CN111113959A - 一种t形长桁加筋壁板的成型工装及成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料成型技术领域，公开一种T形长桁加筋壁板的成型工装及成型工艺。成型工装包括芯模结构和柔性部件，芯模结构包括两个可拆卸连接的L形芯模本体，两个L形芯模本体朝向相反，T形长桁预浸料铺层设置于两个L形芯模本体之间，L形芯模本体的底端设有挡胶部件；柔性部件设置在挡胶部件的下方，在T形长桁预浸料铺层与基体固化的过程中，柔性部件变形以使芯模结构将T形长桁预浸料铺层抵紧在基体上。本发明公开的成型工装结构简单、制造方便、成本较低。本发明利用上述成型工装，能快速方便的成型经过净边处理的T形长桁加筋壁板，操作简单、便捷，大大提高生产效率。

Description

一种T形长桁加筋壁板的成型工装及成型工艺

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种T形长桁加筋壁板的成型工装及成型工艺。

背景技术

T形长桁加筋壁板自身刚度大、承载能力强，是航空航天领域中常见的结构件。T形长桁蒙皮共胶接工艺是制造复合材料T形长桁加筋壁板的重要工艺方法，但是由于T形长桁与蒙皮共胶接固化后无法再对T形长桁的缘条进行加工，因此必须要求T形长桁缘条采用净边处理。由于T形长桁预浸料铺层固化过程中受压力作用厚度会变小，为避免过度流胶，必须要对T形长桁预浸料铺层的缘条进行挡胶处理。

如图1所示，针对大尺寸结构复杂的T形长桁加筋壁板胶接固化，通常做法是在T形长桁预浸料铺层2’两侧的L形芯模3’的缘条边缘附近设置缘条凹槽4’，缘条凹槽4’中填充耐高温密封条5’，以防止固化中T形长桁预浸料铺层2’的缘条处流胶，然后T形长桁预浸料铺层2’与蒙皮1’胶接组装，再经封装、固化形成T形长桁加筋壁板。由于T形长桁加筋壁板的厚度在固化过程中会变薄，L形芯模3’很难对T形长桁加筋壁板压实，而且由于耐高温密封条5’与T形长桁预浸料铺层2’的缘条边缘之间留有空隙，不能实现T形长桁缘条的净边处理。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种T形长桁加筋壁板的成型工装及成型工艺，能够对T形长桁加筋壁板压实，而且能够实现T形长桁缘条的净边处理。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种T形长桁加筋壁板的成型工装，包括芯模结构，所述芯模结构包括两个可拆卸连接的L形芯模本体，且两个所述L形芯模本体朝向相反，T形长桁预浸料铺层设置于两个所述L形芯模本体之间，每个所述L形芯模本体的底端均设有挡胶部件，所述挡胶部件下方设置柔性部件，所述T形长桁预浸料铺层与基体固化过程中，所述柔性部件变形以使所述芯模结构将所述T形长桁预浸料铺层抵紧在所述基体上。

作为优选，所述柔性部件包括柔性部和抵持部，所述柔性部与所述抵持部相连。

作为优选，所述柔性部为未硫化硅橡胶体，所述抵持部为硫化硅橡胶体，所述未硫化硅橡胶体设置在所述挡胶部件和所述硫化硅橡胶体之间。

作为优选，所述L形芯模本体的底面与所述柔性部件的底面之间的距离等于所述T形长桁预浸料铺层的缘条固化前的厚度。

作为优选，所述挡胶部件的横向截面和所述柔性部件的横向截面大小相等且形状相同。

作为优选，所述挡胶部件和所述柔性部件的宽度不小于3mm。

作为优选，所述L形芯模本体的拐角处设置缓冲结构。

作为优选，还包括压板，所述压板设置在两个所述L形芯模本体的顶端。

一种T形长桁加筋壁板的成型工艺，采用了如以上任一方案所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，包括以下步骤：

S1、将预浸料设置在所述芯模结构的两个所述L形芯模本体之间，形成T形长桁预浸料铺层；

S2、T形长桁预浸料铺层与基体胶接；

S3、封装、固化；

S4、拆除成型工装。

作为优选，在步骤S1之前，还包括以下步骤：

在所述芯模结构的所述挡胶部件和所述柔性部件的内侧以及所述柔性部件的底面均粘贴带胶脱模布。

本发明的有益效果为：

本发明提供的T形长桁加筋壁板的成型工装，在L形芯模本体的底端设置挡胶部件和柔性部件，利用柔性部件能够变形的特性并配合挡胶部件，该芯模结构能够将T形长桁预浸料铺层抵紧在基体上，实现T形长桁缘条的净边处理，且该成型工装结构简单、制造方便、成本较低。

本发明还提供一种T形长桁加筋壁板的成型工艺，利用上述成型工装，能快速方便的成型经过净边处理的T形长桁加筋壁板，操作简单、便捷，大大提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中T形长桁加筋壁板的成型工装的结构示意图；

图2是本发明实施方式一提供的T形长桁加筋壁板的成型工装的结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本发明实施方式二提供的T形长桁加筋壁板的成型工艺的流程图。

