CN110815862A - 一种全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于属于复合材料整体成型技术，涉及一种全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，在采用上下合模工装铺放全高度泡沫夹芯翼面时，将翼面的蒙皮分为上下两部分、骨架分为上中下三部分；在铺放骨架部分铺层时，借助泡沫夹芯作为骨架的成型工装辅助铺层铺放；分为以下步骤：在下合模工装上完成下蒙皮贴模铺层组铺放；在泡沫夹芯上完成骨架铺层组的铺放，所述骨架铺层组为梁式结构；在泡沫夹芯和骨架铺层组的上表面铺放上蒙皮搭接铺层组；将上合模工装与下合模工装对接，完成工装合模，完成整个铺层铺放过程；本发明大幅减少成型工装数量，降低了制造成本，优化了铺层铺放流程，大大降低了铺层铺放难度，提高了生产效率。

Description

一种全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法

技术领域

本发明属于复合材料整体成型技术，涉及复合材料整体共固化成型方法，具体涉及一种全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法。

背景技术

全高度泡沫夹芯翼面结构主要由复合材料蒙皮(1)、复合材料骨架(2)以及泡沫夹芯(3)等组成，如图1所示。全高度泡沫夹芯翼面结构具有结构形式简单、结构重量轻、较大的弯曲刚度和强度、零部件及标准件少等诸多优点，特别适用于中、小型无人机、通用飞机的机翼盒段、翼尖、尾翼安定面以及操纵舵面等承力构件或次承力构件。

为提高翼面结构整体化水平，需采用复合材料整体成型技术，主要包括共固化成型技术、共胶接成型技术和二次胶接成型技术等。共固化是指两个或两个以上的预成型件通过同一固化过程一次固化成型为一个整体构件的工艺方法；共胶接，也叫胶接共固化，是指一个或多个已经固化成型与另一个或多个尚未固化的预成型件通过胶粘剂，在一次固化工艺中固化并胶接成一个整体制件的工艺方法；二次胶接是指两个或多个已固化的复合材料零件通过胶接而连在一起的工艺方法。采用整体共固化成型技术制造的构件，所需零件和标准件数量最少，整体化水平最高，但也存在铺层铺放难度较大，辅助成型工装多且复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的是：提供一种全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，目的之一是降低层铺放难度，避免因铺层层数多而出现铺放错误；之二是减少常规的辅助工装，提高生产效率，大幅度减少零件所需成型工装数量。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，在采用上下合模工装铺放全高度泡沫夹芯翼面时，将翼面的蒙皮分为上下两部分、骨架分为上中下三部分；在铺放骨架部分铺层时，借助泡沫夹芯作为骨架的成型工装辅助铺层铺放。

