CN211441240U

CN211441240U - 一种复合材料“u”型长桁壁板整体成型工装

Info

Publication number: CN211441240U
Application number: CN201922011674.2U
Authority: CN
Inventors: 丛晶洁; 李梦琳; 刘磊; 温顺达; 李星; 杨智勇
Original assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd; Beijing Aeronautic Science and Technology Research Institute of COMAC
Current assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd; Beijing Aeronautic Science and Technology Research Institute of COMAC
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2029-11-20

Abstract

本实用新型公开了一种复合材料“U”型长桁壁板整体成型工装，属于航空制造技术领域。该实用新型包括中间预制体成型工装，包括两个“L形”侧板和成型底板；长桁成型工装，所述长桁成型工装包括“L”型及“U”型结构；蒙皮成型工装，所述蒙皮成型工装为矩形平直板，其中，所述蒙皮成型工装设置有多组对称设置的中间预制体定位部件。本实用新型的技术方案简化了长桁腹板装配定位过程，并保证了中间预制体与蒙皮相对位置的精准控制，从而确保了长桁腹板的定位准确及尺寸精度控制，所提出的成型工艺方法及其工装可以适用于多种复合材料加筋壁板结构，提高了复合材料制件结构成型质量。

Description

一种复合材料“U”型长桁壁板整体成型工装

技术领域

本实用新型属于航空制造技术领域，具体涉及一种复合材料“U”型长桁壁板整体成型工装。

背景技术

飞机复合材料“U”型长桁壁板结构作为一种新型的加筋壁板构型，其长桁底部铺层与蒙皮完全贴合，获得远远大于“T”型长桁加筋壁板的胶接面积，有效地避免了由于长桁脱胶而影响到整个壁板结构的问题，且可采用共固化或共胶接的工艺完成壁板结构的整体固化成型。

在“U”型长桁壁板结构成型过程中，成型工装对于有效传递外加压力、控制分层及孔隙缺陷、保证长桁定位准确及尺寸精度至关重要，尤其是长桁结构预成型及固化工装。

根据专利数据库检索的结果来看，复合材料“U”型长桁壁板成型涉及专利较多，其中包括空客公司相关的大量同族专利。

CN201610210307.3公开了“一种无芯模的U形单元加筋壁板热压罐整体成型方法”，主要涉及一种无芯模的U型单元加筋壁板热压罐整体成型方法，适用于无芯模无中间插层及捻子条的特定壁板组成结构，对于成型工装没有涉及。发明名称为“Process ofmanufacturing composite panels with U-shaped stiffening members”的专利US 11/364,494，发明名称为“Self-stiffened panels of preimpregnated composite andmanufacturing process for components of such panels”的专利US 10/992,221，以及发明名称为“Method for producing panels of composite materials with U-shapedstiffening elements”的专利EP1972427B1同属于空客公司申请同族专利，涉及U型长桁加筋壁板构型共固化整体成型方法，包括含中间插层两种结构，没有涉及长桁与蒙皮间定位装置。CN103950209A公开的“U”型复合材料长桁毛坯预成型装置及方法”主要涉及铺层预压成型过程，没有提及加筋壁板整体固化的内容。

实用新型内容

为了解决以上问题，本专利涉及一种飞机复合材料“U”型长桁壁板整体成型工装，简化了长桁腹板装配定位过程，并保证了长桁预制体与蒙皮相对位置的精准控制，从而确保了长桁腹板的定位准确及尺寸精度控制，所提出的成型工艺方法及其工装可以适用于多种复合材料加筋壁板结构，提高了复合材料制件结构成型质量。

根据本实用新型的技术方案，提供一种“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，包括：

中间预制体成型工装，所述中间预制体成型工装用于预先形成中间预制体，包括两个“L形”侧板和成型底板；

长桁成型工装，所述长桁成型工装用于形成长桁，且包括“L”型及“U”型结构；

蒙皮成型工装，所述蒙皮成型工装用于对覆盖其上的蒙皮铺层进行成型处理，且为矩形平直板，

其中，所述蒙皮成型工装设置有多组对称设置的中间预制体定位部件。

进一步的，所述“L”形侧板包括竖直面和水平面，截面为“L”形且存在一定倒角，所述倒角取值为3mm-5mm；所述预制体成型底板为矩形平直板。

进一步的，所述中间预制体定位部件对称设置在蒙皮成型工装上长桁腹板所在两个边侧，用于对中间预制体的位置进行定位。

进一步的，所述中间预制体定位部件为夹持单元或定位槽。

进一步的，当所述中间预制体定位部件为定位槽时，分别在所述蒙皮成型工装净尺寸线之外，长桁占位线两侧设置长方形及三角形的凸起块，中间预制体相应位置为对应形状的凹陷区。