图中：

1’-蒙皮；2’-T形长桁预浸料铺层；3’-L形芯模；4’-缘条凹槽；5’-耐高温密封条；

1-基体；21-L形预浸料铺层；22-底板预浸料铺层；23-三角区；3-L形芯模本体；31-挡胶部件；32-缓冲结构；41-未硫化硅橡胶体；42-硫化硅橡胶体；5-压板；6-带胶脱模布。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动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。

实施方式一

如图2-3所示，本实施方式提供一种T形长桁加筋壁板的成型工装，该成型工装包括芯模结构和柔性部件，芯模结构包括两个可拆卸连接的L形芯模本体3，两个L形芯模本体3朝向相反，T形长桁预浸料铺层设置于两个L形芯模本体3之间且沿着L形芯模本体3贴附，L形芯模本体3的底端设有挡胶部件31；柔性部件设置在挡胶部件31的下方，在T形长桁预浸料铺层与基体1固化的过程中，柔性部件变形以使芯模结构将T形长桁预浸料铺层抵紧在基体1上。需要指出的是，本说明书中的基体1均指蒙皮。

具体地，L形芯模本体3为刚性芯模，刚性芯模是指刚性大的芯模模具，可以采用铝合金、普通钢、Invar钢及复合材料等材质制成。L形芯模本体3的拐角处设置缓冲结构32，本实施例中，采用硅橡胶充填L形芯模本体3的拐角，缓冲结构32的外表面设计成弧形，在进行真空封装操作时能够保证隔膜与该成型工装紧紧贴住，减小架桥风险且有利于外部压力传到T形长桁预浸料铺层内部；另一方面，不需要在L形芯模本体3的拐角处设置斜角，节省材料，简化芯模加工工序。缓冲结构32要求采用耐高温材料，并不以本实施例中的硅橡胶为限。两个L形芯模本体3的顶端设有压板5，用于阻挡T形长桁预浸料铺层腹板顶端的胶体外溢，又可避免L形芯模本体3的腹板顶端使用凹槽结构配合耐高温密封条的方式进行挡胶，简化工装设计，降低工装加工成本。压板5可选金属薄片，本实施例中选择薄铝片。

在本实施例中，挡胶部件31为矩形凸台，设置在L形芯模本体3的缘条边缘，挡胶部件31可以与L形芯模本体3一体成型，也可以与L形芯模本体3焊接相连。

上述的柔性部件包括柔性部和抵持部，柔性部与抵持部相连。本实施例中，柔性部为未硫化硅橡胶体41，抵持部为硫化硅橡胶体42。需要说明的是，T形长桁预浸料铺层进行固化操作时，在外加压力作用下逐渐被压实而导致厚度变小，而未硫化硅橡胶体41在固化操作的高温、高压环境下会由固态转变为液态，硫化硅橡胶体42为耐高温材料，在固化操作的高温、高压环境下不变形，所以未硫化硅橡胶体41固化操作时会被挤出，从而保证T形长桁预浸料铺层获得良好的压实效果。进一步地，未硫化硅橡胶体41设置在挡胶部件31和硫化硅橡胶体42之间，防止未硫化硅橡胶体41被挤出时流到T形长桁预浸料铺层与基体1的胶接界面上。

进一步地，L形芯模本体3的底面与柔性部件的底面之间的距离等于T形长桁预浸料铺层的缘条固化前的厚度，即挡胶部件31、未硫化硅橡胶体41和硫化硅橡胶体42的厚度之和等于T形长桁预浸料铺层的缘条固化前的厚度。

进一步地，挡胶部件31的横向截面和柔性部件的横向截面大小相等且形状相同。柔性部件过大或者过小都有可能导致该成型工装进行固化操作时受力不平衡而发生倾斜，影响T形长桁成型质量；另一方面，挡胶部件31与柔性部件配合成型T形长桁预浸料铺层的缘条的端面，所以挡胶部件31与柔性部件的横向截面形状取决于T形长桁预浸料铺层的缘条的端面的成型形状，本实施例中，挡胶部件31、未硫化硅橡胶体41和硫化硅橡胶体42的横截面均为矩形。需要说明的是，该成型工装利用柔性部件与挡胶部件31配合，与T形长桁预浸料铺层之间不留空隙，能将T形长桁预浸料铺层在固化过程中始终抵紧在基体1上，有利于实现T形长桁缘条的净边处理。

进一步地，挡胶部件31和柔性部件的宽度不小于3mm，挡胶部件31和柔性部件的宽度最小可以为3mm，减小了T形长桁预浸料铺层的缘条边缘距基体1的丢层区的设计尺寸，避免架桥现象。