所述全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，包含以下步骤：

步骤一、在下合模工装10上完成下蒙皮贴模铺层组4铺放；

步骤二、在泡沫夹芯3上完成骨架铺层组的铺放，所述骨架铺层组为梁式结构；

步骤三、在泡沫夹芯3和骨架铺层组的上表面铺放上蒙皮搭接铺层组9，

步骤四、将上合模工装11与下合模工装10对接，完成工装合模，完成整个铺层铺放过程。

所述步骤二中所述梁式截面为“工”形时，铺层具体步骤如下：

1、在下蒙皮铺层组4上表面的理论位置完成梁底部贴蒙皮铺层组5的铺放；

2、在中部的泡沫夹芯3-a上完成梁前部“]”形铺层组6的铺放；

3、在后部的泡沫夹芯3-b上完成梁后部“[”形铺层组7的铺放；

4、在梁前部“]”形铺层组6和梁后部“[”形铺层组7的上表面理论位置处完成梁顶部粘蒙皮铺层组8的铺放。

所述步骤2中：先把梁前部“]”形铺层组6铺放到中部的泡沫夹芯3-a上后一起放置到梁底部贴蒙皮铺层组5上表面的理论位置。

所述步骤3中：先把梁后部“[”形铺层组7铺放到后部的泡沫夹芯3-b上后一起放置到梁底部贴蒙皮铺层组5上表面和下蒙皮铺层组4上表面的理论位置。

所述步骤二中所述梁式截面为“C”形时，铺层具体步骤如下：

第一步和步骤1一致，最后一步与步骤4一致，中间步骤根据“C”开口方向选择步骤2或步骤3进行。

所述步骤二中所述梁式截面为“J”形时，铺层具体步骤如下：

第一步和步骤1一致，最后一步与步骤4一致，中间步骤根据“C”开口方向选择步骤2或步骤3进行；中间步骤还包括借助泡沫夹芯铺放成倒“L”型。

所述步骤三中各铺层的搭接位置及搭接形式可调整。

本发明的有益效果是：与常规采用复合材料整体成型技术制造的翼面构件相比，本发明大幅减少成型工装数量，降低了制造成本，该方法通过合理设定翼面结构的铺层铺放流程，优化了铺层铺放流程，大大降低了铺层铺放难度，避免因铺层层数多而出现铺放错误；提高了生产效率。本发明的方法操作简单、工艺性好、成本低、适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为全高度泡沫夹芯翼面结构典型剖面；

图2为全高度泡沫夹芯翼面结构铺层分解图；

图3为下蒙皮贴模铺层组铺放示意图；

图4为梁底部贴蒙皮铺层组铺放示意图；

图5为梁前部“]”形铺层组铺放示意图；

图6为梁后部“[”形铺层组铺放示意图；

图7为梁顶部粘蒙皮铺层组铺放示意图；

图8为上蒙皮搭接铺层组铺放示意图；

图9为工装合模示意图；

图10为盒段示意图；

图11为图10中A-A的剖视的铺层结构示意图；

图12为盒段铺层铺放步骤；

图13为补强件示意图；

图14为图13中B-B的剖视的铺层结构示意图；

图15为补强件铺层铺放步骤；

其中，1-蒙皮，2-骨架(梁、墙或肋)，3-泡沫夹芯，4-下蒙皮贴模铺层组，5-梁底部贴蒙皮铺层组，6-梁前部“]”形铺层组，7-梁后部“[”形铺层组，8-梁顶部粘蒙皮铺层组，9-上蒙皮搭接铺层组，10-下合模工装，3-a-中部的泡沫夹芯，3-b-后部的泡沫夹芯，11-上合模工装。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。本发明的方法涉及的一种全高度泡沫夹芯翼面构件，如图1所示，图1中展示的翼面为双梁式结构，梁剖面为“工”形。蒙皮，“工”形前、后梁，前、中、后三段泡沫块等通过同一固化过程一次固化成型为一个整体构件。

为降低铺层铺放难度，构思将翼面较复杂的铺层体系分解为：下蒙皮贴模铺层组4，梁底部贴蒙皮铺层组5，梁前部“]”形铺层组6，梁后部“[”形铺层组7，梁顶部粘蒙皮铺层组8，上蒙皮搭接铺层组9共九个铺层组，如图2所示，各铺层组按严格的先后顺序铺放。

一般情况下，翼面的骨架2包括梁、墙或肋等零件预成型或成型需要单独的成型工装，但本例中通过合理的选材设计，合理的结构参数设计，合理的工艺参数控制，直接利用带外形的泡沫夹芯3辅助成型骨架2，除了必不可少的上合模工装11和下合模工装10外，取消了80％以上的梁、墙或肋等零件预成型或成型工装，减少零件成型工装数量效果明显。

设定整个铺放过程如下：

在下合模工装10上完成下蒙皮贴模铺层组4铺放，需要注意：下蒙皮贴模铺层组4和上蒙皮搭接铺层组9实际为一个铺层组，一起组成了环形蒙皮铺层。在此步骤中上蒙皮搭接铺层组9延伸出下合模工装10，先不铺放，如图3所示；

在下蒙皮铺层组4上表面的理论位置完成梁底部贴蒙皮铺层组5的铺放，前梁、后梁铺层的铺放要求一致，以后梁为例说明，如图4所示；

在中部的泡沫夹芯3-a上完成梁前部“]”形铺层组6的铺放，并把中部的泡沫夹芯3-a和梁前部“]”形铺层组6一起放置到梁底部贴蒙皮铺层组5上表面的理论位置。前梁、后梁铺层的铺放要求一致，以后梁为例说明，如图5所示；

在后部的泡沫夹芯3-b上完成梁后部“[”形铺层组7的铺放，并把后部的泡沫夹芯3-b和梁后部“[”形铺层组7一起放置到梁底部贴蒙皮铺层组5上表面和下蒙皮铺层组4上表面的理论位置。前梁、后梁铺层的铺放要求一致，以后梁为例说明，如图6所示；

