CN117429089A - 一种机翼及其一体式成型方法、模具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机翼及其一体式成型方法、模具，所述机翼包括翼部以及设置在所述翼部内表面的至少一个加强筋，所述方法包括：形成料胚总体；通过第三模具形成真空软膜：所述第三模具的形状与所述机翼的形状相匹配，在所述第三模具上随形铺设导气网、至少两层未硫化橡胶层以及设置在相邻两未硫化橡胶层之间的第三预浸料，并在所述未硫化橡胶层上布置多个超声振动片，进行振动硫化成型与所述机翼的形状相同的真空软膜，所述多个超声振动片至少分布在对应所述加强筋的位置处；进行振动抽真空：将所述真空软膜随形覆盖在所述料胚总体上，连接超声振动片，通过振动抽真空工艺在所述真空软膜与所述第一模具之间形成真空，以通过真空热压工艺成型所述机翼。

Description

一种机翼及其一体式成型方法、模具

技术领域

本申请一般涉及航空材料技术领域，具体涉及一种机翼及其一体式成型方法、模具。

背景技术

机翼是为飞机提供升力的主要部件，其除了需要具备气动外形外，对其自身重量降低的要求越来越高。为了在保证其具有足够强度的情况下，尽量降低机翼的重量，采用复合材料制备多腔体的结构件是一个理想的技术线路。

目前在机翼的成型工艺中大多使用芯模方法成型这类零件，芯模材质一般为模具钢或者铝合金。芯模的作用是将热压罐的压力和温度传递至复合材料制件，使制件在高温高压下成型。

使用芯模的缺点主要有以下三个方面：(1)由于芯模自身具有一定刚度，通过芯模传导外界压力就难以做到均匀和精确，容易造成制件T形筋部分厚度超差；(2)由于芯模具有一定厚度，根据热传导效应，制件T形筋部分的升温速率会比其他部分滞后，从而影响制件的内部成型质量；(3)由于芯模为金属材质，自重较大，操作十分不便。同时金属芯模的制造和维护费用较高，返修或重新加工的制造周期较长。

如何克服芯模的缺陷以提高零件的成型效果至关重要。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种机翼及其一体式成型方法、模具，可以取代模型的作用，提高机翼的成型效果以及机翼的机械性能。

第一方面，本申请提供了一种机翼的一体式成型方法，所述机翼包括翼部以及设置在所述翼部内表面的至少一个加强筋，所述方法包括：

通过第一模具形成第一料胚体：所述第一模具包括第一成型区和第二成型区，在所述第一成型区上随形铺设多层第一预浸料并将所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至所述第二成型区，以在所述第一成型区上形成料胚主体并在所述第二成型区上形成第一接触体，所述第一接触体在沿外侧表面向内侧表面方向上的伸出长度逐渐增加；

通过第二模具形成第二料胚体：所述第二模具包括第一铺设区和第二铺设区，在所述第一铺设区上随形铺设多层第二预浸料并将所述第二预浸料自所述第一铺设区延伸至所述第二铺设区，以在所述第一铺设区上形成料胚筋体并在所述第二铺设区上形成第二接触体，所述第二接触体在沿外侧表面向内侧表面方向上的延伸长度逐渐递减；

形成料胚总体：在所述第一模具上将所述第一料胚体上的所述第一接触体与所述第二料胚体上的所述第二接触体在对应位置处相卡合以形成所述料胚总体，其中，所述第二接触体的外侧表面和所述料胚主体的外侧表面匹配以形成所述翼部的外表面，所述第一接触体的伸出长度与所述第二接触体的延伸长度在对应位置处相匹配；

通过第三模具形成真空软膜：所述第三模具的形状与所述机翼的形状相匹配，在所述第三模具上随形铺设导气网、至少两层未硫化橡胶层以及设置在相邻两未硫化橡胶层之间的第三预浸料，并在所述未硫化橡胶层上布置多个超声振动片，进行振动硫化成型与所述机翼的形状相同的真空软膜，所述多个超声振动片至少分布在对应所述加强筋的位置处；

进行振动抽真空：将所述真空软膜随形覆盖在所述料胚总体上，连接超声振动片，通过振动抽真空工艺在所述真空软膜与所述第一模具之间形成真空，以通过真空热压工艺成型所述机翼。

可选地，所述第一模具包括第一底座以及设置在所述第一底座上的多个第一凹模和多个第二凹模，所述第二凹模与所述第一底座可拆卸连接，每一所述第二凹模位于相邻两个所述第一凹模之间；所述第一成型区设置在所述第一凹模上，所述第二成型区设置在所述第二凹模上，所述第二凹模上对称设置有两个第二成型区；

其中，所述第二成型区包括两个成型延伸区，每一所述成型延伸区与其相邻的所述第一成型区相接，且所述成型延伸区与所述机翼的外表面形状相匹配，所述第二成型区在两个所述成型延伸区之间层叠设置有多个第一凸台，所述多个第一凸台沿远离所述成型延伸区方向上的长度逐渐递减；每一所述第一凸台的厚度均为整数倍的第一预浸料的厚度。

可选地，所述通过第一模具形成第一料胚体的方法包括：

逐层铺设预设层数的所述第一预浸料，将每层所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至与该铺设层对应所述第一凸台的端部，直至与对应的所述第一凸台的表面平齐；

继续铺设下一层叠的第一预浸料，所述下一层叠的第一预浸料自所述第一成型区延伸并覆盖至对应的所述第一凸台的表面；

直至用于成型所述第一料胚体的全部第一预浸料铺设完成以形成所述第一料胚体。

可选地，所述第二模具包括第二底座以及设置在所述第二底座上的第一半模和第二半模，所述第一半模和所述第二半模中的至少一个与所述第二底座可拆卸连接，所述第一半模和所述第二半模分别用于形成一个料胚分体并预压形成所述第二料胚体；