实施方式二

本实施方式提供一种T形长桁加筋壁板的成型工艺，采用了上述实施例一中的T形长桁加筋壁板的成型工装，包括以下步骤：

S1、将预浸料设置在芯模结构的两个L形芯模本体3之间，形成T形长桁预浸料铺层。

具体地，包括如下步骤：

1)粘贴带胶脱模布6：将L形芯模本体3倒置，在挡胶部件31上依次放置未硫化硅橡胶体41和硫化硅橡胶体42，在挡胶部件31、未硫化硅橡胶体41和硫化硅橡胶体42的两侧粘贴带胶脱模布6。需要指出的是，L形芯模本体3的拐角用硅橡胶充填，硅橡胶外表面呈弧形。

需要指出的是，带胶脱模布6一面是胶面，另一面是脱模面，胶面用于与硫化硅橡胶体42、未硫化硅橡胶体41和挡胶部件31粘结，脱模面用于与基体1和T形长桁预浸料铺层粘结。

2)T形长桁预浸料铺层铺满成型工装：将经上述步骤1)后的两个L形芯模本体3组合成成型工装，再将多层预浸料依次沿L形芯模本体3的内侧铺贴，并铺满整个成型工装，即T形长桁预浸料铺层的缘条与硫化硅橡胶体42齐平，T形长桁预浸料铺层的腹板顶端与L形芯模本体3的腹板顶端齐平。

需要指出的是，T形长桁预浸料铺层由两个L形预浸料铺层21和底板预浸料铺层22组合而成，在两个L形预浸料铺层21的拐角处会出现三角区23，该三角区23的空隙也需要用预浸料填满。

S2、T形长桁预浸料铺层与基体1胶接。

具体地，包括如下步骤：

1)T形长桁预浸料铺层与基体1通过胶膜进行胶接组装；

2)将挡胶部件31、未硫化硅橡胶体41和硫化硅橡胶体42外侧壁处的带胶脱模布6裁除；即只在挡胶部件31和柔性部件的内侧以及柔性部件的底面粘结带胶脱模布6。

3)在两个L形芯模本体3的腹板顶端设置压板5。

S3、封装、固化。

在封装过程中使用隔离膜、透气毡、真空袋等进行封装，使用热压罐等设备进行固化。T形长桁预浸料铺层进行固化操作时，在外加压力作用下逐渐被压实而导致厚度变小，而未硫化硅橡胶体41在固化操作的高温、高压环境下会由固态转变为液态，硫化硅橡胶体42为耐高温材料，在固化操作的高温、高压环境下不变形，所以未硫化硅橡胶体41固化操作时会被挤出，从而保证T形长桁预浸料铺层获得良好的压实效果。

S4、拆除成型工装。

将压板5、两侧的L形芯模本体3及带胶脱模布6拆除。

本发明通过上述成型工装，实现T形长桁缘条的净边处理，且该成型工装结构简单、制造方便、成本较低；通过上述成型工艺，能快速方便的成型经过净边处理的T形长桁加筋壁板，操作简单、便捷，大大提高生产效率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种T形长桁加筋壁板的成型工装，其特征在于，

包括芯模结构，所述芯模结构包括两个可拆卸连接的L形芯模本体(3)，且两个所述L形芯模本体(3)朝向相反，T形长桁预浸料铺层设置于两个所述L形芯模本体(3)之间，每个所述L形芯模本体(3)的底端均设有挡胶部件(31)，所述挡胶部件(31)下方设置柔性部件，所述T形长桁预浸料铺层与基体(1)固化过程中，所述柔性部件变形以使所述芯模结构将所述T形长桁预浸料铺层抵紧在所述基体(1)上。

2.根据权利要求1所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，所述柔性部件包括柔性部和抵持部，所述柔性部与所述抵持部相连。

3.根据权利要求2所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，所述柔性部为未硫化硅橡胶体(41)，所述抵持部为硫化硅橡胶体(42)，所述未硫化硅橡胶体(41)设置在所述挡胶部件(31)和所述硫化硅橡胶体(42)之间。

4.根据权利要求1所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，其特征在于，所述L形芯模本体(3)的底面与所述柔性部件的底面之间的距离等于所述T形长桁预浸料铺层的缘条固化前的厚度。

5.根据权利要求1所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，所述挡胶部件(31)的横向截面和所述柔性部件的横向截面大小相等且形状相同。

6.根据权利要求5所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，其特征在于，所述挡胶部件(31)和所述柔性部件的宽度不小于3mm。

7.根据权利要求1所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，其特征在于，所述L形芯模本体(3)的拐角处设置缓冲结构(32)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，其特征在于，还包括压板(5)，所述压板(5)设置在两个所述L形芯模本体(3)的顶端。

9.一种T形长桁加筋壁板的成型工艺，采用了如权利要求1-8中任一项所述的T形长桁加筋壁板的成型工装，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将预浸料设置在所述芯模结构的两个所述L形芯模本体(3)之间，形成T形长桁预浸料铺层；

S2、T形长桁预浸料铺层与基体(1)胶接；

S3、封装、固化；

S4、拆除成型工装。

10.根据权利要求9所述的T形长桁加筋壁板的成型工艺，其特征在于，在步骤S1之前，还包括以下步骤：

在所述芯模结构的所述挡胶部件(31)和所述柔性部件的内侧以及所述柔性部件的底面均粘贴带胶脱模布(6)。

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