在梁前部“]”形铺层组6和梁后部“[”形铺层组7的上表面理论位置处完成梁顶部粘蒙皮铺层组8的铺放，前梁、后梁铺层的铺放要求一致，以后梁为例说明，如图7所示；

在泡沫夹芯3和梁顶部粘蒙皮铺层组8的上表面铺放上蒙皮搭接铺层组9，各铺层的搭接位置及搭接形式可调整，如图8所示；

将上合模工装11与下合模工装10对接，完成工装合模，整个铺层铺放过程结束，如图9所示。

除双梁式结构外，翼面也可为梁墙式、单梁式等结构形式，骨架的剖面形式也可能为“C”形、“J”形等。无论翼面为何种结构形式和剖面形式，铺层的铺放过程均能参考本发明阐述的方法完成铺放。

实施例一：

某型无人机的机翼盒段由软蒙皮，软的前梁和后梁，前、中、后三段全高度泡沫通过整体共固化成型方式一次成型。盒段内型面由填充的全高度泡沫支撑，外型面由上、下组合模具保证，泡沫与骨架、蒙皮间不留间隙，机加泡沫时预留一定的收缩量，工装合模后用螺栓夹紧，固化成型后起模、打磨切边，无损检测零件的质量良好，满足设计指标要求，已装机使用，零件示意如图10所示，盒段铺放步骤如图12所示。

实施例二：

某型无人机襟翼为整体共固化结构，在使用过程中由于牵引不当造成碰撞使该襟翼右后侧大面积撕裂，切除损伤区域后为恢复结构完整性，新制全高度泡沫夹芯补强件进行修复。补强件示意如图13所示，补强件铺放步骤如图15所示。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，其特征在于：所述的全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法在采用上下合模工装铺放全高度泡沫夹芯翼面时，将翼面的蒙皮分为上下两部分、骨架分为上中下三部分；在铺放骨架部分铺层时，借助泡沫夹芯作为骨架的成型工装辅助铺层铺放。

2.根据权利要1所述的全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，其特征在于：所述全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法包含以下步骤：

步骤一、在下合模工装(10)上完成下蒙皮贴模铺层组(4)铺放；

步骤二、在泡沫夹芯(3)上完成骨架铺层组的铺放，所述骨架铺层组为梁式结构；

步骤三、在泡沫夹芯(3)和骨架铺层组的上表面铺放上蒙皮搭接铺层组(9)；

步骤四、将上合模工装(11)与下合模工装(10)对接，完成工装合模，完成整个铺层铺放过程。

3.根据权利要2所述的全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，其特征在于：步骤二中所述梁式截面为“工”形时，铺层具体步骤如下：

3.1、在下蒙皮铺层组(4)上表面的理论位置完成梁底部贴蒙皮铺层组(5)的铺放；

3.2、在中部的泡沫夹芯(3-a)上完成梁前部“]”形铺层组(6)的铺放；

3.3、在后部的泡沫夹芯(3-b)上完成梁后部“[”形铺层组(7)的铺放；

3.4、在梁前部“]”形铺层组(6)和梁后部“[”形铺层组(7)的上表面理论位置处完成梁顶部粘蒙皮铺层组(8)的铺放。

4.根据权利要3所述的全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，其特征在于：所述步骤3.2中采用先把梁前部“]”形铺层组(6)铺放到中部的泡沫夹芯(3-a)上后一起放置到梁底部贴蒙皮铺层组(5)上表面的理论位置。

5.根据权利要3所述的全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，其特征在于：所述步骤3.3中采用先把梁后部“[”形铺层组(7)铺放到后部的泡沫夹芯(3-b)上后一起放置到梁底部贴蒙皮铺层组(5)上表面和下蒙皮铺层组(4)上表面的理论位置。

6.根据权利要3所述的全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，其特征在于：步骤二中所述梁式截面为“C”形时，铺层具体步骤如下：

第一步和步骤3.1一致，最后一步与步骤3.4一致，中间步骤根据“C”开口方向选择步骤3.2或步骤3.3进行。

7.根据权利要3所述的全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，其特征在于：步骤二中所述梁式截面为“J”形时，铺层具体步骤如下：

第一步和步骤3.1一致，最后一步与步骤3.4一致，中间步骤根据“C”开口方向选择步骤3.2或步骤3.3进行；中间步骤还包括借助泡沫夹芯铺放成倒“L”型。

8.根据权利要3所述的全高度泡沫夹芯翼面铺层的铺放方法，其特征在于：所述步骤三中各铺层的搭接位置及搭接形式可调整。

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