CN208247512U - 复合材料工型加筋壁板固化成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种复合材料工型加筋壁板固化成型装置，包括用于铺覆蒙皮的蒙皮成型面板(1)和蒙皮成型工艺盖板(5)，以及用于工型长桁成型的定位芯模(8)、传压芯模(9)和长桁上缘条盖板(10)；蒙皮成型工艺盖板(5)上开设有若干条相互平行的长桁限位槽(6)；长桁限位槽(6)与长桁下缘条(13)的大小相匹配；工型长桁(11)被长桁上缘条(12)和长桁下缘条(13)之间的位于中部的长桁腹板(14)分割成两个相对独立的且对称的C字型空间，所述传压芯模(9)设置在其中一个C字型空间内与工型长桁贴合；定位芯模(8)在另一个C字型空间内与工型长桁贴合；长桁上缘条(12)的顶部覆盖有长桁上缘条盖板(10)。以解决现有技术中存在的长桁轴线度偏差、厚度不均匀、整体成型质量较差等问题。

Description

复合材料工型加筋壁板固化成型装置

技术领域

本实用新型属于复合材料工艺制造领域，具体涉及一种复合材料工型加筋壁板固化成型装置。

背景技术

先进复合材料因其具有高比强度、比模量，优异的耐腐蚀性、耐疲劳性和可设计性等一系列优点，在航空航天领域得到广泛应用。复合材料加筋壁板结构由于其良好的后屈曲承载能力及减重效果，已被广泛应用于飞机主承力或次承力构件上。

大尺寸复合材料加筋壁板结构成型工艺多采用共胶接、二次胶接、共固化等整体成型工艺。由于共胶接及二次胶接的成型方法会增加复合材料零件固化次数，增加制造成本，并对复合材料构件内部质量带来风险。而采用整体成型的方法，对蒙皮成型工装及长桁成型工装间的配合精度要求较高，成型工艺和压力的传递过程复杂，使工字型加筋壁板在成型过程中长桁轴线度难控制，长桁腹板面易发生偏移，长桁的厚度难控制。

随着复合材料数字化制造技术的发展，后续部件在装配过程中对复合材料加筋壁板长桁轴线度的要求也越来越高。因此，一种既能保证成型后复合材料加筋壁板的内部质量，又能保证长桁轴线度的成型方法越来越重要。

发明内容

本实用新型目的是提供一种复合材料工型加筋壁板固化成型装置，以解决现有技术中存在的长桁轴线度偏差、厚度不均匀、整体成型质量较差等问题。

本实用新型采用的技术方案为：

一种复合材料工型加筋壁板固化成型装置，包括用于铺覆蒙皮的蒙皮成型面板1和蒙皮成型工艺盖板5，以及用于工型长桁成型的定位芯模8、传压芯模9和长桁上缘条盖板10；

所述蒙皮成型工艺盖板5上开设有若干条相互平行的长桁限位槽6；所述长桁限位槽6 的大小与长桁下缘条13的大小相匹配；蒙皮成型工艺盖板5的任一对角线两端设置有定位耳片7，蒙皮成型面板1上与定位耳片7对应的位置上设有定位孔4，通过定位销完成蒙皮成型工艺盖板5与蒙皮成型面板1之间的定位连接，用于将蒙皮成型工艺盖板5放置在铺敷好的蒙皮表面时，实现与蒙皮成型面板1之间的定位；

工型长桁11被长桁上缘条12和长桁下缘条13之间的位于中部的长桁腹板14分割成两个相对独立的且对称的C字型空间，所述传压芯模9设置在其中一个C字型空间内与工型长桁贴合；定位芯模8在另一个C字型空间内与工型长桁贴合；长桁上缘条12的顶部覆盖有长桁上缘条盖板10。

所述的成型装置，所述蒙皮成型面板1为复合材料蒙皮成型面板或殷瓦钢材料蒙皮成型面板。

所述的成型装置，所述定位芯模8与长桁腹板14贴合的一面，具有延伸至工型长桁11 外部的延伸部。

所述的成型装置，所述若干条长桁限位槽6中，位于每一条的长桁限位槽6轴线方向两端的蒙皮成型面板1上都各设一个长桁定位座2，且长桁定位座2置于蒙皮成型工艺盖板5 的外侧；所述长桁定位座为L型结构，具有竖直的定位部和横向的安装部，所述定位部沿其竖向开有开口状卡槽，所述定位芯模8的延伸部与长桁定位座2上的卡槽相配合，所述安装部上设有安装孔用于将长桁定位座2安装在蒙皮成型面板1上。

