CN114986929B - 一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料加工成型技术领域，涉及一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的方法。本发明提供的一种通过激光雷达或激光跟踪仪测量后建模提升复合材料进气道筒体和筋条实际二次粘接精度的方法。通过此方法可以在粘接前实施快速测量、快速建模，根据给实际状态与理论状态的比对，制定合理的筋条修整和粘接方案，保证粘接质量的同时，极大的提升了二次粘接的效率，避免了预装配过程中反复的试验和比对的工作量，提升了劳动生产率，降低工人的劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于复合材料加工成型技术领域，涉及一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的方法。
背景技术
复合材料进气道一般采用自动铺丝工艺完成筒体的铺放工作，再采用二次胶接工艺完成筒体和筋条的粘接工作，保证产品强度的同时，又满足飞机减重、抗疲劳等特性。然而，由于复合材料进气道筒体通常结构极其复杂，复合材料进气道筒体在制造过程中内部会产生较大内应力，在应力作用下会造成局部翘曲和回弹变形。此外，粘接用筋条由于曲率变化大，亦会出现上述问题。因此，在筒体和筋条粘接的过程中，会出现由于实际固化零件的状态与理论状态不一致，导致筋条定位不准确、筋条和筒体之间的间隙值差别较大，甚至满足不了粘接状态的要求。以往都是对筋条进行反复修整再比对，不断的调整筋条位置和筋条与筒体之间的间隙值，使其能够满足状态。由于筒体上需粘接的横纵筋条数量较多，逐根筋条的修整比对势必带来极大的工作量，造成效率的低下和粘接质量的稳定性不高，严重影响进气道的交付状态，由此产生的问题给后续装配带来极大隐患。
发明内容
本发明创造的目的是提供了一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的方法。通过本方法可以有效解决复合材料进气道产品在筒体和筋条由于固化后状态与数模理论状态存在差异所引起二次胶接粘接质量不高和粘接效率低的问题，极大地提升了复合材料进气道产品筒体和筋条的位置精度、粘接质量和工作效率。
本发明的技术方案为：
一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的装置，包括进气道筒体工装及零件、胶接定位工装和激光跟踪仪或激光雷达。
所述的进气道筒体工装及零件包括进气道筒体工装、筒体零件、旋转轴、定位座和环形筋条。所述的进气道筒体工装用作成型进气道筒体，在铺叠前组装完成，待零件固化后可拆卸，并可以多次重复使用。筒体零件由于进气道筒体固化后产生零件变形因此上存在筒体理论型面就是数模上的理论状态和筒体实际型面即固化后实际生产零件的真实状态，两种状态不完全一致，导致后续进一步粘接、加工和测量时无法按照数模理论的状态去定位实物。旋转轴为支撑筒体工装，在铺叠时围绕其进行工装旋转，与定位座一起同时工作，在其上可以准确定位数模理论坐标，亦可作为后续测量的基准。环形筋条由筋条理论型面和筋条实际型面组成，筋条也由于固化后尺寸偏差造成位置的不一致，因此在二次胶接时要将筋条和筒体进行预装配，确定适合的位置和彼此间的间隙。
胶接定位工装包括定位销、支撑架、滑轨、固定座和筋条胶接工装。所述的定位销是用于定位胶接工装，保证筒体工装和筋条定位工装的相对位置关系。支撑架在胶接时支撑筒体工装。滑轨可以使筋条工装在其上滑移，调节筋条和筒体之间的位置，保证间隙满足状态要求。固定座是整体工装的底座，在胶接开始前要将其调整水平，且工作中不发生偏移等情况。筋条胶接工装由可移动支架和筋条定位工装组成，可移动支架能在滑轨上移动，并确定最终位置，筋条定位工装将预装配后修整好的筋条连同胶膜放置其上，待定位准确后完成快速的二次胶接工作。激光跟踪仪或激光雷达分别完成对进气道筒体和全部筋条的测量工作，用于测量固化后进气道筒体的基准平面、待粘接筋条表面的外形尺寸数据。