进一步的，所述中间预制体为I型中间预制体，包括一组沿长桁腹板插层及两组小三角捻子条填充。

进一步的，所述中间预制体为II型中间预制体，包括两组沿长桁腹板插层及一组大三角捻子条填充。

进一步的，所述中间预制体为III型中间预制体，包括两组沿长桁腹板插层及一组梯形捻子条填充。

进一步的，所述中间预制体为IV型中间预制体，包括一组大三角捻子条填充。

进一步的，所述中间预制体为V型中间预制体，包括一组沿长桁腹板插层及一组梯形捻子条填充。

本实用新型的有益效果：

1)基于本实用新型技术方案，“U”型长桁壁板整体结构通过中间预制体成型工装、长桁成型工装以及蒙皮成型工装采用分步骤整体固化过程，有效确保了“U”型长桁拐角区域成型质量，防止出现分层、褶皱、夹杂及孔隙缺陷问题；

2)“U”型长桁壁板结构成型工装上预留的中间预制体定位部件，利用该结构简化了长桁腹板装配定位过程，保证了中间预制体与蒙皮相对位置的精准控制，从而确保了长桁腹板的定位准确及尺寸精度控制，避免了传统方法中两侧单元铺层由铺叠模取下后需要重新定位与组合，精度不易保证，工序长且繁琐的问题。

附图说明

图1示出I型中间预制体及成型工装示意图；

图2示出II型中间预制体及成型工装示意图；

图3示出III型中间预制体及成型工装示意图；

图4示出IV型中间预制体及成型工装示意图；

图5示出V型中间预制体及成型工装示意图；

图6示出“U”型长桁壁板整体组装及成型工装示意图；

图7示出长桁铺层定位示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，一下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用于本实用新型，并不限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的本实用新型的精髓和范围上做的代替、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型还有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定结构的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完成理解本实用新型。

本实用新型涉及一种飞机复合材料“U”型长桁壁板整体成型工装，在保证“U”型长桁定位准确的同时，确保了长桁中间插层及R角区域铺层质量有效控制，可以用于“U”型长桁加筋壁板共胶接整体成型，有效简化工艺控制流程，所提出的成型工装可以适用于多种“U”型长桁结构组合，提高了复合材料制件结构成型质量。

根据本发明的“U”型长桁壁板整体成型工装，包括：

中间预制体成型工装6，用于成型中间预制体；

长桁成型工装3，用于成型长桁；

蒙皮成型工装5，用于对覆盖其上的蒙皮铺层进行成型处理，

其中，蒙皮成型工装5设置有多个定位部件，用于对中间预制体的位置进行定位。

如图1至图5所示，中间预制体成型工装包括两个“L形”侧板和成型底板，所述“L”形侧板包括竖直面和水平面，截面为“L”形且存在一定倒角，所述倒角取值为3mm-5mm；所述预制体成型底板为矩形平直板。

中间预制体成型方法为：在预制体成型底板上反向放置两个“L形”侧板，使得在两个“L形”侧板的竖直面之间形成中间预制体1的***空间；将中间插层及捻子条根据需要进行组合，放入所述***空间后，整体组合封装；利用真空辅助材料完成上述铺层组合真空封装；将上述铺层组合封装在在120℃-180℃，0.5MPa-0.8MPa给定温度压力下完成固化成型过程，去除中间预制体成型工装进行脱模，形成中间预制体1。

如图6所示，长桁成型工装3包括“L”型及“U”型结构。蒙皮成型工装5为矩形平直板，蒙皮成型工装5上长桁腹板定位所在两个边侧对称设置有多个定位部件，用于对中间预制体进行定位。该定位部件为夹持单元或定位槽。图7示出了采用定位槽的实施例，当所述定位部件为预制体定位槽7时，分别在所述蒙皮成型工装净尺寸线之外，长桁占位线两侧设置长方形及三角形的凸起块，中间预制体相应位置为对应形状的凹陷区。