所述的成型装置，所述蒙皮成型面板1上位于每一个长桁定位座2的外侧对应设置有上缘条盖板支撑座3，用于支撑长桁上缘条盖板10。

所述的成型装置，所述上缘条盖板支撑座3为长方体结构，其顶部的靠近边缘的一侧具有一侧开口式凹陷部，上缘条盖板支撑座3上具有凹陷部的一侧为外侧，远离长桁定位座2，用于实现长桁上缘条盖板10的起模。

所述的成型装置，所述长桁上缘条盖板10为复合材料长桁上缘条盖板10或钢质长桁上缘条盖板10，其厚度为8-15mm。

所述的成型装置，所述定位芯模8和传压芯模9为软膜结构，采用AIRPAD+工装预浸料+AIRPAD的三部分铺层形式铺贴固化而成；单侧部分的AIRPAD厚度为1.5mm，工装预浸料的厚度为5mm。

一种复合材料工型加筋壁板固化成型方法，采用所述的成型装置，具有如下步骤：

(1)首先在蒙皮成型面板1上铺贴碳纤维复合材料蒙皮，蒙皮四周预留10-25mm余量；

(2)将蒙皮成型工艺盖板5靠近蒙皮的一侧及长桁限位槽6的四周涂刷脱模剂，利用蒙皮成型工艺盖板5上预留的定位耳片，通过定位销与蒙皮成型面板1上的定位孔4进行定位，放置在铺贴好的蒙皮表面，得到蒙皮预制体；

(3)将铺贴好的长桁进行组合后，从长桁铺贴模上取下，并将长桁下缘条13修切至净尺寸，得到工型长桁预制体；

(4)将定位芯模8和传压芯模9靠近工型长桁预制体的一侧贴上脱模布后，与修切好的工型长桁预制体进行组合；组合后，利用定位芯模8的延伸部与蒙皮成型面板1上的长桁定位座2卡槽进行定位，得到长桁-芯模组合体；定位后的长桁-芯模组合体的下缘条落入蒙皮成型工艺盖板5上的长桁限位槽6中，完成长桁-芯模组合体与蒙皮定位；

(5)在组装完成的工型长桁预制体表面依次放置长桁上缘条盖板10、无孔隔离膜、透气毡，并用真空袋进行封装，完成蒙皮与长桁的整体共固化成型后，脱模，即得到复合材料工型加筋壁板。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用整体共固化成型，有效提高了“工”型加筋壁板的成型质量，同时缩短了生产周期，节省了生产成本；本实用新型中的长桁芯模采用柔性芯模，有效解决了常规金属芯模带来的压力传递困难，难脱模等问题，提高了零件内部质量；此外，本实用新型所述的成型方法中采用长桁定位槽与蒙皮成型工艺盖板双重定位的方式，有效控制了长桁轴线度，保证了长桁腹板轮廓度。

附图说明

图1为本实用新型复合材料工型加筋壁板固化成型装置结构示意图

图2.1为图1所示长桁定位座主视图

图2.2为图1所示长桁定位座俯视图

图3.1为图1所示上缘条盖板支撑座主视图

图3.2为图1所示上缘条盖板支撑座俯视图。

图4为工型长桁筋条剖面图

图5为本实用新型复合材料工型加筋壁板固化成型方法的工艺流程图

其中：1-蒙皮成型面板，2-长桁定位座，3-上缘条盖板支撑座，4-定位孔，5-蒙皮成型工艺盖板，6-长桁限位槽，7-定位耳片，8-定位芯模，9-传压芯模，10-长桁上缘条盖板，11- 工型长桁，12-长桁上缘条，13-长桁下缘条，14-长桁腹板。

具体实施方式

为了使本实用新型目的、技术方案及优点更加清晰明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细描述。

一种复合材料工型加筋壁板如图4所示，为“工”字型长桁筋条结构，简称“工型长桁 11”，其顶部的横壁板称为长桁上缘条12，底部的横壁板称为长桁下缘条13，顶部与底部之间的竖向壁板称为长桁腹板14。

