CN212920521U - 一种壁板成型系统 - Google Patents

Abstract

一种壁板成型系统包括：壁板成型模具，壁板成型模具由柔性材料制成；壁板盖板，壁板盖板与壁板成型模具固定在一起，且能够将壁板的预制件夹在壁板成型模具和壁板盖板之间；以及至少一个预制横梁组件，预制横梁组件包括定位/加压盖板和盖板加压模具，并与预制横梁组装在一起，其中，预制横梁组件放置在壁板盖板上。该壁板成型系统能够以较高的尺寸、位置精度形成具有横梁、加强筋等特征部的壁板。

Description

一种壁板成型系统

技术领域

本实用新型涉及一种壁板成型系统，更具体地涉及一种复合材料制成的壁板成型系统，该壁板中设有用于加固的横梁。

背景技术

在飞机制造领域中，诸如飞机舱门之类的零件在过去多采用金属制造，并且包括多个部件，需要使用紧固件将这些部件装配在一起。此外，对于舱门等部件来说，通常会包括大高度的横梁，类似的结构还包括“T”型加筋壁板、“J”型加筋壁板、“工”字型加筋壁板等。此类壁板在成型时通常需要分别制造蒙皮、横梁或加筋等，然后再采用紧固件进行机械连接，或者采用胶接等方式进行组装。

但是，这样制造和组装而成的零件存在应力集中而容易导致变形的问题，零件的整体性也差，并且由于大量使用紧固件，因此制造成本也较高，且需要耗费较多的劳力。此外，对于带横梁的舱门等部件来说，由于舱门上的横梁设置位置需要考虑为安装提供通过孔、支座安装空间等，横梁的高度通常会远远大于上述加筋壁板的筋条高度。而且，为了保证装配精度，对横梁的尺寸精度和位置精度要求也更高。而随着横梁高度增大，对横梁腹板垂直度、轴线度控制的难度也会随之加大。这些都造成飞机舱门等带有横梁的零件制造难度加大。

近来，在飞机制造领域中，越来越多地采用碳纤维复合材料之类的复合材料。已知的是，碳纤维复合材料具有高比强度、高比刚度、可设计性强等诸多优点，因此可在机身、机翼垂尾等飞机零件的制造中替代金属，以有效地减少紧固件的数量、减轻飞机整体的结构重量，从而降低飞机的制造成本，提高飞机的运载能力。

不过，用复合材料来制造舱门、机身等零件的时候，由于这些零件具有一定的曲度，因此要一体模制而成有一定的困难，因此仍存在一定的装配工作需求。此外，用来将复合材料模制成型的模具仍然主要是由金属制成。现有的金属模具的膨胀系数与复合材料的膨胀系数差别大，容易出现加压不均匀的现象，导致模制而成的零件尺寸精度差、内部存在缺陷等。而且，金属模具还容易在使用后变形。

因此，仍存在对于一体地形成能够用作飞机机身、舱门等零件的复合材料壁板的工艺方法的需求，且能够进行较高的尺寸、位置精度控制。

实用新型内容

本实用新型是为解决以上所述的现有技术所存在的问题而做出的。本实用新型的目的是提供一种壁板成型系统，其能够以较高的尺寸、位置精度形成具有横梁、加强筋等特征部的壁板，从而减少或甚至消除壁板的蒙皮压实不均、横梁位置偏移等问题中的至少一种。

本实用新型的上述目的通过一种壁板成型系统来实现，该壁板成型系统包括：壁板成型模具，壁板成型模具由柔性材料制成；壁板盖板，壁板盖板与壁板成型模具固定在一起，且能够将壁板的预制件夹在壁板成型模具和壁板盖板之间；以及至少一个预制横梁组件，预制横梁组件包括定位/加压盖板和盖板加压模具，并与预制横梁组装在一起，其中，预制横梁组件放置在壁板盖板上。

通过上述结构的壁板成型系统，特别是其中由柔性材料制成的壁板成型模具，使得该系统适用于制造不同曲率的壁板，进而可允许一体模制这些具有曲率的壁板零件。而且，该柔性的模具还可减少甚至消除在壁板成型时的压实不均、零件位置偏移等现象。

较佳地，壁板盖板上形成有至少一个预制横梁组件容纳孔，当预制横梁组件被放置壁板盖板上时，预制横梁组件与相应的预制横梁组件容纳孔对准。由此，可以将预制横梁组件所包括的预制横梁和壁板的预制件压实在一起。

