CN113524721A - 一种复合材料t型加筋壁板共固化成型装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置及使用方法。该方法通过长桁成型模具组、预成型模具组、定位组合装置对多个带有湿状态L型长桁的组合模具进行定位、组合、固定、夹紧，实现相邻两个湿状态复合材料L型长桁形成一个湿状态复合材料T型长桁；通过定位组合装置与蒙皮成型模具精确对接，实现将多个湿状态复合材料T型长桁与湿状态复合材料蒙皮精确对接，形成湿状态复合材料T型加筋壁板，通过热压罐对湿状态复合材料T型加筋壁板进行共固化工艺，最终实现复合材料T型加筋壁板共固化成型。

Description

一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置及使用方法

技术领域

本申请涉及复合材料壁板制造技术领域，具体是一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置及使用方法。

背景技术

复合材料由于具有高比强度、高比刚度、性能可设计等诸多优点，因此被广泛的应用于各类军用飞机及民用飞机上。飞机的机翼壁板、机身壁板、平尾壁板、垂尾壁板多为T型加筋壁板，即由T型长桁和蒙皮组成。复合材料T型加筋壁板制造主要采用共胶结和共固化两种工艺方法，其中共胶结为将湿状态复合材料T型长桁、湿状态复合材料蒙皮分别固化成型后，进行精确对接涂胶胶结，然后进行二次固化形成复合材料T型加筋壁板；共固化为将湿状态复合材料T型长桁、湿状态复合材料蒙皮精确对接形成湿状态复合材料T型加筋壁板，然后整体进行一次固化成型。前者需多次对复合材料T型长桁、复合材料蒙皮进行固化成型，导致复合材料T型加筋壁板制造效率低，制造成本高，产品质量差；对于后者，无需进行涂胶胶结，且一次整体固化成型，制造效率高，制造成本低、产品质量好。目前针对复合材料T型加筋壁板整体共固化成型的装置及方法研究较少，层次较低，更不存在应用实例，严重迟滞了复合材料T型加筋壁板整体制造的进程。因此，为了满足生产需要，亟待研究一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置及使用方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置及使用方法。

一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置，其结构包含长桁成型模具组、预成型模具组、定位组合装置、蒙皮成型模具、长桁成型模具组包括多个不同的长桁成型模具，长桁成型模具为复合材料制成的门型结构，其上表面型面与蒙皮内型面对应位置处的型面一致，在门型结构顶部两个顶角位置处分别设有L型的凹槽，凹槽型面及尺寸与T型长桁产品一致，长桁成型模具两侧面底部中间位置开有倒U型定位缺口，预成型模具组包括多个对应于长桁成型模具的预成型模具，长桁成型模具组与对应的预成型模具组通过定位组合装置组合成一体，并通过定位组合装置定位并固定在蒙皮成型模具上。

预成型模具包括模具体、真空气口、微型气缸、真空接口、压空接口、气管、定位圆柱、T型滚轮装置，模具体为铝镁合金材料的长条盒形结构，其上部型面与对应的长桁成型模具内型面贴合，中部设有与长桁成型模具上的倒U型定位缺口配合的凸起定位台；模具体上表面开有条状回形沟槽，并均匀设有多个交叉分布的真空气口和微型气缸，真空接口、压空接口安装于模具体同一端头，分别通过气管与真空气口及微型气缸连接；定位圆柱固定于模具体下部，多个T型滚轮装置沿长度方向均匀安装于模具体底面，T型滚轮装置包含固定支架、滚轮，固定支架为“十”字型块状结构，固定支架上部横向块上表面固定于模具体下表面，下部纵向块两端头沿竖直方向分别安装一个滚轮，纵向块中部一侧面沿水平方向居中安装一个滚轮，另一侧面沿水平方向对称安装两个滚轮，形成倒T型滚轮结构。

蒙皮成型模具包括支承框架、模具框架、模具模板、吊环、定位圆锥、定位扁锥，支承框架为长方体桁架结构，模具框架为“井”字箱形结构，安装于支承框架上表面，模具模板为等厚度曲面板材结构，焊接于模具框架顶部，模具模板上部型面与蒙皮外形型面一致，在模具模板一周开有多个基准孔，基准孔的坐标值刻于孔位附近，吊环均匀的固定于支承框架四周侧面，定位圆锥、定位扁锥分别固定于模具框架两端，与模具模板上的基准孔具有精确的相对位置关系。

