CN114228199B - 一种机翼蒙皮成型工装及成型方法 - Google Patents

一种机翼蒙皮成型工装及成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明创造提供了一种机翼蒙皮成型工装及成型方法，包括支撑基础，在支撑基础上安装有外形模，对应外形模上方设有上成型模；所述外形模由多块成型板拼接而成，相邻两成型板间均由对接结构衔接，并在对接结构下方由对接支撑结构形成支撑；所述对接结构包括成型板末端上表面所开设的容置槽，相邻两所述成型板的容置槽，共同构成衔接凹部；在每一衔接凹部内，均设有用于衔接两相邻成型板的衔接盖板。本发明创造提供的成型工装采用多段拼接式结构，可根据产品尺寸，方便的拼接相应长度的工装，灵活度高，可操作性强，不仅减小了加工难度，降低了加工设备的采购和使用成本，同时，工装拆解后非常利于存储和运输。

Description

一种机翼蒙皮成型工装及成型方法
技术领域
本发明创造属于飞行器零部件加工辅助装置技术领域，尤其是涉及一种机翼蒙皮成型工装及成型方法。
背景技术
为了满足飞行器减重需求，飞行器的结构件需要进行轻量化设计，比如，蒙皮设计为整体薄板状结构，并且利用复合材料代替金属材料进一步实现减重。常用的复合材料为预浸料，采用热压罐成型方法制作蒙皮部件，但是，对于结构尺寸大或较长的产品，生产蒙皮所需工装结构庞大，现有技术中，采用长桁架作为支撑基础，在支撑基础上用整块模板提供蒙皮的成型面。这样的工装设计，蒙皮外形模尺寸较大，尤其是对于目前较为常见的10米及以上长度的产品，加工该类产品所需的机床长度罕见，加工过程中，模具装卡、固定及精度，都很难操作和保证，模具加工设备占用空间大，采购成本高，在加工小尺寸产品订单时，采用普通机床即可，又造成此类大型设备闲置率高的问题，所以，对于大尺寸产品，整体结构的模具不仅不易加工成型，加工成本非常高。因此，需要对工装及产品模具进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种机翼蒙皮成型工装及成型方法。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种机翼蒙皮成型工装及成型方法，包括支撑基础，在支撑基础上安装有外形模，对应外形模上方设有上成型模；所述外形模由多块成型板拼接而成，相邻两成型板间均由对接结构衔接，并在对接结构下方由对接支撑结构形成支撑；
所述对接结构包括成型板末端上表面所开设的容置槽，相邻两所述成型板的容置槽，共同构成衔接凹部；在每一衔接凹部内，均设有用于衔接两相邻成型板的衔接盖板；
所述对接支撑结构包括分别用于对两侧成型板末端形成支撑的支撑脚，支撑脚上端置于相应成型板末端下表面的定位槽内；
所述上成型模包括若干段压板，各压板拼接成型后，由长桁压紧。
进一步，每一节段所述压板上侧均布置有卡板，卡板下侧沿卡板长度方向间隔设有数个卡槽，各长桁分别与相应位置的卡槽配合。
进一步，每一块所述成型板长度，与每一节段压板长度大致相同，在成型板两侧分别设有水平的翼缘，且在其两侧翼缘上表面对应设有限位槽，所述卡板两端分别与相应侧的限位槽卡合。
进一步，所述卡板呈弧形板状结构，其两端分别设有卡接部。
进一步，所述限位槽的槽底为平面，所述卡接部下端面为平面。
进一步，所述长桁包括抵压板，在抵压板上侧设有凸檩，凸檩与卡板上的定位槽配合。
进一步，各长桁的抵压板下缘，均与其所对应的上成型模上表面所处位置形状匹配。
进一步，所述支撑脚包括水平板体、以及水平板体下侧的竖直板体，每一对接支撑结构所包括的两竖直板体间，均固定有连板。
一种应用上述工装成型机翼蒙皮产品的方法，包括如下步骤：
S1、按产品长度需求拼装若干段支撑架，构成支撑基础；
S2、在支撑基础上端布设外形模；
首先，对应各成型板对接位置，在支撑基础上分别布置对接支撑结构，保证对接支撑结构分别对相邻两成型板形成有效支撑；
然后，在对接支撑结构上拼装成型板，构成外形模，每一对接支撑结构两端分别为相邻两成型板提供支撑；处于外形模末端的对接支撑结构，外侧具有拓展拼接位置；
之后，分别在成型板的容置槽内涂胶，并在每一衔接凹陷内铺贴衔接盖板，将两成型板衔接为一体；
S3、沿外形模一端铺贴预浸料；
S4、依次拼接各段压板，构成上成型模；
S5、在上成型模上端布置长桁，并用卡板分隔。
进一步，在外形模上设置有激光投影对准点，并在外形模上加工有切割线。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明创造提供的成型工装采用多段拼接式结构，可根据产品尺寸，方便的拼接相应长度的工装，灵活度高，可操作性强，不仅减小了加工难度，降低了加工设备的采购和使用成本，同时，工装拆解后非常利于存储和运输。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造的结构示意图；
图2为本发明创造实施例中压板的示意图；
图3为本发明创造实施例中长桁的示意图；
图4为本发明创造的俯视图；
图5为图4中A-A方向的剖视图；
图6为图5中A处对接支撑结构处的放大图；
图7为图6去除胶体自密封结构后的示意图；
图8为对接支撑结构部分未刮除缓冲间隙上方外溢密封胶时的示意图；
图9为本发明创造对接支撑结构未铺贴衔接盖板时的示意图；
图10为图9去掉支撑脚后的示意图；
图11为本发明创造去掉长桁和卡板后的示意图；
图12为图11去掉上成型模后及部分成型板后的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种机翼蒙皮成型工装，如图1至12所示，包括支撑基础1，在支撑基础上安装有外形模2，对应外形模上方设有上成型模3；所述外形模由多块成型板4拼接而成，相邻两成型板间均由对接结构5衔接，并在对接结构下方由对接支撑结构6形成支撑。需要说明的是，为了提高工装整体稳定性，可以在支撑基础下端设置若干水平支撑31，水平支撑两侧外伸出支撑基础主体结构。
所述对接结构包括成型板末端上表面所开设的容置槽7，相邻两所述成型板的容置槽，共同构成衔接凹部8；在每一衔接凹部内，均设有用于衔接两相邻成型板的衔接盖板9。衔接盖板与容置槽侧壁间留有缓冲间隙30，相接的两成型板间留有伸缩缝29。伸缩缝宽度大于缓冲间隙宽度，伸缩缝可补偿两侧成型板热胀冷缩时的形变，而缓冲间隙中的端部胶体密封结构可以有效保证密封性。
优选的，衔接盖板与两成型板利用密封胶粘接固定，在一个可选的实施例中，在容置槽上表面，沿平行两成型板接缝方向开设有至少一个胶槽10，当在容置槽的槽底表面涂密封胶后，胶槽内会有密封胶聚集，当衔接盖板与成型板粘结固定后，在胶槽部位会形成胶体自密封结构，密封可靠性更高。作为举例，将胶槽的槽深设计为中部深、两端浅的结构，可以更利于集聚密封胶。
对接支撑结构包括分别用于对两侧成型板末端形成支撑的支撑脚11，支撑脚上端置于相应成型板末端下表面的定位槽12内。作为举例，支撑脚包括水平板体13、以及水平板体下侧的竖直板体14，每一对接支撑结构所包括的两竖直板体间，均固定有连板15。连板两端分别与支撑脚的支撑立板固定，且连板与两侧的支撑立板间构成回收槽。即使有密封胶从伸缩缝处向下流淌，也会滴落至回收槽中，一般滴落在连板上表面。
