CN113977983A - 一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，其中，已成型的所述零件蒙皮铺贴在零件成型工装上，所述复合材料定位板使用复合材料预浸料在零件蒙皮表面铺贴成型，并在所述复合材料定位板两端各设置有定位耳片；所述复合材料定位板上加工具有镂空结构的定位板口框，所述定位板口框内设置有筋条成型置放区，所述筋条铺贴在筋条铺贴模上并放置在筋条成型置放区内，成型时筋条的筋条卧边与零件蒙皮相贴。本发明用于多筋复合材料壁板成型，同时适用于“干筋条”和“湿筋条”定位，且能够同时满足成型前准确且便捷地定位筋条位置以及成型过程中固定筋条使其位置不发生较大移动，有效提高零件成型后筋条位置精度；定位操作简单便捷，定位精确性更高。

Description

一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置及方法

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置及方法。

背景技术

近年来，多筋复合材料壁板结构件由于具有较高的刚性和减重效率，已成为应用于机身和机翼上的典型复合材料结构件，该型结构件在成型过程中的一项难点是需同时对多条筋条位置进行定位，筋条位置定位包含成型前如何准确定位筋条位置及成型过程中如何保证筋条位置不发生较大移动，使成型后所有筋条位置精度满足设计要求。传统的筋条定位方法是定制一套筋条定位工装，多采用卡板定位方式。但对于多筋复材壁板结构件的定位成型，存在卡板设立数量过多，卡板位置精度控制难，使用卡板后零件真空制袋操作困难，工装制造成本大等问题；同时卡板工装无法准确固定未固化的“湿筋条”，且筋条卧边四周均无遮挡，成型后筋条容易出现飞边、厚度偏薄、蒙皮胶接质量差等问题，卡板定位方法不适用于“湿筋条”零件成型的工艺方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置及方法，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，包括零件成型工装、复合材料定位板、定位板耳片、零件蒙皮及筋条铺贴模，其中，已成型的所述零件蒙皮铺贴在零件成型工装上，所述复合材料定位板使用复合材料预浸料在零件蒙皮表面铺贴成型，并在所述复合材料定位板两端分别设置有定位耳片；所述复合材料定位板上加工有用于置放筋条的定位板口框，且定位板口框为镂空结构，所述定位板口框内设置有筋条成型置放区；所述筋条铺贴在筋条铺贴模上并放置在筋条成型置放区内，同时成型时所述筋条的筋条卧边与零件蒙皮相贴。

在本发明中，为提高筋条位置准确性，减小成型过程中筋条位置的移动，复合材料定位板采用与零件热膨胀系数相当的复合材料制成，且可以重复使用。

在本发明中，所述复合材料定位板是在零件蒙皮成型后，在零件不脱模的状态下进行铺贴和制造。

在本发明中，所述复合材料定位板两端各设置有不少于一个定位耳片。

在本发明中，所述定位耳片上开有用于插入工装定位销的定位孔，所述工装定位销插入定位孔以将复合材料定位板固定在零件成型工装上。

在本发明中，为了便于筋条准确且便捷地定位和复合材料定位板脱模，所述定位板口框外围设置有两条基准边和两条余量边，且两条基准边预留小于0.5mm余量，用于铺放隔离材料，两条余量边预留5～10mm余量，便于脱模。

在本发明中，为了对“湿筋条”卧边进行限制边界和厚度控制，所述定位板口框区域厚度应大于筋条卧边厚度，同时所述定位板口框与基准边、余量边之间填充有橡胶垫片，橡胶垫片厚度应不小于筋条卧边厚度。

在本发明中，所述橡胶垫片中间铺放有玻璃布预浸料，用于增加橡胶垫片刚度。

在本发明中，定位板口框可对湿筋条进行限制边界和厚度控制，同时适用于“干筋条”和“湿筋条”定位成型，为了便于筋条定位和定位板脱模，加工时需确定左/右侧、上/下侧各一条边作为基准边，另外两条边作为余量边；零件制造时，按照设计要求铺贴复合材料蒙皮，在零件蒙皮表面铺贴隔离材料，而后将复合材料定位板放置在零件蒙皮上，使用定位销将复合材料定位板固定在定位孔，最后将铺贴好的筋条及其筋条铺贴模一同放置在筋条成型置放区，其中筋条卧边与零件蒙皮相贴，同时在筋条与定位板口框的余量处使用橡胶垫片进行填充，以对零件进行真空制袋、固化成型。

有益效果：本发明用于多筋复合材料壁板的成型，同时适用于“干筋条”和“湿筋条”定位，且能够同时满足成型前准确且便捷地定位筋条位置以及成型过程中固定筋条使其位置不发生较大移动，有效提高零件成型后筋条位置精度；同时使用结构简单的复合材料定位板可代替错综复杂的卡板工装，对于多筋零件的定位操作简单便捷，降低定位工装制造成本、简化了多筋条定位操作，定位板结构简单使零件真空制袋操作方便；同时定位板采用复合材料材质制成，热膨胀系数与零件相当，筋条的位置精确性更高。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的安装示意图。

