CN105058820A - 大尺寸复合材料t形长桁的成型工装及成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大尺寸复合材料T形长桁的成型工装及成型方法，利用侧挡板及连接加强板使分段的成型芯模连接成为整体，并加强其刚度，进而使得长桁结构的直线度得以保证，实现了大尺寸复合材料T形长桁的精确制造，提高其成型质量及精度；本发明首次将液压装置应用于复合材料零件的脱模过程，利用其传递动力大，易于传递及配置等特点，以液体作为工作介质，将液体的压力转化为机械能，从而获得需要的直线物理伸缩过程，并通过此过程实现成型工装与液压装置的连接以及成型芯模的脱除过程，不仅避免了传统脱模方式对于复合材料T形长桁的损伤问题，而且简化了脱模人员的工作量，提升了脱模效率。

Description

大尺寸复合材料T形长桁的成型工装及成型方法
技术领域
本发明涉及一种大尺寸复合材料T形长桁的成型工装及成型方法，属于复合材料成型技术领域。
背景技术
T形长桁因其自身刚度大等特点，普遍应用于飞机的机身及机翼壁板等主承力结构增强。由于上述结构尺寸较大，使得T形长桁的长度也随之变长，往往长达十余米，导致其成型芯模难于加工，并且全尺寸芯模刚度较小，容易发生变形导致T形长桁的直线度和位置度难以保证。
针对T形长桁的结构特点，在现有制造过程中常选用分段金属硬模作为成型芯模以保证其刚度，进而保证T形件的直线精度及成型质量。然而由于复合材料与金属工装制件的热胀系数存在显著差异，固化后产生的内应力会导致成型芯模难以从T形长桁上脱除。传统的方法为，采用金属工具对成型芯模进行敲击，以便通过物理力的作用使芯模与T形长桁间发生分离、滑移或产生间隙，进而实现芯模的有效脱除。但是，采用上述成型方法不仅由于分段成型芯模易发生移动而出现无法保证长桁直线度和成型质量的问题，而且脱模过程中不可避免的会由于物理敲击导致产品发生分层等破坏，影响产品质量，甚至导致成型芯模发生破坏，严重影响产品的制造进度。
发明内容
本发明的目的是提供一种大尺寸复合材料T形长桁的成型工装及成型方法，一方面利用侧挡板和连接加强板实现分段成型芯模的固定与连接，以保证T形长桁的直线度和成型质量，另一方面利用液压装置的伸缩，轻松实现T形长桁成型芯模的有效脱除。
大尺寸复合材料T形长桁的成型工装，包括主工装和分段成型芯模，其中T形长桁倒置于主工装的台面上，分段成型芯模形成两列对称分布于T形长桁腹板的左右两侧，且分段成型芯模与T形长桁的各型面齐平，在分段成型芯模及T形长桁的左右两个侧面设有分段侧挡板，相邻两段侧挡板之间通过连接加强板及紧固件固定连接，对称两段侧挡板之间通过液压装置连接；在分段成型芯模及T形长桁的上表面设有覆盖压板。
优选地，在分段成型芯模的左右两个外侧型面处设有螺孔，分段成型芯模和分段侧挡板之间通过紧固件对应固定连接，可以确保成型芯模具有足够的刚度，以避免其在固化成型中发生变形。
大尺寸复合材料T形长桁的成型方法，采用了上述的大尺寸复合材料T形长桁的成型工装，包括以下步骤：
（a）T形长桁预成型；
（b）封装、固化前的准备工作：先通过紧固件将分段成型芯模和分段侧挡板对应紧密连接、将分段侧挡板与连接加强板紧密连接，然后覆盖压板置于分段成型芯模（3）及T形长桁的上表面，紧接着采用压敏胶带粘贴于每段侧挡板与每个液压装置相连接的螺孔内，准备封装、固化；
（c）封装、固化；
（d）脱模前的准备工作：待T形长桁固化完成后，除去表面的封装材料、覆盖压板、紧固件以及每段侧挡板与每个液压装置连接位置的压敏胶带；
（e）脱模：先调节液压装置的回油腔压力使液压装置呈收缩状态，然后通过紧固件将分段侧挡板和液压装置紧密连接，紧接着缓慢调节液压装置的进油腔压力，此时通过液压装置伸展过程中产生的作用于分段成型芯模的张应力实现分段成型芯模的有效脱除。
本发明相比于复合材料T形长桁的传统成型工装及成型方法具有如下优势：1、利用侧挡板及连接加强板使分段的成型芯模连接成为整体，并加强其刚度，进而使得长桁结构的直线度得以保证，实现了大尺寸复合材料T形长桁的精确制造，提高其成型质量及精度；2、本发明首次将液压装置应用于复合材料零件的脱模过程，利用其传递动力大，易于传递及配置等特点，以液体作为工作介质，将液体的压力转化为机械能，从而获得需要的直线物理伸缩过程，并通过此过程实现成型工装与液压装置的连接以及成型芯模的脱除过程，不仅避免了传统脱模方式对于复合材料T形长桁的损伤问题，而且简化了脱模人员的工作量，提升了脱模效率。
附图说明
图1为本发明T形长桁成型工装的结构示意图一。
图2为本发明T形长桁成型工装的结构示意图二。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种大尺寸复合材料T形长桁的成型工装，包括主工装2和分段成型芯模3，其中T形长桁1倒置于主工装2的台面上，分段成型芯模3形成两列对称分布于T形长桁1腹板的左右两侧，且分段成型芯模3与T形长桁1的各型面齐平（即成型芯模3的上表面型面与对应的T形长桁1的腹板上表面相平，成型芯模3的下表面型面与对应的T形长桁1的下缘上表面相一致），在分段成型芯模3及T形长桁1的左右两个侧面设有分段侧挡板4，相邻两段侧挡板4之间通过连接加强板5及紧固件6固定连接，对称两段侧挡板4之间通过液压装置8连接；在分段成型芯模3及T形长桁1的上表面设有覆盖压板7。
优选地，在分段成型芯模3的左右两个外侧型面处设有螺孔，分段成型芯模3和分段侧挡板4之间通过紧固件6固定连接。
大尺寸复合材料T形长桁的成型方法，采用了上述的大尺寸复合材料T形长桁的成型工装，包括以下步骤：
（a）T形长桁1预成型；
（b）封装、固化前的准备工作：先通过紧固件6将分段成型芯模3和分段侧挡板4对应紧密连接、将分段侧挡板4与连接加强板5紧密连接，然后覆盖压板7置于分段成型芯模3及T形长桁1的上表面，紧接着采用压敏胶带粘贴于每段侧挡板4与每个液压装置8相连接的螺孔内，准备封装、固化；
（c）封装、固化；
（d）脱模前的准备工作：待T形长桁1固化完成后，除去表面的封装材料、覆盖压板7、紧固件6以及每段侧挡板4与每个液压装置8连接位置的压敏胶带；
（e）脱模：先调节液压装置8的回油腔压力使液压装置8呈收缩状态，然后通过紧固件6将分段侧挡板4和液压装置8紧密连接，紧接着缓慢调节液压装置8的进油腔压力，此时通过液压装置8伸展过程中产生的作用于分段成型芯模3的张应力，实现分段成型芯模3的有效脱除。