本发明在两支撑脚间狭小的空间内，通过连板加强两支撑脚间结构强度的同时，连板与支撑立板巧妙的构成了回收槽，有效避免了污染，支撑基础拆解后无需清理，即可再次利用。
所述上成型模包括若干段压板16，各压板拼接成型后，由长桁17压紧。通常，每一节段所述压板上侧均布置有卡板18，卡板下侧沿卡板长度方向间隔设有数个卡槽19，各长桁分别与相应位置的卡槽配合，将各长桁固定在特定的位置上，实现对长桁位置的定位，避免长桁移位或发生窜动。
每一块所述成型板长度，与每一节段压板长度大致相同，在成型板两侧分别设有水平的翼缘20，且在其两侧翼缘上表面对应设有限位槽21，所述卡板两端分别与相应侧的限位槽卡合。
上述卡板呈弧形板状结构，其两端分别设有卡接部22。为了提高卡接部与限位槽间配合的稳定性，上述限位槽的槽底为平面，所述卡接部下端面为平面。
上述长桁包括抵压板23，在抵压板上侧设有凸檩24，凸檩与卡板上的定位槽配合。为了提高长桁压紧固定上成型模的稳定性和可靠性，各长桁的抵压板下缘，均与其所对应的上成型模上表面所处位置形状匹配，即，抵压板与上成型模间采用面接触，稳定性更好。
上述竖直板体上开设有若干减重孔25。为了便于预浸料敷设定位，在外形模上设置有激光投影对准点，另外，一般在外形模上加工有切割线，产品固化成型后，可沿切割线切割成品。
一种应用上述工装成型机翼蒙皮产品的方法，包括如下步骤：
S1、按产品长度需求拼装若干段支撑架，构成支撑基础；
S2、在支撑基础上端布设外形模；具体操作包括：
首先，对应各成型板对接位置，在支撑基础上分别布置对接支撑结构，保证对接支撑结构分别对相邻两成型板形成有效支撑。
需要说明的是，支撑脚卡在相对应位置的定位槽内，在拼接成型板时，操作非常方便，将成型板先置于支撑基础上方，由支撑脚分别支撑柱成型板两端，由于支撑脚分别卡在定位槽内，因此，成型板比较稳定，无需额外的夹持固定，即可保持在原位，此时，通过螺钉等连接件，将支撑脚与成型板固定住，即完成了该块成型板的拼装。
然后，在对接支撑结构上拼装成型板，构成外形模，每一对接支撑结构两端分别为相邻两成型板提供支撑；处于外形模末端的对接支撑结构，外侧具有拓展拼接位置。
之后，分别在成型板的容置槽内涂密封胶，并在每一衔接凹陷内铺贴衔接盖板，将两成型板衔接为一体，如图5、图6所示，铺贴衔接盖板时，下压衔接盖板的同时，分别向两侧成型板来回推动衔接盖板1-3次，使衔接盖板两端与容置槽的侧壁间形成端部胶体密封结构26，端部胶体密封结构有效填充了衔接盖板与容置槽侧壁间的缝隙，使得衔接盖板与成型板上表面对齐。
在下压衔接盖板形成端部胶体密封结构时，有部分密封胶沿缓冲间隙向上溢出，当衔接盖板铺贴完成后，刮除缓冲间隙上端外溢的密封胶，使密封胶在缓冲间隙上侧形成胶膜28，该胶膜与端部胶体密封结构共同构成T型的密封结构，有效提高了密封性能。
相对于现有技术中，蒙皮产品热固化成型过程中，整体式的外形模产生热胀冷缩形变量较大，易导致产品质量缺陷，尤其是靠近外形模中部的蒙皮产品易出现质量缺陷的问题，本发明所提供的工装，在产品热固化成型中以及成型后，外形模各部分热胀冷缩形变量较为均匀，产品能更好的适应成型板以及衔接盖板热胀冷缩的伸缩量，在确保密封性的同时，克服了拼接式外形模热胀冷缩所产生的形位变化，所导致衔接盖板与两侧成型板水平面间密封结构失效的问题，可始终可靠保证衔接盖板与容置槽侧壁间的密封性。
同时，按上述方式铺贴衔接盖板后，可使胶槽内密封胶充满，在胶槽处形成中部胶体密封结构27，中部胶体密封结构有效的保证了衔接盖板与所对应的相邻两成型板上端面连接及密封的可靠性，加之衔接盖板两侧的端部胶体密封结构，最大限定保证了对接结构处的密封性，避免预浸料铺设、固化等工艺过程中在成型板衔接处产漏气、漏胶等问题，产品处于成型板接缝处的部分质量有可靠保障。作为举例，所采用的密封胶采用耐高温橡胶类密封胶。