一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的方法，步骤如下：
第一步：已经通过铺丝完成了筒体部分的铺叠、固化成型，成型后的进气道筒体脱掉外层的透气毡、真空带等辅助材料，将筒体工装以及零件安装到胶接定位工装，将筒体工装的旋转轴放在胶接定位工装的支撑架，通过定位销将筒体与定位工装精准的固定在一起。
第二步：使用激光跟踪仪或激光雷达测量已经固定的复材筒体零件的型面，将筒体外型面的数据通过激光的扫描成像原理生成出来筒体零件的筒体实际型面，使用筒体实际型面与筒体理论型面进行对比，得出筒体外型面的偏差。
第三步：使用激光跟踪仪或激光雷达测量所有已经完成固化的环形筋条与筒体接触的型面，通过测量数据生成筋条实际型面，将筋条理论型面与筋条实际型面进行对比，得出筋条外型面的偏差。
第四步：将得到的筒体外型面的偏差与筋条外型面的偏差放在一起进行拟合，得到筒体和筋条的实际偏差情况。根据得到的数据提前对筋条的余量部分进行修补或使用树脂在缺陷处对应的位置进行填补，同时还可以根据不同位置的间隙值在满足状态要求的情况下粘贴不同厚度的胶膜予以保证，使得筒体与筋条可以无缝粘结。
第五步：将所有修补后的筋条固定在筋条定位工装上并在粘结面上粘接胶膜，待所有的筋条定位完成，通过滑轨带动可移动支架将筋条移动到固定的位置，快速完成筋条与筒体的粘接。
第六步：将完成粘接的两部分进行封装、进罐、固化。
该方法还可以对其他复合材料壁板二次胶接进行指导。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明提供的一种通过激光雷达或激光跟踪仪测量后建模提升复合材料进气道筒体和筋条实际二次粘接精度的方法。通过此方法可以在粘接前实施快速测量、快速建模，根据给实际状态与理论状态的比对，制定合理的筋条修整和粘接方案，保证粘接质量的同时，极大的提升了二次粘接的效率，避免了预装配过程中反复的试验和比对的工作量，提升了劳动生产率，降低工人的劳动强度。
附图说明
图1进气道工装及筒体零件组合示意图；
图2进气道筒体摆放示意图；
图3进气道筒体定位示意图；
图4进气道筒体理论型面和实际型面示意图；
图5环形筋条理论型面和实际型面示意图；
图6修补后的筒体和筋条胶接示意图。
其中：1进气道筒体工装及零件；1-1进气道筒体工装；1-2筒体零件；1-2-1筒体理论型面；1-2-2筒体实际型面；1-3旋转轴；1-4定位座；1-5环形筋条；1-5-1筋条理论型面；1-5-2筋条实际型面；2胶接定位工装；2-1定位销；2-2支撑架；2-3滑轨；2-4固定座；2-5筋条胶接工装；2-5-1可移动支架；2-5-2筋条定位工装；3激光跟踪仪或激光雷达。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述
一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的装置，包括进气道筒体工装及零件1、胶接定位工装2和激光跟踪仪或激光雷达3。
所述的进气道筒体工装及零件1包括进气道筒体工装1-1、筒体零件1-2、旋转轴1-3、定位座1-4和环形筋条1-5。所述的进气道筒体工装1-1用作成型进气道筒体，在铺叠前组装完成，待零件固化后可拆卸，并可以多次重复使用。筒体零件1-2由于进气道筒体固化后产生零件变形因此上存在筒体理论型面1-2-1就是数模上的理论状态和筒体实际型面1-2-2即固化后实际生产零件的真实状态，两种状态不完全一致，导致后续进一步粘接、加工和测量时无法按照数模理论的状态去定位实物。旋转轴1-3为支撑筒体工装，在铺叠时围绕其进行工装旋转，与定位座1-4一起同时工作，在其上可以准确定位数模理论坐标，亦可作为后续测量的基准。环形筋条1-5由筋条理论型面1-5-1和筋条实际型面1-5-2组成，筋条也由于固化后尺寸偏差造成位置的不一致，因此在二次胶接时要将筋条和筒体进行预装配，确定适合的位置和彼此间的间隙。