图2为本发明的较佳实施例中的定位板口框结构示意图。

图3为本发明的较佳实施例中的筋条铺贴模与筋条分解示意图。

图4为本发明的较佳实施例中的筋条铺贴模与筋条组合示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～4的一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，包括零件成型工装1、定位孔2、工装定位销3、复合材料定位板4、定位板耳片5、零件蒙皮6、定位板口框7、筋条成型置放区8、定位板口框基准边9、定位板口框余量边10、筋条铺贴模11、筋条12、橡胶垫片13、筋条立边14及筋条卧边15，其中，已成型的所述零件蒙皮6铺贴在零件成型工装1上，所述复合材料定位板4使用复合材料预浸料在零件蒙皮6表面铺贴成型，并在所述复合材料定位板4两端分别设置有用于将复合材料定位板4固定在零件成型工装1上的定位耳片5，且每端的定位耳片5个数不少于一个，所述定位耳片5上开有定位孔2，所述工装定位销3插入定位孔2以将复合材料定位板4固定在零件成型工装1上；所述复合材料定位板4上加工有用于置放筋条12的定位板口框7，且定位板口框7为镂空结构，所述定位板口框7内设置有筋条成型置放区8；所述筋条12铺贴在筋条铺贴模11上并放置在筋条成型置放区8内，同时成型时所述筋条12的筋条卧边15与零件蒙皮6相贴。

在本实施例中，为了便于筋条12定位和复合材料定位板4脱模，加工时需在定位板口框7外围确定左/右侧、上/下侧各一条边作为基准边，即定位板口框基准边9，另外两条边作为余量边，即定位板口框余量边10，其中两条基准边需预留小于0.5mm余量用于铺放隔离材料，两条余量边预留5～10mm余量便于脱模。

在本实施例中，为了对“湿筋条”的筋条卧边15进行限制边界和厚度控制，所述定位板口框7区域厚度应大于筋条卧边15厚度，同时所述定位板口框7与基准边、余量边之间填充有橡胶垫片13，橡胶垫片13厚度应不小于筋条卧边15厚度。

在本实施例中，所述复合材料定位板4上加工有多个定位板口框7。

一种复合材料壁板结构件的筋条定位方法，具体步骤如下：

1、零件蒙皮6成型

首先在零件成型工装1上按照零件设计要求铺贴用于成型的零件蒙皮6，零件蒙皮6成型后不要脱模，此零件蒙皮6可用于正式零件使用；

2、铺贴、成型复合材料定位板4

在已成型的零件蒙皮6表面铺放隔离材料，使用复合材料预浸料在零件蒙皮6表面铺贴复合材料定位板，铺贴复合材料定位板4时，先铺贴整层复合材料预浸料，再在筋条12理论位置区域周边（即定位板口框7）铺贴加强层，铺贴层数根据筋条卧边15厚度进行调整，定位板口框7厚度大于筋条卧边15厚度，用于对湿筋条卧边15进行限制边界和厚度控制；复合材料定位板4尺寸应较零件理论外形留有余量，并在复合材料定位板4的定位孔区域铺贴出定位耳片5；

复合材料定位板4铺贴完成后按照预浸料固化参数进行固化，固化后的复合材料定位板4不脱模，在定位板耳片5上开出定位孔2，再在定位孔2内使用定位销3将复合材料定位板4固定在零件成型工装1上；

3、加工定位板口框7

按照零件上筋条12理论位置使用数控加工机床在复合材料定位板4上加工出放置筋条12的定位板口框7，即将复合材料定位板4上放置筋条12的位置区域设置为镂空；采用数控机床对复合材料定位板4进行切割时，预留一定切割深度，避免切到零件蒙皮6，数控切割完毕后，对复合材料定位板4脱模进行手工清根；

对于尺寸较大、筋条较多的零件，整体复合材料定位板4不利于脱模，在复合材料定位板4取模时容易造成筋条12与零件蒙皮6胶接区域撕裂分层，可以将复合材料定位板4切成左、右两块，并增加定位孔2数量；

4、橡胶垫片13成型、加工

使用α橡胶叠层铺贴出整块橡胶垫片13，铺贴层数根据筋条卧边15厚度进行调整，要求橡胶垫片13厚度不小于筋条卧边15厚度，用于对筋条卧边15进行限制边界和厚度控制；在两层橡胶中间可铺放玻璃布预浸料用于增加橡胶垫片13刚度，整块橡胶垫片13固化完成后，按照筋条12与定位板口框7之间余量区域外形进行加工；