较佳地，定位/加压盖板的至少一部分为柔性的。柔性的定位/加压盖板允许定位/加压盖板更好地与盖板加压模具相贴合，从而提高压实的均匀性。

在一种具体结构中，定位/加压盖板包括位于两侧的盖板缘条和在盖板缘条之间延伸的腹板，其中，至少盖板缘条是柔性的。

进一步较佳地，在盖板缘条和腹板之间的连接部处形成有材料减少部。该材料减少部可进一步提高定位/加压盖板、特别是其盖板缘条的柔性，从而使定位/加压盖板与腹板之间的贴合更好，且压力更均匀。

较佳地，壁板成型系统还包括至少一对定位角座，在壁板成型模具上形成有至少一对角座安装部，定位角座在角座安装部处安装到壁板成型模具上，在预制横梁组件被放置在壁板盖板上时，定位角座和定位/加压盖板限定出用于预制横梁组件的定位面。由此，定位角座与定位/加压盖板相协作，起到对预制横梁组件130进行定位的作用。

较佳地，壁板盖板通过至少一个定位销与壁板成型模具固定在一起。当然，壁板盖板也可借助于其它已知的固定方式固定到壁板成型模具上。

较佳地，壁板成型系统还包括横梁成型单元。该横梁成型单元用于制备以上所述的预制横梁。

具体来说，横梁成型单元可包括第一预制体和第二预制体，第一预制体和第二预制体能够合模在一起。

较佳地，第一预制体和第二预制体为C形模具。

利用上述壁板成型系统来制备诸如飞机舱门之类的零件的方法如下：

首先，制备壁板预制体。其中，在壁板成型模具上铺贴诸如碳纤维复合材料之类的预浸料，然后对壁板成型模具及铺贴在其上的预浸料进行压实；将壁板盖板放置到壁板成型模具上，使得预制好的壁板被夹在壁板成型模具和壁板盖板之间；将预制横梁与定位/加压盖板和盖板加压模具组合起来，形成预制横梁组件；将预制横梁组件与壁板成型模具和壁板盖板组装在一起，并进行固化；以及，在固化之后，进行脱模。

其中，一种示例性的压实方法是进行抽真空操作，例如将模具及其所包括的预制件等放置在真空袋中，再对真空袋进行抽真空。

在放置壁板盖板的步骤中，可使用销或者螺钉等固定件将壁板盖板与壁板成型模具固定在一起。

壁板盖板可以是预先制备好的，也可以可选地是在现场制备。对壁板盖板的制备主要包括在壁板盖板上切割出预制横梁组件容纳孔。

该方法还可附加地包括预制横梁的制备。其中，对横梁成型单元的第一预制体和第二预制体分别铺贴碳纤维材料，并分别进行压实。然后，将第一预制体和第二预制体合模。对合模之后的横梁成型单元再次进行压实。在压实之后，还可借助于切割工具对预制体进行切割，以达到预设的尺寸。附加地，还可在第一和第二预制体各自的两侧缘条与腹板之间的连接部所形成的三角区中填充预先制备好的捻子条。

较佳地，该方法还包括将定位角座安装到壁板成型模具上的角座安装部处，由定位角座与定位/加压盖板限定出用于预制横梁组件的定位面。

附图说明

在以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行的描述中，可有助于对本实用新型的优点和特征的理解，这些具体实施例只是示例性的，而不应用来限制本实用新型的范围。在附图中：

图1示出了本实用新型的壁板成型系统的立体分解图。

图2示出了本实用新型的壁板成型系统的预制横梁组件的一种实施方式的横截面图。

图3示出了本实用新型的壁板成型系统的横梁成型单元的示意性立体图。

图4示出了壁板成型模具的示意性立体图，在其上承载有壁板。

图5示出了壁板盖板的示意性立体图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当了解，附图中所示的仅仅是本实用新型的较佳实施例，其并不构成对本实用新型的范围的限制。本领域的技术人员可以在附图所示的实施例的基础上对本实用新型进行各种显而易见的修改、变型、等效替换，这些都落在本实用新型的保护范围之内。