所述第一半模和所述第二半模均包括所述第一铺设区和所述第二铺设区，所述第一铺设区和所述第二铺设区垂直设置，所述第二铺设区在远离所述第一铺设区的一端层叠设置有多个第二凸台，所述第二凸台设置在所述第二铺设区远离所述第二铺设区的一端，所述多个第二凸台沿远离所述第二铺设区方向上的长度逐渐递减；每一所述第二凸台的厚度均为整数倍的第二预浸料的厚度。

可选地，所述第二料胚体具有中心面，所述第二料胚体包括位于中心面两侧的料胚分体；其中一个所述料胚分体通过第一半模形成，另一个所述料胚分体通过第二半模形成；

所述通过第二模具形成第二料胚体的方法包括：

在所述第一半模上的所述第一铺设区上逐层铺设预设层数的所述第二预浸料，将每层所述第二预浸料自所述第二铺设区延伸至第二铺设区上与该铺设层对应所述第二凸台的端部，直至与对应的所述第二凸台的表面平齐；继续铺设下一层叠的第二预浸料，所述下一层叠的第二预浸料自所述第二铺设区延伸并覆盖至对应的所述第二凸台的表面；直至用于成型所述料胚筋体的全部第二预浸料铺设完成以在所述第一半模上形成料胚分体；

在所述第二半模上形成料胚分体；

将所述第二半模和所述第一半模固定在所述第二底座上使得所述第一半模上的料胚分体与所述第二半模上的料胚分体接触；

提供填充块，所述填充块设置在第一半模上的料胚分体和所述第二半模上的料胚分体之间所围成的三角区域中，所述填充块的上表面与所述料胚分体的上表面平齐；

在两个所述料胚分体的上表面继续逐层随形铺设多层第二预浸料，所述第二预浸料的两端分别延伸至与该铺设层对应所述第二凸台的端部，直至与对应的所述第二凸台的表面平齐，以形成料胚延伸分体；

对各层所述第二预浸料进行预压以形成所述第二料胚体，并将所述第二料胚体从所述第二模具上剥离。

可选地，所述第一模具还包括与所述第一底座可拆卸连接的第三凹模，所述第三凹模包括第三成型区，所述第三成型区与所述翼部的外表面形状相匹配；

所述形成料胚总体的方法包括：

从所述第一底座上拆除所述第二凹模后，将所述第一接触体与所述第二接触体在对应位置处相卡合；

在所述第一底座上安装所述第三凹模，所述料胚总体与所述第三成型区贴合并预压，形成所述料胚总体。

可选地，所述第三模具包括阳模和阴模，成型所述真空软膜的方法包括：

在所述阳模上随形层叠铺设所述导气网、第一未硫化橡胶层、第三预浸料层、第二未硫化橡胶层，所述超声振动片上设置有连接导线，所述超声振动片布置在所述第三预浸料与所述第二未硫化橡胶层之间或所述第三预浸料与所述第一未硫化橡胶层之间；

所述阳模和所述阴模合模，通过硫化工艺成型所述真空软膜。

可选地，所述硫化工艺条件：采用分段升温保压的方式，升温速率小于等于1.5℃/min，硫化温度为175℃～210℃、时间350min～420min、压力0.665MPa～0.735MPa、在全过程保持全真空。

第二方面，本申请提供了一种机翼一体式成型模具，应用于如以上任一所述的机翼的一体式成型方法，所述成型模具包括：

第一模具，所述第一模具包括第一成型区和第二成型区，所述第一成型区用于随形铺设多层第一预浸料以形成料胚主体，所述第二成型区用于所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至所述第二成型区以形成第一接触体，所述第二成型区上层叠设置有多个第一凸台，所述第一凸台用于限定所述第一预浸料的延伸长度；

第二模具，所述第二模具包括第一铺设区和第二铺设区，所述第一铺设区用于随形铺设多层第二预浸料以形成所述料胚筋体，所述第二铺设区用于所述第二预浸料自所述第一铺设区延伸至所述第二铺设区以形成第二接触体，所述第二铺设区上层叠设置有多个第二凸台，所述第二凸台用于限定所述第二预浸料的延伸长度；

第三模具，所述第三模具的形状与所述机翼的形状相匹配，所述第三模具用于随形铺设导气网、至少两层未硫化橡胶层以及设置在相邻两未硫化橡胶层之间的第三预浸料，并在所述未硫化橡胶层上布置多个超声振动片，以硫化成型与所述机翼的形状相同的真空软膜，所述真空软膜包括与所述翼部形状相匹配的第一软膜部和与所述加强筋形状相匹配的第二软膜部，所述导气网随形覆盖在所述第一软膜部和第二软膜部，所述多个超声振动片至少分布在所述第二软膜部，所述多个超声振动件用于在硫化成型过程中进行振动硫化。

第三方面，本申请提供了一种机翼，通过如以上任一所述的机翼的一体式成型方法形成。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请实施例提供的一种机翼及其一体式成型方法、模具，通过设置用于翼部成型的第一料胚体和用于加强筋成型的第二料胚体，采用卡合的方式进行接触固定，提高翼部与加强筋的连接强度；通过在料胚总体上覆盖真空软膜，通过在真空软膜具有较高的刚性以及振动抽真空效果，进一步提高机翼成型效果，提高机翼的物理性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请的实施例提供的一种机翼的结构示意图；