实施例1：一种复合材料工型加筋壁板固化成型装置

如图1所示该成型装置为框架式结构，包括蒙皮成型面板1、蒙皮成型工艺盖板5，长桁定位座2，长桁上缘条盖板10，上缘条盖板支撑座3，定位芯模8和传压芯模9。

其中：蒙皮成型面板1，用于铺贴碳纤维复合材料蒙皮；蒙皮成型面板1的面板材料采用复材面板或殷瓦钢材料，减小零件成型过程中的热膨胀。所述的蒙皮成型工艺盖板5为复合材料结构，所述蒙皮成型工艺盖板5上开设有若干条相互平行的长桁限位槽6；所述长桁限位槽6的大小与长桁下缘条13的大小相匹配，用于实现对工型长桁11成型过程中的准确限位；优选地，长桁限位槽6的轮廓根据长桁下缘条13的理论尺寸及长桁轴线偏差要求预留余量。蒙皮成型工艺盖板5的任一对角线两端设置有定位耳片7，蒙皮成型面板1上与定位耳片7对应的位置上设有定位孔4，通过定位销完成蒙皮成型工艺盖板5与蒙皮成型面板 1之间的定位连接，用于将蒙皮成型工艺盖板5放置在铺敷好的蒙皮表面时实现与蒙皮成型面板1之间的定位。

所述若干条长桁限位槽6中，位于每一条的长桁限位槽6轴线方向两端的蒙皮成型面板 1上都各设一个长桁定位座2，且长桁定位座2置于蒙皮成型工艺盖板5的外侧，用于实现工型长桁11与蒙皮之间的定位。所述长桁定位座2如图2.1和图2.2所示为L型结构，具有竖直的定位部2.1和横向的安装部2.2，所述定位部沿其竖向开有开口状卡槽2.3，所述安装部上设有安装孔用于将长桁定位座2安装在蒙皮成型面板1上。

蒙皮成型面板1上位于每一个长桁定位座2的外侧对应设置有上缘条盖板支撑座3，用于支撑长桁上缘条盖板10，以实现长桁上缘条12上表面型面控制。所述上缘条盖板支撑座 3如图3.1和图3.2所示为长方体结构，其顶部的靠近边缘的一侧具有一侧开口的凹陷部3.1，上缘条盖板支撑座3上具有凹陷部的一侧为外侧，远离长桁定位座2，用于实现长桁上缘条盖板10的起模。

如图4所示工型长桁11被长桁上缘条12和长桁下缘条13之间的位于中部的长桁腹板 14分割成两个相对独立的且对称的C字型空间，在其中一个C字型空间内设置与C字型空间结构相匹配的、且与长桁上缘条12、长桁腹板14和长桁下缘条13依次贴合的用于长桁成型的传压芯模9，同时用于工型长桁11的加压；与之对应的另一个C字型空间内设置与 C字型空间结构相匹配的、且与长桁上缘条12、长桁腹板14和长桁下缘条13依次贴合的用于长桁成型的定位芯模8，同时用于工型长桁11的定位；所述的定位芯模8贴合长桁腹板14的一面，具有延伸至工型长桁外部的延伸部，该延伸部与长桁定位座2上的卡槽2.3 相配合。优选地，定位芯模8和传压芯模9为C型软膜结构，采用AIRPAD+工装预浸料 +AIRPAD的铺层形式铺贴固化而成，其中单侧AIRPAD的厚度为1.5mm，工装预浸料的厚度为5mm，以保证芯模刚度。所述长桁上缘条的顶部覆盖有长桁上缘条盖板10。长桁上缘条盖板10材料选用复合材料或钢，厚度为8-15mm。长桁上缘条盖板10使用时放置在上缘条盖板支撑座3上，用于保证长桁上缘条型面。

实施例2：一种复合材料工型加筋壁板固化成型方法

该成型方法采用实施例1所述的成型装置，主要成型工艺流程图如图5所示，具有如下步骤：

(1)首先在蒙皮成型面板1上铺贴碳纤维复合材料蒙皮，蒙皮四周预留10-25mm余量；

(2)将蒙皮成型工艺盖板5靠近蒙皮的一侧及长桁限位槽6的四周涂刷脱模剂，利用蒙皮成型工艺盖板5上预留的定位耳片，通过定位销与蒙皮成型面板1上的定位孔4进行定位，放置在铺贴好的蒙皮表面，得到蒙皮预制体；