定位组合装置包括固定框架、定位圆杯、定位方槽、模具定位组件、T型槽开闭组件、模具压紧组件，固定框架为桁架式矩形框架结构，定位圆杯、定位方槽分别固定于固定框架两端与蒙皮成型模具上的定位圆锥、定位扁锥相配合，模具定位组件将组合在一起长桁成型模具组与预成型模具组定位在固定框架上，T型槽开闭组件及模具压紧组件将组合在一起长桁成型模具组与预成型模具组固定在固定框架上表面。

一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置使用方法，包括以下步骤：

1模具组合安装：将长桁成型模具组中的多个长桁成型模具依次定位安装于预成型模具组中对应的预成型模具上，形成多组组合模具；

2湿状态L型长桁制造：将预浸料按照规定的工艺方法铺贴于组合模具中长桁成型模具的L型凹槽内；

3组合模具合模：将多个带有湿状态L型长桁的组合模具放置于定位组合装置上，按照规定的顺序摆放，并对预成型模具上的真空接口进行抽真空，使长桁成型模具紧密的吸附于预成型模具上，通过定位组合装置中的模具定位组件、T型槽开闭组件、模具压紧组件对组合模具中预成型模具上的定位圆柱、T型滚轮装置、模具体进行定位、固定，实现对多个组合模具的定位、组合、固定、压紧，使其成为一个整体模具，相邻的两个湿状态L型长桁相贴合成一个湿状态T型长桁；

4湿状态T型长桁翻转180度：将定位组合装置、组合模具、湿状态T型长桁整体翻转180度，即湿状态T型长桁处于最下方；

5湿状态蒙皮制造：将预浸料按照规定的工艺方法铺贴于蒙皮成型模具中模具模板上；

6长桁与蒙皮对接：将带有湿状态蒙皮的蒙皮成型模具移动至湿状态T型长桁正下方，定位组合装置、组合模具及湿状态T型长桁整体下降，定位组合装置上的定位圆杯、定位方槽分别与蒙皮成型模具上的定位圆锥、定位扁锥精确配合，使得湿状态T型长桁与湿状态蒙皮精确对接，形成湿状态T型加筋壁板；

7定位组合装置撤离：解除定位组合装置中的模具定位组件、T型槽开闭组件、模具压紧组件对组合模具中预成型模具上的定位圆柱、T型滚轮装置、模具体的定位、固定后，将定位组合装置与组合模具脱离；

8预成型模具组脱模：断开预成型模具组中各个预成型模具上的真空接口，释放真空，并对压空接口通入压缩空气，预成型模具上的微型气缸顶出，使预成型模具与长桁成型模具松动，通过厂房吊车依次将各个预成型模具吊起，与对应的长桁成型模具彻底脱离，完成预成型模具组脱模；

9制袋抽真空：制作密封袋将长桁成型模具组、湿状态T型加筋壁板全部覆盖，并对密封袋抽真空，使湿状态T型加筋壁板各部位压实；

10共固化成型：通过AGV运输车将长桁成型模具组、湿状态T型加筋壁板及蒙皮成型模具运进热压罐，热压罐对湿状态T型加筋壁板进行规定的升温、加压等固化工艺后，实现T型加筋壁板共固化成型。

有益效果：本发明提供一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置及使用方法。该方法通过长桁成型模具组、预成型模具组、定位组合装置将多个湿状态L型长桁形成多个湿状态复合材料T型长桁；通过定位组合装置与蒙皮成型模具精确对接，将多个湿状态复合材料T型长桁与湿状态复合材料蒙皮精确对接，形成湿状态复合材料T型加筋壁板。该装置形式简单，操作安全可靠，可大幅度提高复合材料T型加筋壁板共固化成型的制造效率、提高制造质量、降低制造成本，对复合材料T型加筋壁板的制造生产具有极大的积极意义。可直接推广到其它行业相似零件部件装配领域应用。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述：