图1中示出了本实用新型的壁板成型系统100的示意性分解立体图。如图1所示的，壁板成型系统100包括壁板成型模具110，该壁板成型模具110由柔性材料制成，从而可适应于制造各种不同曲率的壁板。壁板10的预制体形成在该壁板成型模具110上。例如，可以按照预定的铺层序列在该壁板成型模具110上铺贴预浸料，然后可较佳地对所铺贴的预浸料进行抽真空的操作，从而形成壁板10的预制体。

在所形成的壁板10的预制体上铺设有壁板盖板120，该壁板盖板120通过定位销(未在图中示出)之类的固定件预壁板成型模具110固定连接，将壁板10的预制体夹在两者之间。

从图中可以看到，壁板盖板120上形成有至少一个、较佳地多个预制横梁组件容纳孔121，用于如下文中具体描述的那样接纳预制横梁组件130。

壁板成型系统100还包括至少一个预制横梁组件130。如图1中所示的，预制横梁组件130与预制横梁组件容纳孔121对准地放置到壁板盖板120上。该预制横梁组件130中包括预制横梁20，并且在预制横梁20上安装有定位/加压盖板131和盖板加压模具132。在将预制横梁组件130放置到壁板盖板120上之后，可以对组装好的模具及包含在其中的壁板10和预制横梁20进行抽真空的操作，从而对预制件进行固化，并在固化之后可进行脱模操作。

图2示出了一个示例性预制横梁组件130的截面图，但省略了以上所述的预制横梁20。图2中所示的预制横梁组件130包括定位/加压盖板131和盖板加压模具132，其中定位/加压盖板131被容纳在盖板加压模具132中，盖板加压模具132通常为刚性的模具，而定位/加压盖板131的至少一部分为柔性构件，例如盖板缘条133可由纤维复合材料制成。定位/加压盖板131的至少部分的柔性可保证在加压过程中能够更好地与刚性的盖板加压模具132相贴合，并且压力分布也更加均匀。

较佳地，如图2所示的，定位/加压盖板131包括位于两侧的盖板缘条133和在两个盖板缘条133之间延伸的腹板134，至少两个盖板缘条133是柔性的。并且进一步较佳地，在盖板缘条133和腹板134之间的连接部处，形成有由标号a所指示的材料减少部(或称“丢层”)。该材料减少部可赋予盖板缘条133更好的柔性。

回到图1，可以看到，壁板成型系统100较佳地还包括至少一对、较佳地多对定位角座140，定位角座140的对数可与预制横梁组件130的数量相对应。在壁板成型模具110上形成有角座安装部111，用于固定安装各个定位角座140。定位角座140与预制横梁组件130的定位/加压盖板131相配合，限定出用于预制横梁组件130的定位面，从而实现对预制横梁20在壁板盖板120上的定位。因此，在本实用新型中，定位/加压盖板131和定位角座140组成的组件也可被称为是横梁定位模具。

附加地，壁板成型系统100还可包括横梁预成型单元150，用于形成以上所述的预制横梁20。图3示出了横梁预成型单元150的一个示例性结构的立体图。如图3所示，横梁预成型单元150包括两个预制体，即第一预制体151和第二预制体152。第一预制体151和第二预制体152较佳地为C形的。在一种制造预制横梁20的过程中，可以首先对第一预制体151和第二预制体152分别进行预铺贴和压制，然后将第一预制体151和第二预制体152合模，对组合后的横梁预成型单元150再次进行预压实，脱模后形成预制横梁20。进一步地，在脱模之前，还可在压实后的预制横梁20的上下边缘上铺贴上下缘条，从而所形成的预制横梁20为工字横梁。当然，上述横梁预成型单元150也适用于模制其它形式的横梁或者加强筋。

下面将对使用以上所述的壁板成型系统100来模制飞机的诸如舱门之类的零件的方法进行说明。

首先，制备壁板预制体。具体来说，在壁板成型模具110上铺贴诸如碳纤维复合材料之类的预浸料，然后对壁板成型模具110及铺贴在其上的预浸料进行压实。一种示例性的压实方法是进行抽真空操作，例如将壁板成型模具110及铺贴在其上的预浸料放置在真空袋中，再对真空袋进行抽真空。

在预制好壁板之后，将壁板盖板120放置到预制好的壁板10上，从而使得壁板10被夹在壁板成型模具110和壁板盖板120之间。使用销或者螺钉等固定件将壁板盖板120与壁板成型模具110固定在一起。此处，壁板盖板120可以是预先制备好的，也可以可选地是在现场制备。对壁板盖板120的制备主要包括在壁板盖板120上切割出预制横梁组件容纳孔121(见图5)，以供后续预制横梁组件130的放置和对准。