胶接定位工装2包括定位销2-1、支撑架2-2、滑轨2-3、固定座2-4和筋条胶接工装2-5。所述的定位销2-1是用于定位胶接工装，保证筒体工装和筋条定位工装的相对位置关系。支撑架2-2在胶接时支撑筒体工装。滑轨2-3可以使筋条工装在其上滑移，调节筋条和筒体之间的位置，保证间隙满足状态要求。固定座2-4是整体工装的底座，在胶接开始前要将其调整水平，且工作中不发生偏移等情况。筋条胶接工装2-5由可移动支架2-5-1和筋条定位工装2-5-2组成，可移动支架2-5-1能在滑轨2-3上移动，并确定最终位置，筋条定位工装2-5-2将预装配后修整好的筋条连同胶膜放置其上，待定位准确后完成快速的二次胶接工作。激光跟踪仪或激光雷达3分别完成对进气道筒体和全部筋条的测量工作，用于测量固化后进气道筒体的基准平面、待粘接筋条表面的外形尺寸数据。
一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的方法，步骤如下：
第一步：已经通过铺丝完成了筒体部分的铺叠、固化成型，成型后的进气道筒体脱掉外层的透气毡、真空带等辅助材料，将筒体工装以及零件1安装到胶接定位工装2，将筒体工装的旋转轴1-3放在胶接定位工装2的支撑架2-2，通过定位销2-1将筒体与定位工装精准的固定在一起。
第二步：使用激光跟踪仪或激光雷达3测量已经固定的复材筒体零件1-2的型面，将筒体外型面的数据通过激光的扫描成像原理生成出来筒体零件1-2的筒体实际型面1-2-2，使用筒体实际型面1-2-2与筒体理论型面1-2-1进行对比，得出筒体外型面的偏差。
第三步：使用激光跟踪仪或激光雷达3测量所有已经完成固化的环形筋条1-5与筒体接触的型面，通过测量数据生成筋条实际型面1-5-2，将筋条理论型面1-5-1与筋条实际型面1-5-2进行对比，得出筋条外型面的偏差。
第四步：将得到的筒体外型面的偏差与筋条外型面的偏差放在一起进行拟合，得到筒体和筋条的实际偏差情况。根据得到的数据提前对筋条的余量部分进行修补或使用树脂在缺陷处对应的位置进行填补，同时还可以根据不同位置的间隙值在满足状态要求的情况下粘贴不同厚度的胶膜予以保证，使得筒体与筋条可以无缝粘结。
第五步：将所有修补后的筋条固定在筋条定位工装2-5-2上并在粘结面上粘接胶膜，待所有的筋条定位完成，通过滑轨2-3带动可移动支架2-5-1将筋条移动到固定的位置，快速完成筋条与筒体的粘接。
第六步：将完成粘接的两部分进行封装、进罐、固化。
该方法还可以对其他复合材料壁板二次胶接进行指导。
通过处理激光雷达或激光跟踪仪3所测量到的数据并生产匹配度高的实际数模，对实际测量到的数据与理论数据对比分析，制定修整方案和粘接筋条的胶膜厚度的方案，保证筋条和筒体之间的位置关系和间隙值。此方法兼顾高效和自动化的特点，极大的提升了进气道或筒体类零件的粘接精度和质量问题。
Claims (3)
1.一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的装置，其特征在于，包括进气道筒体工装及零件（1）、胶接定位工装（2）和激光跟踪仪或激光雷达（3）；