(3)将铺贴好的长桁左、右腹板，上、下缘条及单向带碳撵条进行组合后，从长桁铺贴模上取下，并将长桁下缘条13修切至净尺寸，得到工型长桁预制体；

(4)将定位芯模8和传压芯模9靠近工型长桁预制体的一侧贴上单面带胶的聚四氟乙烯脱模布后，与修切好的工型长桁预制体进行组合；组合后，利用定位芯模8的延伸部与蒙皮成型面板1上的长桁定位座2卡槽进行定位，得到长桁-芯模组合体；定位后的长桁-芯模组合体的下缘条落入蒙皮成型工艺盖板5上的长桁限位槽6中，完成长桁-芯模组合体与蒙皮定位；

(5)在组装完成的工型长桁预制体表面依次放置长桁上缘条盖板10、无孔隔离膜、透气毡，并用真空袋进行封装；

(6)固化：根据工型加筋壁板所选的材料及工艺要求设置固化参数，完成蒙皮与长桁的整体共固化成型；

(7)固化完成后，去除表面的辅助材料(无孔隔离膜、透气毡和真空袋)、长桁上缘条盖板10、定位芯模8、传压芯模9及蒙皮成型工艺盖板5，即得到复合材料工型加筋壁板。

Claims (8)

1.一种复合材料工型加筋壁板固化成型装置，其特征在于，包括用于铺覆蒙皮的蒙皮成型面板(1)和蒙皮成型工艺盖板(5)，以及用于工型长桁成型的定位芯模(8)、传压芯模(9)和长桁上缘条盖板(10)；

所述蒙皮成型工艺盖板(5)上开设有若干条相互平行的长桁限位槽(6)；所述长桁限位槽(6)的大小与长桁下缘条(13)的大小相匹配；蒙皮成型工艺盖板(5)的任一对角线两端设置有定位耳片(7)，蒙皮成型面板(1)上与定位耳片(7)对应的位置上设有定位孔(4)，通过定位销完成蒙皮成型工艺盖板(5)与蒙皮成型面板(1)之间的定位连接，用于将蒙皮成型工艺盖板(5)放置在铺敷好的蒙皮表面时，实现与蒙皮成型面板(1)之间的定位；

工型长桁(11)被长桁上缘条(12)和长桁下缘条(13)之间的位于中部的长桁腹板(14)分割成两个相对独立的且对称的C字型空间，所述传压芯模(9)设置在其中一个C字型空间内与工型长桁贴合；定位芯模(8)在另一个C字型空间内与工型长桁贴合；长桁上缘条(12)的顶部覆盖有长桁上缘条盖板(10)。

2.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述蒙皮成型面板(1)为复合材料蒙皮成型面板或殷瓦钢材料蒙皮成型面板。

3.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述定位芯模(8)与长桁腹板(14)贴合的一面，具有延伸至工型长桁(11)外部的延伸部。

4.如权利要求3所述的成型装置，其特征在于，所述若干条长桁限位槽(6)中，位于每一条的长桁限位槽(6)轴线方向两端的蒙皮成型面板(1)上都各设一个长桁定位座(2)，且长桁定位座(2)置于蒙皮成型工艺盖板(5)的外侧；所述长桁定位座为L型结构，具有竖直的定位部和横向的安装部，所述定位部沿其竖向开有开口状卡槽，所述定位芯模(8)的延伸部与长桁定位座(2)上的卡槽相配合，所述安装部上设有安装孔用于将长桁定位座(2)安装在蒙皮成型面板(1)上。

5.如权利要求4所述的成型装置，其特征在于，所述蒙皮成型面板(1)上位于每一个长桁定位座(2)的外侧对应设置有上缘条盖板支撑座(3)，用于支撑长桁上缘条盖板(10)。

6.如权利要求5所述的成型装置，其特征在于，所述上缘条盖板支撑座(3)为长方体结构，其顶部的靠近边缘的一侧具有一侧开口式凹陷部，上缘条盖板支撑座(3)上具有凹陷部的一侧为外侧，远离长桁定位座(2)，用于实现长桁上缘条盖板(10)的起模。

7.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述长桁上缘条盖板(10)为复合材料长桁上缘条盖板(10)或钢质长桁上缘条盖板(10)，其厚度为8-15mm。

8.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述定位芯模(8)和传压芯模(9)为软膜结构，采用AIRPAD+工装预浸料+AIRPAD的三部分铺层形式铺贴固化而成；单侧部分的AIRPAD厚度为1.5mm，工装预浸料的厚度为5mm。