图2为本申请的实施例提供的一种第一料胚体的结构示意图；

图3为本申请的实施例提供的一种第二料胚体的结构示意图；

图4为本申请的实施例提供的一种第一模具的结构示意图；

图5为本申请的实施例提供的一种第一接触体的形成示意图；

图6为本申请的实施例提供的一种第一接触体的结构示意图；

图7为本申请的实施例提供的一种第一接触体和第二接触体的配合示意图；

图8为本申请的实施例提供的一种第二接触体的形成示意图；

图9为本申请的实施例提供的一种第二接触体的结构示意图；

图10为本申请的实施例提供的一种真空软膜的使用示意图；

图11为本申请的实施例提供的一种真空软膜的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请详见图1，本申请提供了一种机翼100，所述机翼100包括翼部110以及设置在所述翼部110内表面102的至少一个加强筋120。

所述翼部110包括第一翼侧部111和第二翼侧部112，所述第一翼侧部111和所述第二翼侧部112之间设置有弯折部113，所述加强筋120设置在所述弯折部113，并沿所述第一翼侧部111到所述第二翼侧部112的方向延伸；所述翼部110的内表面102设置有多个加强筋120。

所述翼部110包括相对设置的外表面101和内表面102，所述加强筋120的数量可以为一个、两个或者更多个，当所述加强筋120的数量为多个时，所述加强筋120在所述翼部110的内表面102并排设置。

所述加强筋120的一端设置在所述第一翼部110上，所述加强筋120的另一端设置在所述第二翼部110上，所述加强筋120自所述第一翼部110延伸至所述第二翼部110上。本申请实施例中并不限制所述加强筋120的长度，所述加强筋120的一端可以与所述第一翼部110的边缘平齐，或者，所述加强筋120的一端距离所述第一翼部110具有一定距离，本申请对此并不限制。

本申请实施例中，如图2-3所示，所述机翼100通过料胚总体一体式形成，所述料胚总体包括用于成型所述翼部110的第一料胚体210和用于成型所述加强筋120的第二料胚体220。

所述第一料胚体210包括料胚主体212以及设置在所述料胚主体212上的第一接触体211，所述第二料胚体220上设置有第二接触体221以及设置在所述第二接触体221内侧表面上的料胚筋体222，所述料胚筋体222用于成型所述加强筋120，所述第一接触体211与所述第二接触体221在对应位置处相卡合以形成料胚总体。

本申请实施例中，所述第一料胚体210和所述第二料胚体220均通过铺设、预压等形成。本申请实施例中，所述预浸料包括基体和浸润在基体上的高分子材料，基体可以是玻璃纤维布或碳纤维布，高分子材料可以是各种塑料树脂等，本申请的实施例对此不做具体限定。本申请实施例中涉及到的第一预浸料、第二预浸料、第三预浸料530等，可以采用相同的预浸料也可以采用不同的预浸料，本申请对此并不限制。

本实施例中，所述第二接触体221的外侧表面和所述料胚主体212的外侧表面匹配以形成所述翼部110的外表面101。换句话说，本实施例中，所述翼部110是通过第一料胚体210和部分所述第二料胚体220形成，通过第二接触体221和第一接触体211的卡合或搭接的位置设置在翼部110的区域上，提高料胚筋体222与料胚主体212的接合效果，提高成型后的加强筋120的机械强度。

所述第二料胚体220的数量与所述加强筋120的数量相对应地，相应地，所述料胚主体212的数量可以为多个。具体地，所述第一料胚体210包括多个料胚主体212，所述料胚主体212分别位于所述第二接触体221的两侧，所述第一接触体211位于所述料胚主体212靠近所述第一接触体211的一端。

其中，所述第一接触体211在沿外侧表面向内侧表面方向上的伸出长度逐渐增加，所述第二接触体221在沿外侧表面向内侧表面方向上的延伸长度逐渐递减，所述伸出长度与所述延伸长度在对应位置处相匹配。

本申请中定义第一接触体211的伸出长度为所述第一接触体211靠近所述料胚主体212的一端到远离所述料胚主体212的另一端之间的长度，其中，所述第一接触体211在靠近所述料胚主体212的一端可以看作平齐，即所述伸出长度的测量起点一致。本申请中定义所述第二接触的延伸长度为所述第二接触体221的中心到所述第二接触体221靠近所述第一接触体211一端之间的长度。

可以理解的是，本申请实施例中，所述第一接触体211和所述第二接触体221相互卡合，即，在所述外表面101到所述内表面102方向上，所述第一接触体211的边缘与所述第二接触体221的边缘相接触，即所述伸出长度逐渐增加趋势与所述延伸长度逐渐递减趋势一致。

本申请实施例中通过第一接触体211和第二接触体221的接触位置逐渐变换，提高成型时的结合效果；提高第一料胚体210与第二料胚体220之间在接触面的成型效果，提高接触位置厚度的均匀性和一致性。

本申请中将形成加强筋120的结构设置为包括第二接触体221和料胚筋体222两部分，即对应所述第二接触体221的外侧表面和所述料胚主体212的外侧表面匹配以形成所述翼部110的外表面101，还可以保证加强筋120的定位精度，提高直线度等，实现加强筋120抗拉压、抗冲击及抗层间剪切能力。

本实施例中，所述第二料胚体220具有中心面，所述第二料胚体220包括位于中心面两侧的料胚分体，所述料胚分体关于所述中心面对称设置，所述料胚分体均包括用于形成所述料胚筋体222的第一料胚分体231和用于形成所述第二接触部的第二料胚分体232；两个所述料胚分体通过预压固定连接，所述第二料胚体220还包括层叠设置在两个所述第二料胚分体232远离内侧表面一侧上的料胚延伸分体233。