附图说明

图1长桁成型模具组结构示意图

图2预成型模具组结构示意图

图3单个预成型模具局部结构示意图

图4T型滚轮装置结构示意图

图5长桁与蒙皮对接装配示意图

图6蒙皮成型模具结构示意图

图7定位组合装置结构示意图

图中编号说明：1长桁成型模具组、2预成型模具组、3模具体、4真空气口、5微型气缸、6真空接口、7压空接口、8定位圆柱、9T型滚轮装置、10气管、11固定支架、12滚轮、13定位组合装置、14蒙皮成型模具、15支承框架、16模具框架、17模具模板、18吊环、19定位圆锥、20定位扁锥、21固定框架、22定位圆杯、23定位方槽、24模具定位组件、25T型槽开闭组件、26模具压紧组件。

具体实施方式

参见图1-7所示,一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置，其结构包含长桁成型模具组1、预成型模具组2、定位组合装置13、蒙皮成型模具14、长桁成型模具组1包括多个不同的长桁成型模具，长桁成型模具为复合材料制成的门型结构，其上表面型面与蒙皮内型面对应位置处的型面一致，在门型结构顶部两个顶角位置处分别设有L型的凹槽，凹槽型面及尺寸与T型长桁产品一致，长桁成型模具两侧面底部中间位置开有倒U型定位缺口，预成型模具组2包括多个对应于长桁成型模具的预成型模具，长桁成型模具组1与对应的预成型模具组2通过定位组合装置13组合成一体，并通过定位组合装置13定位并固定在蒙皮成型模具14上。

预成型模具包括模具体3、真空气口4、微型气缸5、真空接口6、压空接口7、气管10、定位圆柱8、T型滚轮装置9，模具体3为铝镁合金材料的长条盒形结构，其上部型面与对应的长桁成型模具内型面贴合，中部设有与长桁成型模具上的倒U型定位缺口配合的凸起定位台；模具体3上表面开有条状回形沟槽，并均匀设有多个交叉分布的真空气口4和微型气缸5，真空接口6、压空接口7安装于模具体同一端头，分别通过气管10与真空气口6及微型气缸5连接；定位圆柱8固定于模具体3下部，多个T型滚轮装置9沿长度方向均匀安装于模具体3底面，T型滚轮装置9包含固定支架11、滚轮12，固定支架11为“十”字型块状结构，固定支架11上部横向块上表面固定于模具体3下表面，下部纵向块两端头沿竖直方向分别安装一个滚轮12，纵向块中部一侧面沿水平方向居中安装一个滚轮12，另一侧面沿水平方向对称安装两个滚轮12，形成倒T型滚轮结构。

蒙皮成型模具包括支承框架15、模具框架16、模具模板17、吊环18、定位圆锥19、定位扁锥20，支承框架15为长方体桁架结构，模具框架16为“井”字箱形结构，安装于支承框架15上表面，模具模板17为等厚度曲面板材结构，焊接于模具框架16顶部，模具模板17上部型面与蒙皮外形型面一致，在模具模板17一周开有多个基准孔，基准孔的坐标值刻于孔位附近，吊环18均匀的固定于支承框架15四周侧面，定位圆锥19、定位扁锥20分别固定于模具框架16两端，与模具模板17上的基准孔具有精确的相对位置关系。

定位组合装置包括固定框架21、定位圆杯22、定位方槽23、模具定位组件24、T型槽开闭组件25、模具压紧组件26，固定框架21为桁架式矩形框架结构，定位圆杯22、定位方槽23分别固定于固定框架21两端与蒙皮成型模具14上的定位圆锥19、定位扁锥20相配合，模具定位组件24将组合在一起长桁成型模具组1与预成型模具组2定位在固定框架21上，T型槽开闭组件25及模具压紧组件26将组合在一起长桁成型模具组1与预成型模具组2固定在固定框架21上表面。

