CN113334799B - 一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及复合材料制造技术领域，公开了一种复合材料零件制造、预装配、胶接、装配的通用定位方法，能够提高复合材料零件制造过程中的定位精度，进而提高了由复合材料零件组合而成的复材部件外形精度，减小了因定位不准确导致的零件报废等经济损失。

Description

一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法
技术领域
本申请涉及复合材料制造技术领域，具体涉及一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法。
背景技术
高温固化树脂基碳纤维增强复合材料被广泛应用于航空、航天等领域，由于制造过程为高温高压的特殊过程，导致复合材料零件外形可控性较差，复材零件制造精度相较金属机加零件仍有较大差距，并且复合材料结构从零件制造到最终形成功能部件，需要经历复合材料零件成型、预装配、胶接和装配多个环节。复合材料零件成型即指将预浸料按照产品形状和尺寸进行裁剪，并在成型工装上进行逐层铺叠，后经真空热压的特殊环境进行固化成型。复合材料预装配即使用工艺螺钉将复材蒙皮、梁、肋等零件的相对位置进行固定，防止胶接过程中在高温高压的复杂环境下复材零件发生偏移。复合材料结构胶接即将预装配好的复合材料蒙皮、梁、肋等零件，在成型工装上，通过胶膜粘接形成整体，是实现复合材料部件整体化的重要方式。复合材料装配是通过在复材件上制孔，在孔中安装金属连接件，将复材与复材零件或者复材与金属零件进行机械连接。
上述每一个制造环节过程中均需将复材零件在工装上进行定位，目前复材零件在工装上的定位均以零件外形为基准，但各工序选用的定位型面不统一，不符合装配定位基准与零件加工基准相统一的原则，因此增大了复材零件、组合件与成型成型工装以及装配型架之间的协调误差，导致复材部件装配过程中产生强迫定位，使复材零件产生弹性变形，在装配完成后产生较大的不可逆变形误差，并且强迫装配还会导致复材部件内部产生较大的内应力无法释放，将对部件结构强度产生不利影响。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题和缺陷，本申请提出了一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法，
为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法，具体包括以下步骤：
A、复合材料零件制造
在成型工装上零件线以外制出2个插销孔，插销孔的底部制有螺纹，成型工装上同时配备2个定位插销，定位插销的尺寸与插销孔的孔径相匹配，定位插销的头部制有螺纹，接着在零件线外插销孔位置铺放内蒙皮预浸料至余量线并固化成型，固化成型后，在密封袋脱模前，在成型工装上安装制孔样板，根据制孔样板上的导孔，在内蒙皮上制出两个第一定位孔，第一定位孔的孔径与插销孔的孔径相同，内蒙皮脱模后修边过程中保留第一定位孔部位的材料不切除，其余部位都切割至净边，不保留余量；
B、零件预装配
装配型架上设置有两个蒙皮定位孔组件，使用两个定位插销穿过内蒙皮上的第一定位孔和装配型架上蒙皮定位孔组件上的第二定位孔，完成预装配之前内蒙皮的定位，接着使用装配型架上的定位挡板，完成复材肋相对位置的确定，最后使用工艺螺钉将复材肋与内蒙皮进行预连接；
C、零件胶接
将预装配完成的组件放入成型工装中，使用成型工装上配套的定位插销穿过内蒙皮上的第一定位孔并拧紧，完成蒙皮在成型工装上的再次定位，接着在胶接时首先拆除复材肋与蒙皮之间的工艺螺钉，然后在复材肋与蒙皮之间铺放板胶膜并封装真空袋，最终在热压罐中完成复材肋与内蒙皮的胶接固化；
D、复合材料装配
装配前首先使用两个定位插销穿过内蒙皮上的第一定位孔、装配型架上蒙皮定位孔组件上的第二定位孔以及外蒙皮上的第三定位孔，并在定位插销上安装压紧螺帽以完成外蒙皮和胶接件在装配型架上的定位，然后使用金属连接件将各个复材零件进行机械连接，装配完成后，将复材部件上零件线以外第一定位孔部位的材料切除至净边。
进一步地，复合材料零件制造与零件胶接使用同一套成型工装。
进一步地，零件预装配与复合材料装配使用同一套装配型架。
进一步地，安装制孔样板时，制孔样板与成型工装上的插销孔同轴。
进一步地，所述蒙皮定位孔组件上的第二定位孔与内蒙皮上的第一定位孔孔径相同，并且两者同轴。
本申请的有益效果：
本申请提供了一种复合材料零件制造、预装配、胶接、装配的通用定位方法，能够提高复合材料零件制造过程中的定位精度，进而提高了由复合材料零件组合而成的复材部件外形精度，减小了因定位不准确导致的零件报废等经济损失。
附图说明
本申请的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1为本申请复合材料成型和胶接过程定位示意图；
图2为图1中1-1剖视图；
图3为本申请复合材料装配过程定位示意图；
图4为图3中1-2剖视图。
图中：
1、成型工装；2、余量线；3、制孔样板；4、零件线；5、内蒙皮；6、第一定位孔；7、插销孔；8、蒙皮定位孔组件；9、第二定位孔；10、装配型架；11、复材肋；12、定位插销；13、外蒙皮；14、第三定位孔；15、压紧螺帽。
具体实施方式
下面通过具体的实施例来进一步说明实现本申请发明目的的技术方案，需要说明的是，本申请要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
本实施例公开了一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法，包括复合材料零件成型、零件预装配、零件胶接以及复合材料装配这四个环节，具体步骤如下：
A、复合材料零件制造
首先在成型工装1上零件线以外制出两个φ6mm的插销孔7，插销孔7的底部制有M6的螺纹，成型工装1上同时配备两个定位插销12，定位插销12的尺寸与插销孔7的孔径相匹配，也为φ6mm，定位插销12的头部同样制有M6的螺纹，接着在零件线4外插销孔7位置铺放预浸料至余量线2并固化成型，固化成型内蒙皮5后，在密封袋脱模前，在成型工装1上安装制孔样板3，制孔样板3与成型工装1上的插销孔7同轴，然后根据制孔样板3上的导孔，在内蒙皮5上制出两个φ6mm的第一定位孔6，内蒙皮5脱模后修边过程中保留第一定位孔6部位的材料不切除，其余部位都切割至净边，不保留余量；
B、零件预装配
装配型架10上设置有两个蒙皮定位孔组件8，蒙皮定位孔组件8上的第二定位孔9孔径为φ6mm，并且与内蒙皮5上的第一定位孔6同轴，使用两个φ6mm的定位插销12穿过内蒙皮5上的第一定位孔6和蒙皮定位孔组件8上的第二定位孔9，完成预装配之前内蒙皮5的定位，接着使用装配型架10上的定位挡板，完成复材肋11相对位置的确定，最后使用工艺螺钉将复材肋11与内蒙皮5进行预连接；
C、零件胶接
将预装配完成的组件放入成型工装1中，使用成型工装1上配套的定位插销12穿过内蒙皮5上的第一定位孔6并拧紧，完成蒙皮在成型工装1上的再次定位，接着在胶接时首先拆除复材肋11与蒙皮之间的工艺螺钉，然后在复材肋11与蒙皮之间铺放板胶膜并封装真空袋，最终在热压罐中完成复材肋11与内蒙皮5的胶接固化；
D、复合材料装配
装配前首先使用两个φ6mm的定位插销12穿过内蒙皮5上的第一定位孔6、装配型架10上蒙皮定位孔组件8上的第二定位孔9以及外蒙皮13上的第三定位孔14，并在定位插销12上安装压紧螺帽15以完成外蒙皮13和胶接件在装配型架10上的定位，然后使用金属连接件将各个复材零件进行机械连接，装配完成后，将复材部件上零件线4以外第一定位孔6部位的材料切除至净边。
进一步地，在本实施例中，复合材料零件制造与零件胶接这两个过程，使用同一套成型工装。
进一步地，在本实施中，零件预装配与复合材料装配这两个过程，使用同一套装配型架。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
A、复合材料零件制造
在成型工装上零件线以外制出2个插销孔，插销孔的底部制有螺纹，成型工装上同时配备2个定位插销，定位插销的尺寸与插销孔的孔径相匹配，定位插销的头部制有螺纹，接着在零件线外插销孔位置铺放内蒙皮预浸料至余量线并固化成型，固化成型后，在密封袋脱模前，在成型工装上安装制孔样板，根据制孔样板上的导孔，在内蒙皮上制出两个第一定位孔，第一定位孔的孔径与插销孔的孔径相同，内蒙皮脱模后修边过程中保留第一定位孔部位的材料不切除，其余部位都切割至净边，不保留余量；
B、零件预装配
装配型架上设置有两个蒙皮定位孔组件，使用两个定位插销穿过内蒙皮上的第一定位孔和装配型架上蒙皮定位孔组件上的第二定位孔，完成预装配之前内蒙皮的定位，接着使用装配型架上的定位挡板，完成复材肋相对位置的确定，最后使用工艺螺钉将复材肋与内蒙皮进行预连接；
C、零件胶接
将预装配完成的组件放入成型工装中，使用成型工装上配套的定位插销穿过内蒙皮上的第一定位孔并拧紧，完成蒙皮在成型工装上的再次定位，接着在胶接时首先拆除复材肋与蒙皮之间的工艺螺钉，然后在复材肋与蒙皮之间铺放板胶膜并封装真空袋，最终在热压罐中完成复材肋与内蒙皮的胶接固化；
D、复合材料装配
装配前首先使用两个定位插销穿过内蒙皮上的第一定位孔、装配型架上蒙皮定位孔组件上的第二定位孔以及外蒙皮上的第三定位孔，并在定位插销上安装压紧螺帽以完成外蒙皮和胶接件在装配型架上的定位，然后使用金属连接件将各个复材零件进行机械连接，装配完成后，将复材部件上零件线以外第一定位孔部位的材料切除至净边。
2.根据权利要求1所述的一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法，其特征在于：复合材料零件制造与零件胶接使用同一套成型工装。
3.根据权利要求1所述的一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法，其特征在于：零件预装配与复合材料装配使用同一套装配型架。
4.根据权利要求1所述的一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法，其特征在于：安装制孔样板时，制孔样板与成型工装上的插销孔同轴。
5.根据权利要求1所述的一种用于复合材料零件制造的工艺孔定位方法，其特征在于：所述蒙皮定位孔组件上的第二定位孔与内蒙皮上的第一定位孔孔径相同，并且两者同轴。
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