本申请实施例中通过在中心面两侧的第一料胚分体231和第二料胚分体232分别进行预浸料铺设，而后形成共同连接两部分的料胚延伸分体233，料胚延伸分体233用于形成在翼部110的外表面101一侧，提高机翼100的制备质量以及连接强度。

可以理解的是，本申请实施例中，料胚延伸分体233的两端分别与第一料胚分体231形成第二接触体221以及与所述第二料胚分体232形成另一所述第二接触体221，用于分别位于所述第二料胚体220两侧的第一料胚体210上的第一接触体211进行配合。

所述第二接触体221的外侧表面和所述料胚主体212的外侧表面匹配以形成所述翼部110的外表面101。所述第二接触体221的内侧表面和所述第一接触体211的内侧表面匹配以形成所述翼部110的内表面102。

本申请实施例中，所述第一接触体211在沿外侧表面向内侧表面方向上的伸出长度的整体分布趋势为阶梯式增加，所述第二接触体221在沿外侧表面向内侧表面方向上的延伸长度的整体分布趋势为阶梯式递减。

本申请实施例中，所述第二接触部包括沿外侧表面到内侧表面方向上的多层第二预浸叠层202；所述第二预浸叠层包括整数层的第二预浸料。

位于所述第二接触体221两侧的第一接触体211关于所述中心面对称设置，所述第一接触部包括多层第一预浸叠层201，所述第一预浸叠层包括整数层的第一预浸料，自所述外侧表面向所述内侧表面方向上，所述第一预浸叠层201与对应层数的第二预浸叠层的厚度相同且端部接触。

本申请实施例中，一层第一预浸叠层201为伸出长度一致的整数层第一预浸料，一层第二预浸叠层202为伸出长度一致的整数层第二预浸料，方便随形铺设成型，提高成型质量。本申请中通过将卡合区域的第一接触体211和第二接触体221设置的长度逐渐变换的结合处，提高卡合区域的连接强度，防止分层、褶皱等，提高成型效果。

通过在形成翼部110的第一料胚体210上设置有第一接触体211，通过在形成加强筋120的第二料胚体220上设置第二接触体221，第一接触体211与第二接触体221卡合后形成料胚总体；通过第一接触体211和第二接触体221的接触位置逐渐变换，提高成型时的结合效果；通通将形成翼部110的一部分结构设置在第二料胚体220上，进一步提高料胚筋体222与料胚主体212的接合效果，提高成型后的加强筋120的机械强度。

本申请提供了一种机翼100一体式成型模具，所述成型模具包括配套使用的第一模具300、第二模具400、第三模具。

第一模具300

如图4-5所示，所述第一模具300包括第一成型区301和第二成型区302，所述第一成型区301用于随形铺设多层第一预浸料以形成料胚主体212，所述第二成型区302用于所述第一预浸料自所述第一成型区301延伸至所述第二成型区302以形成第一接触体211，所述第二成型区302上层叠设置有多个第一凸台340，所述第一凸台340用于限定所述第一预浸料的延伸长度。

在具体设置时，所述第一模具300包括第一底座310以及设置在所述第一底座310上的多个第一凹模320和多个第二凹模330，所述第二凹模330与所述第一底座310可拆卸连接，每一所述第二凹模330位于相邻两个所述第一凹模320之间。所述第一成型区301设置在所述第一凹模320上，所述第二成型区302设置在所述第二凹模330上。

本申请实施例中，所述第二凹模330的数量与所述第一接触部的数量相对应。所述第一凹模320与所述料胚主体212的数量相对应。

所述第二成型区302包括两个成型延伸区303，每一所述成型延伸区303与其相邻的所述第一成型区301相接，且所述成型延伸区303与所述机翼100的外表面101形状相匹配，所述多个第一凸台340设置在两个所述成型延伸区303之间，所述多个第一凸台340沿远离所述成型延伸区303方向上的长度逐渐递减；每一所述第一凸台340的厚度均为整数倍的第一预浸料的厚度，所述第一预浸料自所述第一成型区301延伸至对应所述第一凸台340的端部，并在多层随形铺设后与对应的所述第一凸台340的表面平齐，且下一层叠的第一预浸料自所述第一成型区301延伸并覆盖至对应的所述第一凸台340的表面。

本申请实施例中，所述第一凸台340的数量与待成型所述第一预浸叠层201的层数相匹配，在沿远离所述第一成型区301的模面的层叠方向上，多个所述第一凸台340的长度逐渐递减；本申请实施例中，所述第一凸台340的长度为沿所述第一接触体211的伸出长度方向上。在本实施例中，所述第一凸台340靠近第一成型区301一侧的端部用于对第一成型区301和第二成型区302上的第一预浸料的伸出长度进行限定，对应层数的第一预浸料延伸到对应厚度上的第一凸台340的端部，实现对第一预浸叠层201伸出长度的限制。

所述第二凹模330上对称设置有两个第二成型区302，所述第二成型区302用于与其相邻的第一成型区301匹配以在对应的所述料胚主体212的一端形成所述第一接触体211。

本申请实施例中，所述第二凹模330可以同时对两侧上的料胚主体212上的延伸长度进行同时限位，因此，采用第一凸台340的两侧可以同时对两侧上第一凹模320上铺设的第一预浸料进行限定，实现在两侧上的料胚主体212上成型第一接触体211。

需要说明的是，本申请实施例中，所述第二凹模330仅用于在第二成型区302上成型预设长度的第一接触体211，当完成第一预浸料在第二成型区302上的逐层铺设以及预压后，将第二凹模330从第一底座310上拆除，不影响第二料胚体220的安装以及料胚总体的一体式成型。

如图7所示，所述第一模具300还包括与所述第一底板可拆卸连接的第三凹模350，所述第三凹模350包括第三成型区304，所述第三成型区304与所述翼部110的外表面101形状相匹配，所述第三凹模350用于在所述第一接触体211与所述第二接触体221在对应位置处相卡合形成料胚总体后替换所述第二凹模330。

本申请实施例中，所述第一凹模320和所述第三凹模350的安装位置一致，当第二料胚体220与第一料胚体210卡合安装后，安装上第三凹模350以对料胚总体上对应加强筋120的位置的外表面101进行成型。通过组合后的第一凹模320和第二凹模330形成对于机翼100上进行一体式成型。

第二模具400

如图8-9所示，所述第二模具400包括第一铺设区401和第二铺设区402，所述第一铺设区401用于随形铺设多层第二预浸料以形成所述料胚筋体222，所述第二铺设区402用于所述第二预浸料自所述第一铺设区401延伸至所述第二铺设区402以形成第二接触体221，所述第二铺设区402上层叠设置有多个第二凸台440，所述第二凸台440用于限定所述第二预浸料的延伸长度。

所述第二模具400包括第二底座410以及设置在所述第二底座410上的第一半模420和第二半模430，所述第一半模420和所述第二半模430中的至少一个与所述第二底座410可拆卸连接，所述第一半模420和所述第二半模430分别用于形成一个料胚分体并预压形成所述第二料胚体220。

所述第一半模420和所述第二半模430均包括所述第一铺设区401和所述第二铺设区402，所述第一铺设区401和所述第二铺设区402垂直设置，所述第一铺设区401的形状与所述加强筋120的形状相匹配。

其中，所述第二凸台440设置在所述第二铺设区402远离所述第一铺设区401的一端，所述多个第二凸台440沿远离所述第二铺设区402方向上的长度逐渐递减；每一所述第二凸台440的厚度均为整数倍的第二预浸料的厚度，所述第二预浸料自所述第二成型区302延伸至对应所述第二凸台440的端部，并在多层随形铺设后与对应的所述第二凸台440的表面平齐，且下一层叠的第二预浸料自所述第一铺设区401延伸至并覆盖至所述第二凸台440的表面。

本申请实施例中，所述第一半模420用于单独形成第一料胚分体231，所述第二半模430用于单独形成第二料胚分体232。所述第一半模420和所述第二半模430合模后可以将第一料胚分体231和第二料胚分体232预压固定后可以形成第二料胚体220。

本申请实施例中，所述第二凸台440的数量与待成型所述第二预浸叠层202的层数相匹配，在沿远离所述第二铺设区402的模面的层叠方向上，多个所述第二凸台440的长度逐渐递减。本申请实施例中，所述第二凸台440的长度为沿所述第二接触体221的延伸长度方向上。在本实施例中，所述第二凸台440靠近第二铺设区402一侧的端部用于对第一铺设区401铺设到第二铺设区402上的第二预浸料的延伸长度进行限定，对应层数的第二预浸料延伸到对应厚度上的第二凸台440的端部，实现对第二预浸叠层202延伸长度的限制。

在本申请的一个实施例中，所述第二料胚体220包括料胚延伸体，在靠近所述第二铺设区402的一个或多个凸台可以对料胚延伸体进行限制，以形成所述第二接触体221。

第三模具

如图10-11所示，所述第三模具的形状与所述机翼100的形状相匹配，所述第三模具用于随形铺设导气网510、至少两层未硫化橡胶层520以及设置在相邻两未硫化橡胶层520之间的第三预浸料530，并在所述未硫化橡胶层520上布置多个超声振动片540，以硫化成型与所述机翼100的形状相同的真空软膜500，所述真空软膜500包括与所述翼部110形状相匹配的第一软膜部和与所述加强筋120形状相匹配的第二软膜部，所述导气网510随形覆盖在所述第一软膜部和第二软膜部，所述多个超声振动片540至少分布在所述第二软膜部，所述多个超声振动件用于在硫化成型过程中进行振动硫化。

本申请实施例中，所述第三模具包括阳模和阴模，所述阳模与所述阴模合模后形成型腔，所述真空软膜500形成在所述型腔内。本申请实施例中采用阳模和阴模的方式，可以方便铺设导气网510和超声振动片540。本申请实施例中通过将超声振动片540通过连接线连接到振动发生器上，方便对真空软膜500进行振动，以实现振动抽真空，提高抽真空能力。

本申请实施例中所述导气网510可以为石棉、玻璃棉、岩棉、渣棉等耐热网状。所述超声振动片540可以为陶瓷振子。

本申请实施例中，所述导气网510设置在所述真空软膜500与所述料胚总体接触的一侧表面。所述振动发生器设置在真空软膜500的内部层级中，所述真空软膜500中所述未硫化橡胶层520和第三预浸料530的数量，在本实施例中，采用的是每两层未硫化橡胶层520之间设置一层第三预浸料530的方式，通过此方式可以提高真空软膜500的刚性以及不透气性。

本申请实施例中，所述真空软膜500用于机翼100一体式成型过程中覆盖在第一模具300上料胚总体上的各个表面上，通过真空软膜500可以进行真空热压成型过程中的抽真空操作。因此，真空软膜500的成型质量(包括外形精度和不透气性)则直接影响抽真空效果。本申请中真空软膜500与机翼100的形状一致，因此，在对应加强筋120或者其他曲面形状时，需要较高的外形精度。本申请实施例中，采用的是未硫化橡胶与第三预浸料530进行成型，本申请中通过在胶料之间夹设超声振动片540，超声振动片540一方面可以在真空软膜500硫化成型过程中进行振动，提高胶料流动效果，满足外形要求；通过超声振动可以减少复合材料形成的真空软膜500出现气孔率高、富胶等缺陷问题，提高外形精度和不透气性。

本申请实施例中通过超声振动片540还可以应用于真空热压一体式成型过程之前的抽真空工艺，通过振动方式提高抽真空效果。

本申请实施例中并不限制所述未硫化橡胶层520以及第三预浸料530的层数，在不同实施例中根据需要进行设置，本申请实施例中通过第三预浸料530可以提高真空软膜500的刚度，提高抽真空效果以及对料胚总体的支撑效果。

本申请实施例中提供了一种机翼100的一体式成型方法，所述方法包括：

S100、通过第一模具300形成第一料胚体210。

所述第一模具300包括第一成型区301和第二成型区302，在所述第一成型区301上随形铺设多层第一预浸料并将所述第一预浸料自所述第一成型区301延伸至所述第二成型区302，以在所述第一成型区301上形成料胚主体212并在所述第二成型区302上形成第一接触体211，所述第一接触体211在沿外侧表面向内侧表面方向上的伸出长度逐渐增加。

具体地，如图5-6所示，所述通过第一模具300形成第一料胚体210的方法包括：

S110、逐层铺设预设层数的所述第一预浸料，将每层所述第一预浸料自所述第一成型区301延伸至与该铺设层对应所述第一凸台340的端部，直至与对应的所述第一凸台340的表面平齐；

S120、继续铺设下一层叠的第一预浸料，所述下一层叠的第一预浸料自所述第一成型区301延伸并覆盖至对应的所述第一凸台340的表面；

S130、直至用于成型所述第一料胚体210的全部第一预浸料铺设完成以形成所述第一料胚体210。

可以理解的是，本申请实施例中，同一所述第一凸台340的侧面用于限制相同厚度的第一预浸料的铺设长度，该第一凸台340的表面还可用于下一第一预浸叠层201的随形铺设。以形成层叠设置的多层不同长度的第一预浸叠层201。

S200、通过第二模具400形成第二料胚体220。

所述第二模具400包括第一铺设区401和第二铺设区402，在所述第一铺设区401上随形铺设多层第二预浸料并将所述第二预浸料自所述第一铺设区401延伸至所述第二铺设区402，以在所述第一铺设区401上形成料胚筋体222并在所述第二铺设区402上形成第二接触体221，所述第二接触体221在沿外侧表面向内侧表面方向上的延伸长度逐渐递减。

具体地，如图8-9所示，所述通过第二模具400形成第二料胚体220的方法包括：

S210、在所述第一半模420上的所述第一铺设区401上逐层铺设预设层数的所述第二预浸料，将每层所述第二预浸料自所述第二铺设区402延伸至第二铺设区402上与该铺设层对应所述第二凸台440的端部，直至与对应的所述第二凸台440的表面平齐；继续铺设下一层叠的第二预浸料，所述下一层叠的第二预浸料自所述第二铺设区402延伸并覆盖至对应的所述第二凸台440的表面；直至用于成型所述料胚筋体222的全部第二预浸料铺设完成以在所述第一半模420上形成料胚分体。

S220、在所述第二半模430上形成料胚分体；在所述第二半模430上形成料胚分体的方式可以参考S210，本申请在此不再赘述。

S230、将所述第二半模430和所述第一半模420固定在所述第二底座410上使得所述第一半模420上的料胚分体与所述第二半模430上的料胚分体接触；

S240、提供填充块234，所述填充块234设置在第一半模420上的料胚分体和所述第二半模430上的料胚分体之间所围成的三角区域中，所述填充块234的上表面与所述料胚分体的上表面平齐。

本申请实施例中的填充块234是预先形成，所述填充块234的材料与第二预浸料的材料相同。所述填充块234的形状接近三角形，具有三个表面，其中两个等长表面分别与两侧的料胚分体接触，以提高第二料胚体220的成型质量。

S250、在两个所述料胚分体的上表面继续逐层随形铺设多层第二预浸料，所述第二预浸料的两端分别延伸至与该铺设层对应所述第二凸台440的端部，直至与对应的所述第二凸台440的表面平齐，以形成料胚延伸分体233。

S260、对各层所述第二预浸料进行预压以形成所述第二料胚体220，并将所述第二料胚体220从所述第二模具400上剥离。

本申请实施例中，所指的预压工艺为在铺设预浸料过程中，或者铺设预浸料完成后进行抽真空预压或者辊压的方式，提高相邻预浸料之间的接触效果，防止层间气泡等。以进一步提高机翼100一体化成型效果。

S300、形成料胚总体。

如图7所示，在所述第一模具300上将所述第一料胚体210上的所述第一接触体211与所述第二料胚体220上的所述第二接触体221在对应位置处相卡合以形成所述料胚总体，其中，所述第二接触体221的外侧表面和所述料胚主体212的外侧表面匹配以形成所述翼部110的外表面101，所述第一接触体211的伸出长度与所述第二接触体221的延伸长度在对应位置处相匹配。