一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置使用方法，包括以下步骤：

1模具组合安装：将长桁成型模具组1中的多个长桁成型模具依次定位安装于预成型模具组2中对应的预成型模具上，形成多组组合模具；

2湿状态L型长桁制造：将预浸料按照规定的工艺方法铺贴于组合模具中长桁成型模具的L型凹槽内；

3组合模具合模：将多个带有湿状态L型长桁的组合模具放置于定位组合装置13上，按照规定的顺序摆放，并对预成型模具上的真空接口6进行抽真空，使长桁成型模具紧密的吸附于预成型模具上，通过定位组合装置13中的模具定位组件24、T型槽开闭组件25、模具压紧组件26对组合模具中预成型模具上的定位圆柱8、T型滚轮装置9、模具体3进行定位、固定，实现对多个组合模具的定位、组合、固定、压紧，使其成为一个整体模具，相邻的两个湿状态L型长桁相贴合成一个湿状态T型长桁；

4湿状态T型长桁翻转180度：将定位组合装置13、组合模具、湿状态T型长桁整体翻转180度，即湿状态T型长桁处于最下方；

5湿状态蒙皮制造：将预浸料按照规定的工艺方法铺贴于蒙皮成型模具14中模具模板17上；

6长桁与蒙皮对接：将带有湿状态蒙皮的蒙皮成型模具14移动至湿状态T型长桁正下方，定位组合装置13、组合模具及湿状态T型长桁整体下降，定位组合装置13上的定位圆杯22、定位方槽23分别与蒙皮成型模具14上的定位圆锥19、定位扁锥20精确配合，使得湿状态T型长桁与湿状态蒙皮精确对接，形成湿状态T型加筋壁板；

7定位组合装置撤离：解除定位组合装置13中的模具定位组件24、T型槽开闭组件25、模具压紧组件26对组合模具中预成型模具上的定位圆柱8、T型滚轮装置9、模具体3的定位、固定后，将定位组合装置13与组合模具脱离；

8预成型模具组脱模：断开预成型模具组2中各个预成型模具上的真空接口6，释放真空，并对压空接口7通入压缩空气，预成型模具上的微型气缸5顶出，使预成型模具与长桁成型模具松动，通过厂房吊车依次将各个预成型模具吊起，与对应的长桁成型模具彻底脱离，完成预成型模具组2脱模；

9制袋抽真空：制作密封袋将长桁成型模具组1、湿状态T型加筋壁板全部覆盖，并对密封袋抽真空，使湿状态T型加筋壁板各部位压实；

10共固化成型：通过AGV运输车将长桁成型模具组1、湿状态T型加筋壁板及蒙皮成型模具14运进热压罐，热压罐对湿状态T型加筋壁板进行规定的升温、加压等固化工艺后，实现T型加筋壁板共固化成型。

Claims (7)

1.一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置，其特征在于包含长桁成型模具组、预成型模具组、定位组合装置、蒙皮成型模具、长桁成型模具组包括多个不同的长桁成型模具，预成型模具组包括多个对应于长桁成型模具的预成型模具，长桁成型模具组与对应的预成型模具组通过定位组合装置组合成一体，并通过定位组合装置定位并固定在蒙皮成型模具上。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置，其特征在于所述的长桁成型模具为复合材料制成的门型结构，其上表面型面与蒙皮内型面对应位置处的型面一致，在门型结构顶部两个顶角位置处分别设有L型的凹槽，凹槽型面及尺寸与T型长桁产品一致，长桁成型模具两侧面底部中间位置开有倒U型定位缺口。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置，其特征在于所述的预成型模具包括模具体、真空气口、微型气缸、真空接口、压空接口、气管、定位圆柱、T型滚轮装置，模具体为铝镁合金材料的长条盒形结构，其上部型面与对应的长桁成型模具内型面贴合，中部设有与长桁成型模具上的倒U型定位缺口配合的凸起定位台；模具体上表面开有条状回形沟槽，并均匀设有多个交叉分布的真空气口和微型气缸，真空接口、压空接口安装于模具体同一端头，分别通过气管与真空气口及微型气缸连接；定位圆柱固定于模具体下部，多个T型滚轮装置沿长度方向均匀安装于模具体底面。