Claims (3)

1.大尺寸复合材料T形长桁的成型工装，包括主工装（2）和分段成型芯模（3），其中T形长桁（1）倒置于主工装（2）的台面上，分段成型芯模（3）形成两列对称分布于T形长桁（1）腹板的左右两侧，且分段成型芯模（3）与T形长桁（1）的各型面齐平，其特征在于：在分段成型芯模（3）及T形长桁（1）的左右两个侧面设有分段侧挡板（4），相邻两段侧挡板（4）之间通过连接加强板（5）及紧固件（6）固定连接，对称两段侧挡板（4）之间通过液压装置（8）连接；在分段成型芯模（3）及T形长桁（1）的上表面设有覆盖压板（7）。
2.如权利要求1所述的大尺寸复合材料T形长桁的成型工装，其特征在于：在分段成型芯模（3）的左右两个外侧型面处设有螺孔，分段成型芯模（3）和分段侧挡板（4）之间通过紧固件（6）固定连接。
3.大尺寸复合材料T形长桁的成型方法，采用了如权利要求1或2所述的大尺寸复合材料T形长桁的成型工装，其特征在于包括以下步骤：
（a）T形长桁（1）预成型；
（b）封装、固化前的准备工作：先通过紧固件（6）将分段成型芯模（3）和分段侧挡板（4）对应紧密连接、将分段侧挡板（4）与连接加强板（5）紧密连接，然后覆盖压板（7）置于分段成型芯模（3）及T形长桁（1）的上表面，紧接着采用压敏胶带粘贴于每段侧挡板（4）与每个液压装置（8）相连接的螺孔内，准备封装、固化；
（c）封装、固化；
（d）脱模前的准备工作：待T形长桁（1）固化完成后，除去表面的封装材料、覆盖压板（7）、紧固件（6）以及每段侧挡板（4）与每个液压装置（8）连接位置的压敏胶带；
（e）脱模：先调节液压装置（8）的回油腔压力使液压装置（8）呈收缩状态，然后通过紧固件（6）将分段侧挡板（4）和液压装置（8）紧密连接，紧接着缓慢调节液压装置（8）的进油腔压力，此时通过液压装置（8）伸展过程中产生的作用于分段成型芯模（3）的张应力实现分段成型芯模（3）的有效脱除。
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