利用该结构简化了长桁腹板装配定位过程，保证了中间预制体与蒙皮相对位置的精准控制，从而确保了长桁腹板的定位准确及尺寸精度控制，避免了传统方法中两侧单元铺层由铺叠模取下后需要重新定位与组合，精度不易保证，工序长且繁琐的问题。

长桁成型的方法包括：在蒙皮成型工装上铺叠蒙皮铺层；将预制成型的中间预制体通过定位部件进行定位；在相邻中间预制体之间铺叠长桁铺层；在铺叠的长桁铺层上放置长桁成型工装，整体组合封装；将整体组合封装在给定温度压力下完成共固化成型，去除长桁成型工装和蒙皮成型工装进行脱模。

实施例

本实用新型共涉及5种中间预制体结构，不同构型中间预制体及成型工装如图1～图5所示。预制体成型过程将预成型的中间插层及捻子条根据需要进行组合，而后利用给定成型工装整体组合封装后，在给定温度压力下完成完成固化成型过程。

如图1所示，I型中间预制体，包括一组沿长桁腹板插层及两组小三角捻子条填充。

如图2所示，II型中间预制体，包括两组沿长桁腹板插层及一组大三角捻子条填充。

如图3所示，III型中间预制体，包括两组沿长桁腹板插层及一组梯形捻子条填充。

如图4所示，IV型中间预制体，包括一组大三角捻子条填充。

如图5所示，V型中间预制体，包括一组沿长桁腹板插层及一组梯形捻子条填充。

利用图6所示壁板成型工装完成“U”型长桁壁板铺叠成型及单元组合后，根据设计需要放入已固化的中间预制体，完成壁板结构整体组装成型。

图7示出了长桁铺层定位示意图。如图7所示，“U”型长桁组装过程中，在已完成铺叠的蒙皮铺层上面放置已固化中间预制体及长桁铺层，同时利用图6所示蒙皮成型工装预先设置的预制体定位槽7完成所需长桁预制体与蒙皮铺层件相对位置的精准控制，从而确保了长桁腹板的定位准确及尺寸精度控制。

相对于现有技术，本实用新型主要技术优点分析如下：

1.本申请技术方案通过中间预制体成型工装使得长桁中间预制体预先固化成型，有效确保了“U”型长桁拐角区域成型质量，防止出现分层、褶皱、夹杂及孔隙缺陷问题。

2.现有技术方案中复合材料加筋壁板固化过程中，两侧长桁单元铺层由铺叠工装模取下转移到固化工装后需要重新定位与组合，精度不易保证，工序繁琐且影响长桁轴线定位精准度，容易出现长桁轴线度及直线度不满足要求的情况。本申请技术方案通过成型工装上中间预制体定位部件的设置保证了中间预制体与蒙皮相对位置的精准控制，从而确保了长桁腹板的定位准确及壁板结构整体尺寸精度控制。

本文虽然已经给出了本实用新型的实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。

Claims

1.一种“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，包括：

中间预制体成型工装，所述中间预制体成型工装用于成型中间预制体，包括两个“L形”侧板和成型底板；

2.根据权利要求1所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，所述“L”形侧板包括竖直面和水平面，截面为“L”形且存在一定倒角,所述倒角取值为3mm-5mm；所述预制体成型底板为矩形平直板。

3.根据权利要求1所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，所述中间预制体定位部件对称设置在蒙皮成型工装上长桁腹板所在两个边侧，用于对中间预制体的位置进行定位。

4.根据权利要求3所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，所述中间预制体定位部件为夹持单元或定位槽。

5.根据权利要求4所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，当所述中间预制体定位部件为定位槽时，分别在所述蒙皮成型工装净尺寸线之外，长桁占位线两侧设置长方形及三角形的凸起块，中间预制体相应位置为对应形状的凹陷区。

6.根据权利要求2所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，所述中间预制体为I型中间预制体，包括一组沿长桁腹板插层及两组小三角捻子条填充。

7.根据权利要求2所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，所述中间预制体为II型中间预制体，包括两组沿长桁腹板插层及一组大三角捻子条填充。

8.根据权利要求2所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，所述中间预制体为III型中间预制体，包括两组沿长桁腹板插层及一组梯形捻子条填充。

9.根据权利要求2所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，所述中间预制体为IV型中间预制体，包括一组大三角捻子条填充。

10.根据权利要求2所述的“U”型长桁壁板整体成型工装，其特征在于，所述中间预制体为V型中间预制体，包括一组沿长桁腹板插层及一组梯形捻子条填充。