4.根据权利要求3所述的一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置，其特征在于所述的T型滚轮装置包含固定支架、滚轮，固定支架为“十”字型块状结构，固定支架上部横向块上表面固定于模具体下表面，下部纵向块两端头沿竖直方向分别安装一个滚轮，纵向块中部一侧面沿水平方向居中安装一个滚轮，另一侧面沿水平方向对称安装两个滚轮，形成倒T型滚轮结构。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置，其特征在于所述的蒙皮成型模具包括支承框架、模具框架、模具模板、吊环、定位圆锥、定位扁锥，支承框架为长方体桁架结构，模具框架为“井”字箱形结构，安装于支承框架上表面，模具模板为等厚度曲面板材结构，焊接于模具框架顶部，模具模板上部型面与蒙皮外形型面一致，在模具模板一周开有多个基准孔，基准孔的坐标值刻于孔位附近，吊环均匀的固定于支承框架四周侧面，定位圆锥、定位扁锥分别固定于模具框架两端，与模具模板上的基准孔具有精确的相对位置关系。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置，其特征在于所述的定位组合装置包括固定框架、定位圆杯、定位方槽、模具定位组件、T型槽开闭组件、模具压紧组件，固定框架为桁架式矩形框架结构，定位圆杯、定位方槽分别固定于固定框架两端与蒙皮成型模具上的定位圆锥、定位扁锥相配合，模具定位组件将组合在一起长桁成型模具组与预成型模具组定位在固定框架上，T型槽开闭组件及模具压紧组件将组合在一起长桁成型模具组与预成型模具组固定在固定框架上表面。

7.一种复合材料T型加筋壁板共固化成型装置使用方法，其特征在于包括以下步骤：

7-1模具组合安装：将长桁成型模具组中的多个长桁成型模具依次定位安装于预成型模具组中对应的预成型模具上，形成多组组合模具；

7-2湿状态L型长桁制造：将预浸料按照规定的工艺方法铺贴于组合模具中长桁成型模具的L型凹槽内；

7-3组合模具合模：将多个带有湿状态L型长桁的组合模具放置于定位组合装置上，按照规定的顺序摆放，并对预成型模具上的真空接口进行抽真空，使长桁成型模具紧密的吸附于预成型模具上，通过定位组合装置中的模具定位组件、T型槽开闭组件、模具压紧组件对组合模具中预成型模具上的定位圆柱、T型滚轮装置、模具体进行定位、固定，实现对多个组合模具的定位、组合、固定、压紧，使其成为一个整体模具，相邻的两个湿状态L型长桁相贴合成一个湿状态T型长桁；

7-4湿状态T型长桁翻转180度：将定位组合装置、组合模具、湿状态T型长桁整体翻转180度，即湿状态T型长桁处于最下方；

7-5湿状态蒙皮制造：将预浸料按照规定的工艺方法铺贴于蒙皮成型模具中模具模板上；

7-6长桁与蒙皮对接：将带有湿状态蒙皮的蒙皮成型模具移动至湿状态T型长桁正下方，定位组合装置、组合模具及湿状态T型长桁整体下降，定位组合装置上的定位圆杯、定位方槽分别与蒙皮成型模具上的定位圆锥、定位扁锥精确配合，使得湿状态T型长桁与湿状态蒙皮精确对接，形成湿状态T型加筋壁板；

7-7定位组合装置撤离：解除定位组合装置中的模具定位组件、T型槽开闭组件、模具压紧组件对组合模具中预成型模具上的定位圆柱、T型滚轮装置、模具体的定位、固定后，将定位组合装置与组合模具脱离；

7-8预成型模具组脱模：断开预成型模具组中各个预成型模具上的真空接口，释放真空，并对压空接口通入压缩空气，预成型模具上的微型气缸顶出，使预成型模具与长桁成型模具松动，通过厂房吊车依次将各个预成型模具吊起，与对应的长桁成型模具彻底脱离，完成预成型模具组脱模；

7-9制袋抽真空：制作密封袋将长桁成型模具组、湿状态T型加筋壁板全部覆盖，并对密封袋抽真空，使湿状态T型加筋壁板各部位压实；

7-10共固化成型：通过AGV运输车将长桁成型模具组、湿状态T型加筋壁板及蒙皮成型模具运进热压罐，热压罐对湿状态T型加筋壁板进行规定的升温、加压等固化工艺后，实现T型加筋壁板共固化成型。

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