S3、沿外形模一端铺贴预浸料；
S4、依次拼接各段压板，构成上成型模；
S5、在上成型模上端布置长桁，并用卡板分隔。
可根据产品尺寸，方便的拼接相应长度的工装，应用上述成型工装及成型方法，灵活度高，可操作性强，工装采用多段拼接式结构，不仅减小了加工难度，降低了加工设备的采购和使用成本，同时，工装拆解后非常利于存储和运输。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机翼蒙皮成型工装，其特征在于：
包括支撑基础，在支撑基础上安装有外形模，对应外形模上方设有上成型模；所述外形模由多块成型板拼接而成，相邻两成型板间均由对接结构衔接，并在对接结构下方由对接支撑结构形成支撑；
所述对接结构包括成型板末端上表面所开设的容置槽，相邻两所述成型板的容置槽，共同构成衔接凹部；在每一衔接凹部内，均设有用于衔接两相邻成型板的衔接盖板；
所述对接支撑结构包括分别用于对两侧成型板末端形成支撑的支撑脚，支撑脚上端置于相应成型板末端下表面的定位槽内；
所述上成型模包括若干段压板，各压板拼接成型后，由长桁压紧；所述支撑基础由多段支撑架拼接而成。
2.根据权利要求1所述的一种机翼蒙皮成型工装，其特征在于：每一节段所述压板上侧均布置有卡板，卡板下侧沿卡板长度方向间隔设有数个卡槽，各长桁分别与相应位置的卡槽配合。
3.根据权利要求2所述的一种机翼蒙皮成型工装，其特征在于：每一块所述成型板长度，与每一节段压板长度大致相同，在成型板两侧分别设有水平的翼缘，且在其两侧翼缘上表面对应设有限位槽，所述卡板两端分别与相应侧的限位槽卡合。
4.根据权利要求3所述的一种机翼蒙皮成型工装，其特征在于：所述卡板呈弧形板状结构，其两端分别设有卡接部。
5.根据权利要求4所述的一种机翼蒙皮成型工装，其特征在于：所述限位槽的槽底为平面，所述卡接部下端面为平面。
6.根据权利要求2所述的一种机翼蒙皮成型工装，其特征在于：所述长桁包括抵压板，在抵压板上侧设有凸檩，凸檩与卡板上的定位槽配合。
7.根据权利要求6所述的一种机翼蒙皮成型工装，其特征在于：各长桁的抵压板下缘，均与其所对应的上成型模上表面所处位置形状匹配。
8.根据权利要求1所述的一种机翼蒙皮成型工装，其特征在于：所述支撑脚包括水平板体、以及水平板体下侧的竖直板体，每一对接支撑结构所包括的两竖直板体间，均固定有连板。
9.一种应用权利要求1所述工装成型机翼蒙皮产品的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按产品长度需求拼装若干段支撑架，构成支撑基础；
S2、在支撑基础上端布设外形模；
首先，对应各成型板对接位置，在支撑基础上分别布置对接支撑结构，保证对接支撑结构分别对相邻两成型板形成有效支撑；
然后，在对接支撑结构上拼装成型板，构成外形模，每一对接支撑结构两端分别为相邻两成型板提供支撑；处于外形模末端的对接支撑结构，外侧具有拓展拼接位置；
之后，分别在成型板的容置槽内涂胶，并在每一衔接凹陷内铺贴衔接盖板，将两成型板衔接为一体；
S3、沿外形模一端铺贴预浸料；
S4、依次拼接各段压板，构成上成型模；
S5、在上成型模上端布置长桁，并用卡板分隔。
10.根据权利要求9所述的一种成型机翼蒙皮产品的方法，其特征在于：在外形模上设置有激光投影对准点，并在外形模上加工有切割线。
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