所述的进气道筒体工装及零件（1）包括进气道筒体工装（1-1）、筒体零件（1-2）、旋转轴（1-3）、定位座（1-4）和环形筋条（1-5）；所述的进气道筒体工装（1-1）用作成型进气道筒体，在铺叠前组装完成，待零件固化后可拆卸，并能多次重复使用；筒体零件（1-2）由于进气道筒体固化后产生零件变形因此上存在筒体理论型面（1-2-1）就是数模上的理论状态和筒体实际型面（1-2-2）即固化后实际生产零件的真实状态，两种状态不完全一致；旋转轴（1-3）为支撑筒体工装，在铺叠时围绕其进行工装旋转，与定位座（1-4）一起同时工作，在其上能准确定位数模理论坐标，亦可作为后续测量的基准；环形筋条（1-5）由筋条理论型面（1-5-1）和筋条实际型面（1-5-2）组成；
所述的胶接定位工装（2）包括定位销（2-1）、支撑架（2-2）、滑轨（2-3）、固定座（2-4）和筋条胶接工装（2-5）；所述的定位销（2-1）是用于定位胶接工装，保证筒体工装和筋条定位工装的相对位置关系；支撑架（2-2）在胶接时支撑筒体工装；滑轨（2-3）能使筋条工装在其上滑移，调节筋条和筒体之间的位置，保证间隙满足状态要求；固定座（2-4）是整体工装的底座，在胶接开始前要将其调整水平，且工作中不发生偏移等情况；筋条胶接工装（2-5）由可移动支架（2-5-1）和筋条定位工装（2-5-2）组成，可移动支架（2-5-1）能在滑轨（2-3）上移动，并确定最终位置，筋条定位工装（2-5-2）将预装配后修整好的筋条连同胶膜放置其上，待定位准确后完成快速的二次胶接工作；激光跟踪仪或激光雷达（3）分别完成对进气道筒体和全部筋条的测量工作，用于测量固化后进气道筒体的基准平面、待粘接筋条表面的外形尺寸数据；
使用筒体实际型面（1-2-2）与筒体理论型面（1-2-1）进行对比，得出筒体外型面的偏差；
将筋条理论型面（1-5-1）与筋条实际型面（1-5-2）进行对比，得出筋条外型面的偏差；
将得到的筒体外型面的偏差与筋条外型面的偏差放在一起进行拟合，得到筒体和筋条的实际偏差情况；根据得到的数据提前对筋条的余量部分进行修补或使用树脂在缺陷处对应的位置进行填补，同时还能根据不同位置的间隙值在满足状态要求的情况下粘贴不同厚度的胶膜予以保证，使得筒体与筋条能无缝粘结。
2.一种采用权利要求1所述的装置提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的方法，其特征在于，步骤如下：
第一步：将筒体工装以及零件（1）安装到胶接定位工装（2），将筒体工装的旋转轴（1-3）放在胶接定位工装（2）的支撑架（2-2），通过定位销（2-1）将筒体与定位工装精准的固定在一起；
第二步：使用激光跟踪仪或激光雷达（3）测量已经固定的复材筒体零件（1-2）的型面，将筒体外型面的数据通过激光的扫描成像原理生成出来筒体零件（1-2）的筒体实际型面（1-2-2），使用筒体实际型面（1-2-2）与筒体理论型面（1-2-1）进行对比，得出筒体外型面的偏差；
第三步：使用激光跟踪仪或激光雷达（3）测量所有已经完成固化的环形筋条（1-5）与筒体接触的型面，通过测量数据生成筋条实际型面（1-5-2），将筋条理论型面（1-5-1）与筋条实际型面（1-5-2）进行对比，得出筋条外型面的偏差；
第四步：将得到的筒体外型面的偏差与筋条外型面的偏差放在一起进行拟合，得到筒体和筋条的实际偏差情况；根据得到的数据提前对筋条的余量部分进行修补或使用树脂在缺陷处对应的位置进行填补，同时还能根据不同位置的间隙值在满足状态要求的情况下粘贴不同厚度的胶膜予以保证，使得筒体与筋条能无缝粘结；
第五步：将所有修补后的筋条固定在筋条定位工装（2-5-2）上并在粘结面上粘接胶膜，待所有的筋条定位完成，通过滑轨（2-3）带动可移动支架（2-5-1）将筋条移动到固定的位置，快速完成筋条与筒体的粘接；
第六步：将完成粘接的两部分进行封装、进罐、固化。
3.如权利要求2所述的一种提高复合材料进气道二次胶接质量和效率的方法，其特征在于，所述的方法能对其他复合材料壁板二次胶接进行指导。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |