、基准及加强筋设计
加强立筋：厚10～20mm，底R大于R8；基准：加工基准——用于上下面翻转加工找正用；组焊基准——各模面组焊时相互间确定位置的基准；
C、焊接坡口设计
焊接坡口按GB985-88Y型坡口，坡角40～60度；P＝1.0～2.0mm；B＝1.5mm；对于变化大处曲面，沿型做出接近此标准坡口形式，单面焊接即可；
二、数控加工
数控加工时要反复翻面加工，随时在自由状态下测量加工变形量；变形量超过0.5，就要翻面加工；翻面时，基准要统一；底面立筋在组焊前去除，正面立筋在与底座焊接后去除；与底座焊接面终加工时的工艺参数：30刀具，0.7跨步；
三、焊接方法
各分段模面数控加工后，按支座特征点或预设基准组合；先将模面与支座点焊，检查型面余量均匀后，用CO2堆焊模面间Y型坡口底部；上部用普通电焊焊接即可；
四、加工、焊接中变形预防措施
1)数控加工模面时，在自由状态下测量加工变形量，只要变形量超过0.5，就要翻面加工，每去除30mm量，就翻转一次；
2)对于大型复杂曲面模块，在粗加工后进行去应力退火；
3)焊接时，支座要固定压紧，焊后冷却后还要去应力退火。
2.根据权利要求1所述的一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，其特征在于，所述分段选用板料的厚度为50～70mm。
3.根据权利要求1所述的一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，其特征在于，所述分段选用板料的厚度为100～150mm。
4.根据权利要求1所述的一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，其特征在于，所述分段选用板料的厚度为200～240mm。
5.根据权利要求1所述的一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，其特征在于，所述加强立筋的厚度为15mm。
6.根据权利要求1所述的一种飞机复合材料成型模模面分段加工方法，其特征在于，所述焊接坡口的坡角为50度。
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