在上述步骤之后或者同时，该方法还可包括预制横梁20的制备。具体来说，对横梁预成型单元150的第一预制体151和第二预制体152分别铺贴碳纤维材料，并分别进行压实。然后，将第一预制体151和第二预制体152合模而成完整的横梁预成型单元150。然后，对合模之后的横梁预成型单元150再次进行压实。在压实之后，还可借助于切割工具对预制体进行切割，以达到预设的尺寸。在此过程中，较佳地还可在第一和第二预制体151、152各自的两侧缘条与腹板之间的连接部所形成的三角区中填充预先制备好的捻子条。

此外，如图3所示的，还可在已形成的预制横梁20的上下边缘上铺贴上下缘条，从而形成工字形的横梁。

在形成了预制横梁20之后，将预制横梁20与定位/加压盖板131和盖板加压模具132组合起来，形成预制横梁组件130，并对其进行压实，例如通过抽真空操作来压实。将定位角座140安装到壁板成型模具110上角座安装部111处(见图4)，以用来辅助对预制横梁组件130在壁板成型模具110上的定位。

将预制横梁组件130与壁板成型模具110和壁板盖板120组装在一起，其中预制横梁组件130与壁板盖板120上的预制横梁组件容纳孔121对准，并借助于定位角座140定位。

接着，对模具和包括在该模具中的预制件进行固化，随后脱模，制成壁板。该壁板可用于诸如飞机舱门之类的零件。可采用抽真空的方式对预制件进行固化，例如，使用透气毡和真空袋对预制体和模具进行封装，然后再对封装好的预制体和模具进行抽真空操作。

以上是以带有横梁、特别是“工”字形横梁的壁板为例对其模具和模制方法进行了描述，但本领域技术人员可知的是，所述的模具和模制方法也可通过对于本领域技术人员来说显而易见的修改而适用于其它形式的壁板，比如带有“T”形、“J”形加强筋等的壁板。因此，在本文中，所谓的“横梁”包括工字形、T形、J形等各种形状的横梁、加强筋等加固结构。

Claims (10)

1.一种壁板成型系统，所述壁板成型系统包括：

壁板成型模具，所述壁板成型模具由柔性材料制成；

壁板盖板，所述壁板盖板与所述壁板成型模具固定在一起，且能够将壁板的预制件夹在所述壁板成型模具和所述壁板盖板之间；以及

至少一个预制横梁组件，所述预制横梁组件包括定位/加压盖板和盖板加压模具，并与预制横梁组装在一起，其中，所述预制横梁组件放置在所述壁板盖板上。

2.如权利要求1所述的壁板成型系统，其特征在于，所述壁板盖板上形成有至少一个预制横梁组件容纳孔，当所述预制横梁组件被放置所述壁板盖板上时，所述预制横梁组件与相应的所述预制横梁组件容纳孔对准。

3.如权利要求1所述的壁板成型系统，其特征在于，所述定位/加压盖板的至少一部分为柔性的。

4.如权利要求1或3所述的壁板成型系统，其特征在于，所述定位/加压盖板包括位于两侧的盖板缘条和在所述盖板缘条之间延伸的腹板，其中，至少所述盖板缘条是柔性的。

5.如权利要求4所述的壁板成型系统，其特征在于，在所述盖板缘条和所述腹板之间的连接部处形成有材料减少部。

6.如权利要求1所述的壁板成型系统，其特征在于，所述壁板成型系统还包括至少一对定位角座，在所述壁板成型模具上形成有至少一对角座安装部，所述定位角座在所述角座安装部处安装到所述壁板成型模具上，在所述预制横梁组件被放置在所述壁板盖板上时，所述定位角座和所述定位/加压盖板限定出用于所述预制横梁组件的定位面。

7.如权利要求1所述的壁板成型系统，其特征在于，所述壁板盖板通过至少一个定位销与所述壁板成型模具固定在一起。

8.如权利要求1所述的壁板成型系统，其特征在于，所述壁板成型系统还包括横梁成型单元。

9.如权利要求8所述的壁板成型系统，其特征在于，所述横梁成型单元包括第一预制体和第二预制体，所述第一预制体和所述第二预制体能够合模在一起。

10.如权利要求9所述的壁板成型系统，其特征在于，所述第一预制体和所述第二预制体为C形模具。

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