本申请实施例中，所述形成料胚总体的方法包括：

S310、从所述第一底板上拆除所述第二凹模330后，将所述第一接触体211与所述第二接触体221在对应位置处相卡合；

S320、在所述第一底板上安装所述第三凹模350，所述料胚总体与所述第三成型区304贴合并预压，形成所述料胚总体。

S400、通过第三模具形成真空软膜500：所述第三模具的形状与所述机翼100的形状相匹配，在所述第三模具上随形铺设导气网510、至少两层未硫化橡胶层520以及设置在相邻两未硫化橡胶层520之间的第三预浸料530，并在所述未硫化橡胶层520上布置多个超声振动片540，进行振动硫化成型与所述机翼100的形状相同的真空软膜500，所述多个超声振动片540至少分布在对应所述加强筋120的位置处。

本申请实施例中，所述振动硫化成型是指在硫化成型过程中超声振动片540进行振动。

成型所述真空软膜500的方法包括：

S410、在所述阳模上随形层叠铺设所述导气网510、第一未硫化橡胶层520、第三预浸料530层、第二未硫化橡胶层520，所述超声振动片540上设置有连接导线，所述超声振动片540布置在所述第三预浸料530与所述第二未硫化橡胶层520之间或所述第三预浸料530与所述第一未硫化橡胶层520之间；

S420、所述阳模和所述阴模合模，通过振动硫化工艺成型所述真空软膜500。

可选地，所述硫化工艺条件：采用分段升温保压的方式，升温速率小于等于1.5℃/min，硫化温度为175℃～210℃、时间350min～420min、压力0.665MPa～0.735MPa、在全过程保持全真空。

S500、进行振动抽真空：将所述真空软膜500随形覆盖在所述料胚总体上，连接超声振动片540，通过振动抽真空工艺在所述真空软膜500与所述第一模具300之间形成真空，以通过真空热压工艺成型所述机翼100。

示例性地，通过所述真空袋进行抽真空，所述抽真空压力-90Kpa～-100Kpa；通过真空罐外部施加正压，所述正压+80Kpa～+100Kpa。固化过程中真空罐内以升温速率0.5～3℃/分钟升温至125±10℃并保温60～75min，继续升温至175±5℃并保温240～255min，继续升温至200±5℃并保温60～75min，继续升温至230±5℃并保温240～255min，然后以低于1.5℃/分钟的降温速率降温，温度降至80℃以下卸压完成固化。需要说明的是，在不同实施例中根据需要调整工艺参数。

本申请实施例中的振动抽真空工艺是指在抽真空的过程中通过超声振动片540进行振动。

需要理解的是，术语“长度”、“长度”、“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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (10)

1.一种机翼的一体式成型方法，其特征在于，所述机翼包括翼部以及设置在所述翼部内表面的至少一个加强筋，所述方法包括：

通过第一模具形成第一料胚体：所述第一模具包括第一成型区和第二成型区，在所述第一成型区上随形铺设多层第一预浸料并将所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至所述第二成型区，以在所述第一成型区上形成料胚主体并在所述第二成型区上形成第一接触体，所述第一接触体在沿外侧表面向内侧表面方向上的伸出长度逐渐增加；

通过第二模具形成第二料胚体：所述第二模具包括第一铺设区和第二铺设区，在所述第一铺设区上随形铺设多层第二预浸料并将所述第二预浸料自所述第一铺设区延伸至所述第二铺设区，以在所述第一铺设区上形成料胚筋体并在所述第二铺设区上形成第二接触体，所述第二接触体在沿外侧表面向内侧表面方向上的延伸长度逐渐递减；

形成料胚总体：在所述第一模具上将所述第一料胚体上的所述第一接触体与所述第二料胚体上的所述第二接触体在对应位置处相卡合以形成所述料胚总体，其中，所述第二接触体的外侧表面和所述料胚主体的外侧表面匹配以形成所述翼部的外表面，所述第一接触体的伸出长度与所述第二接触体的延伸长度在对应位置处相匹配；

通过第三模具形成真空软膜：所述第三模具的形状与所述机翼的形状相匹配，在所述第三模具上随形铺设导气网、至少两层未硫化橡胶层以及设置在相邻两未硫化橡胶层之间的第三预浸料，并在所述未硫化橡胶层上布置多个超声振动片，进行振动硫化成型与所述机翼的形状相同的真空软膜，所述多个超声振动片至少分布在对应所述加强筋的位置处；

进行振动抽真空：将所述真空软膜随形覆盖在所述料胚总体上，连接超声振动片，通过振动抽真空工艺在所述真空软膜与所述第一模具之间形成真空，以通过真空热压工艺成型所述机翼。

2.根据权利要求1所述的机翼的一体式成型方法，其特征在于，所述第一模具包括第一底座以及设置在所述第一底座上的多个第一凹模和多个第二凹模，所述第二凹模与所述第一底座可拆卸连接，每一所述第二凹模位于相邻两个所述第一凹模之间；所述第一成型区设置在所述第一凹模上，所述第二成型区设置在所述第二凹模上，所述第二凹模上对称设置有两个第二成型区；

其中，所述第二成型区包括两个成型延伸区，每一所述成型延伸区与其相邻的所述第一成型区相接，且所述成型延伸区与所述机翼的外表面形状相匹配，所述第二成型区在两个所述成型延伸区之间层叠设置有多个第一凸台，所述多个第一凸台沿远离所述成型延伸区方向上的长度逐渐递减；每一所述第一凸台的厚度均为整数倍的第一预浸料的厚度。

3.根据权利要求2所述的机翼的一体式成型方法，其特征在于，所述通过第一模具形成第一料胚体的方法包括：

逐层铺设预设层数的所述第一预浸料，将每层所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至与该铺设层对应所述第一凸台的端部，直至与对应的所述第一凸台的表面平齐；