5、成型时筋条12定位

按照设计要求铺贴零件蒙皮6，在零件蒙皮6表面铺贴隔离材料，然后将复合材料定位板4放置在零件蒙皮6上，使用定位销3将复合材料定位板4固定在零件成型工装1上；以两条定位板口框基准边9作为基准，在筋条铺贴模11上铺贴筋条12，铺贴完成后将筋条12与筋条铺贴模11组合一起放置在定位口框7内（“干筋条”只放置筋条12），其中筋条卧边15区域与零件蒙皮6相贴，使用橡胶垫片13将筋条12与定位口框7之间余量区域进行填充，最后对定位后的零件进行真空制袋，再按照规定参数固化成型。

Claims (10)

1.一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，包括零件成型工装、复合材料定位板、定位板耳片、零件蒙皮及筋条铺贴模，其特征在于，已成型的所述零件蒙皮铺贴在零件成型工装上，所述复合材料定位板使用复合材料预浸料在零件蒙皮表面铺贴成型，并在所述复合材料定位板两端分别设置有定位耳片；所述复合材料定位板上加工有用于置放筋条的定位板口框，且定位板口框为镂空结构，所述定位板口框内设置有筋条成型置放区；所述筋条铺贴在筋条铺贴模上并放置在筋条成型置放区内，同时成型时所述筋条的筋条卧边与零件蒙皮相贴。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，其特征在于，所述复合材料定位板采用与零件热膨胀系数相当的复合材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，其特征在于，所述复合材料定位板是在零件蒙皮成型后，在零件不脱模的状态下进行铺贴和制造。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，其特征在于，所述复合材料定位板两端各设置有不少于一个定位耳片。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，其特征在于，所述定位板口框外围设置有两条基准边和两条余量边，且两条基准边预留小于0.5mm余量，两条余量边预留5～10mm余量。

6.根据权利要求5所述的一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，其特征在于，为了对湿筋条卧边进行限制边界和厚度控制，所述定位板口框区域厚度应大于筋条卧边厚度，同时所述定位板口框与基准边、余量边之间填充有橡胶垫片，所述橡胶垫片厚度应不小于筋条卧边厚度。

7.根据权利要求6所述的一种复合材料壁板结构件的筋条定位装置，其特征在于，所述橡胶垫片中间铺放有玻璃布预浸料。

8. 一种复合材料壁板结构件的筋条定位方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）零件蒙皮成型

首先在零件成型工装上按照零件设计要求铺贴用于成型的零件蒙皮，零件蒙皮成型后不脱模；

2）铺贴、成型复合材料定位板

在已成型的零件蒙皮表面铺放隔离材料，而后使用复合材料预浸料在零件蒙皮表面铺放复合材料定位板，铺贴复合材料定位板时，先铺贴整层复合材料预浸料，再在位于定位板口框区域铺贴加强层，铺贴层数根据筋条卧边厚度进行调整；复合材料定位板尺寸较零件理论外形留有余量，并在复合材料定位板的定位孔区域铺贴出定位耳片；

复合材料定位板铺贴完成后按照预浸料固化参数进行固化，固化后的复合材料定位板不脱模，并在定位板耳片上开出定位孔，再在定位孔内使用定位销以将复合材料定位板固定在零件成型工装上；

3）加工定位板口框

按照零件上筋条理论位置使用数控加工机床在复合材料定位板上加工出放置筋条的定位板口框，即将复合材料定位板上放置筋条的位置区域设置为镂空；采用数控机床对复合材料定位板进行切割时，预留一定切割深度，数控切割完毕后，对复合材料定位板脱模进行手工清根；

4）橡胶垫片成型、加工

使用α橡胶叠层铺贴出整块橡胶垫片，铺贴层数根据筋条卧边厚度进行调整，要求橡胶垫片厚度不小于筋条卧边厚度，用于对筋条卧边进行限制边界和厚度控制；整块橡胶垫片固化完成后，按照筋条与定位板口框之间余量区域外形进行加工；

5）成型时筋条定位

以定位板口框上设置的两条定位板口框基准边为基准，将置放有筋条的筋条铺贴模放置在定位板口框内，其中筋条卧边与零件蒙皮相贴，使用橡胶垫片将筋条与定位板口框之间余量区域进行填充，最后对定位后的零件进行真空制袋，再按照规定参数固化成型。

9.根据权利要求8所述的一种复合材料壁板结构件的筋条定位方法，其特征在于，步骤2）中，所述定位板口框厚度大于筋条卧边厚度，用于对湿筋条卧边进行限制边界和厚度控制。

10.根据权利要求8所述的一种复合材料壁板结构件的筋条定位方法，其特征在于，步骤4）中，在两层橡胶中间铺放玻璃布预浸料用于增加橡胶垫片刚度。

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