继续铺设下一层叠的第一预浸料，所述下一层叠的第一预浸料自所述第一成型区延伸并覆盖至对应的所述第一凸台的表面；

直至用于成型所述第一料胚体的全部第一预浸料铺设完成以形成所述第一料胚体。

4.根据权利要求1所述的机翼的一体式成型方法，其特征在于，所述第二模具包括第二底座以及设置在所述第二底座上的第一半模和第二半模，所述第一半模和所述第二半模中的至少一个与所述第二底座可拆卸连接，所述第一半模和所述第二半模分别用于形成一个料胚分体并预压形成所述第二料胚体；

所述第一半模和所述第二半模均包括所述第一铺设区和所述第二铺设区，所述第一铺设区和所述第二铺设区垂直设置，所述第二铺设区在远离所述第一铺设区的一端层叠设置有多个第二凸台，所述第二凸台设置在所述第二铺设区远离所述第二铺设区的一端，所述多个第二凸台沿远离所述第二铺设区方向上的长度逐渐递减；每一所述第二凸台的厚度均为整数倍的第二预浸料的厚度。

5.根据权利要求4所述的机翼的一体式成型方法，其特征在于，所述第二料胚体具有中心面，所述第二料胚体包括位于中心面两侧的料胚分体；其中一个所述料胚分体通过第一半模形成，另一个所述料胚分体通过第二半模形成；

所述通过第二模具形成第二料胚体的方法包括：

在所述第一半模上的所述第一铺设区上逐层铺设预设层数的所述第二预浸料，将每层所述第二预浸料自所述第二铺设区延伸至第二铺设区上与该铺设层对应所述第二凸台的端部，直至与对应的所述第二凸台的表面平齐；继续铺设下一层叠的第二预浸料，所述下一层叠的第二预浸料自所述第二铺设区延伸并覆盖至对应的所述第二凸台的表面；直至用于成型所述料胚筋体的全部第二预浸料铺设完成以在所述第一半模上形成料胚分体；

在所述第二半模上形成料胚分体；

将所述第二半模和所述第一半模固定在所述第二底座上使得所述第一半模上的料胚分体与所述第二半模上的料胚分体接触；

提供填充块，所述填充块设置在第一半模上的料胚分体和所述第二半模上的料胚分体之间所围成的三角区域中，所述填充块的上表面与所述料胚分体的上表面平齐；

在两个所述料胚分体的上表面继续逐层随形铺设多层第二预浸料，所述第二预浸料的两端分别延伸至与该铺设层对应所述第二凸台的端部，直至与对应的所述第二凸台的表面平齐，以形成料胚延伸分体；

对各层所述第二预浸料进行预压以形成所述第二料胚体，并将所述第二料胚体从所述第二模具上剥离。

6.根据权利要求2所述的机翼的一体式成型方法，其特征在于，所述第一模具还包括与所述第一底座可拆卸连接的第三凹模，所述第三凹模包括第三成型区，所述第三成型区与所述翼部的外表面形状相匹配；

所述形成料胚总体的方法包括：

从所述第一底座上拆除所述第二凹模后，将所述第一接触体与所述第二接触体在对应位置处相卡合；

在所述第一底座上安装所述第三凹模，所述料胚总体与所述第三成型区贴合并预压，形成所述料胚总体。

7.根据权利要求1所述的机翼的一体式成型方法，其特征在于，所述第三模具包括阳模和阴模，成型所述真空软膜的方法包括：

在所述阳模上随形层叠铺设所述导气网、第一未硫化橡胶层、第三预浸料层、第二未硫化橡胶层，所述超声振动片上设置有连接导线，所述超声振动片布置在所述第三预浸料与所述第二未硫化橡胶层之间或所述第三预浸料与所述第一未硫化橡胶层之间；

所述阳模和所述阴模合模，通过硫化工艺成型所述真空软膜。

8.根据权利要求7所述的机翼的一体式成型方法，其特征在于，所述硫化工艺条件：采用分段升温保压的方式，升温速率小于等于1.5℃/min，硫化温度为175℃～210℃、时间350min～420min、压力0.665MPa～0.735MPa、在全过程保持全真空。

9.一种机翼一体式成型模具，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一所述的机翼的一体式成型方法，所述成型模具包括：

第一模具，所述第一模具包括第一成型区和第二成型区，所述第一成型区用于随形铺设多层第一预浸料以形成料胚主体，所述第二成型区用于所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至所述第二成型区以形成第一接触体，所述第二成型区上层叠设置有多个第一凸台，所述第一凸台用于限定所述第一预浸料的延伸长度；

第二模具，所述第二模具包括第一铺设区和第二铺设区，所述第一铺设区用于随形铺设多层第二预浸料以形成所述料胚筋体，所述第二铺设区用于所述第二预浸料自所述第一铺设区延伸至所述第二铺设区以形成第二接触体，所述第二铺设区上层叠设置有多个第二凸台，所述第二凸台用于限定所述第二预浸料的延伸长度；

第三模具，所述第三模具的形状与所述机翼的形状相匹配，所述第三模具用于随形铺设导气网、至少两层未硫化橡胶层以及设置在相邻两未硫化橡胶层之间的第三预浸料，并在所述未硫化橡胶层上布置多个超声振动片，以硫化成型与所述机翼的形状相同的真空软膜，所述真空软膜包括与所述翼部形状相匹配的第一软膜部和与所述加强筋形状相匹配的第二软膜部，所述导气网随形覆盖在所述第一软膜部和第二软膜部，所述多个超声振动片至少分布在所述第二软膜部，所述多个超声振动件用于在硫化成型过程中进行振动硫化。

10.一种机翼，其特征在于，通过如权利要求1-8任一所述的机翼的一体式成型方法形成。