含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法，包括以下步驟：1）在中心主軸的四周分別設有通過液壓桿上連接有壁板成型工裝，將液壓桿伸開后，在每兩個壁板成型工裝之間通過緊固件連接壁板輔助工裝；2）在壁板輔助工裝與壁板成型工裝之間的連接處通過粘接密封材料；3）在整體成型工裝的外表面涂覆脫模劑，然后在工裝表面纏繞預浸料，制造未固化的復合材料坯料；4）對雙曲面復合材料坯料及工裝進行整體封裝，然后利用熱壓罐進行固化成型；5）固化成型后，實現(xiàn)輕松脫模。該成型方法可以在實現(xiàn)機身尾段結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件整體成型的基礎上，實現(xiàn)固化后復合材料結(jié)構(gòu)件的有效整體脫模。
【專利說明】含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法，適用于機身尾段雙曲型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型及脫模，屬于復合材料成型【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]機身尾段雙曲型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的傳統(tǒng)制造方法常采用將機身尾段結(jié)構(gòu)壁板分塊制造，再通過機加過程、裝配過程將分塊零件組合成筒段結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的模式。由于存在大量的機加及裝配過程，不僅在機加過程中易使復合材料分塊零件產(chǎn)生分層以及在零件連接處易產(chǎn)生應力集中進而發(fā)生破壞，而且由于裝配過程引入了大量的緊固件用于連接分塊零件，不利于維持復合材料結(jié)構(gòu)件的整體性能以及達到機身的減重目的。而實現(xiàn)機身尾段結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件整體成型的關(guān)鍵技術(shù)在于工裝的設計以及如何實現(xiàn)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體脫模。目前，國外早已掌握機身尾段雙曲結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型以及有效脫模技術(shù)，但是對我國實行技術(shù)封鎖，使得國內(nèi)通常采用機身尾段結(jié)構(gòu)壁板分塊制造再通過緊固件裝配成整體的模式，不利于整機的減重以及綜合性能的保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法，該成型方法可以在實現(xiàn)機身尾段結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件整體成型的基礎上，實現(xiàn)固化后復合材料結(jié)構(gòu)件的有效整體脫模。
[0004]為解決以上問題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法，包括以下步驟:
1)在中心主軸的四周分別設有若干成組的液壓桿，在液壓桿上連接有壁板成型工裝，將液壓桿伸開后，在每兩個壁板成型工裝之間通過緊固件連接壁板輔助工裝，通過定位塊使壁板輔助工裝與壁板成型工裝實現(xiàn)精確定位，保證壁板輔助工裝與壁板成型工裝的外圓周整體為雙曲型面的筒段結(jié)構(gòu)的整體成型工裝；
2)在壁板輔助工裝與壁板成型工裝之間的連接處通過粘接密封材料，使整體成型工裝保持良好的氣密性；
3)在整體成型工裝的外表面涂覆脫模劑，然后在工裝表面纏繞預浸料，制造未固化的復合材料坯料；
4)對雙曲面復合材料坯料及工裝進行整體封裝，然后利用熱壓罐進行固化成型；
5)固化成型后，首先對壁板輔助工裝進行移除，然后通過液壓桿將壁板成型工裝縮回，從而實現(xiàn)輕松脫模。
[0005]所述的液壓桿完全收縮時，壁板成型工裝型面的最上緣距中心主軸的距離小于復合材料結(jié)構(gòu)件的雙曲型面最下緣距中心主軸的距離。
[0006]所述的壁板輔助工裝上設有吊耳和實現(xiàn)精確定位的定位塊。
[0007]該含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法采用上述結(jié)構(gòu)的工裝及成型方法，實現(xiàn)了復合材料結(jié)構(gòu)整體成型工裝的組合和分塊過程，有效克服了以往整體成型后不易脫模的缺點，從而實現(xiàn)機身尾段雙曲型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的自動化制造。
[0008]由于機身尾翼為雙曲度結(jié)構(gòu)，所以只有限定了壁板成型工裝在收縮狀態(tài)的距離小于復合材料的最下緣的距離，即可輕松脫模。
[0009]在壁板輔助工裝上設有吊耳和實現(xiàn)精確定位的定位塊，有助于壁板輔助工裝的移動和定位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的外形圖。
[0011]圖2為雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件工裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件工裝分解示意圖。
[0013]圖4為壁板成型工裝在液壓桿控制伸縮的示意圖。

【具體實施方式】
[0014]一種含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法，包括以下步驟:
1)如圖1至圖4所示，在中心主軸3的四周分別設有若干成組的液壓桿2，在液壓桿2上連接有壁板成型工裝1，將液壓桿伸開后，在每兩個壁板成型工裝I之間通過緊固件連接壁板輔助工裝4，通過定位塊使壁板輔助工裝4與壁板成型工裝I實現(xiàn)精確定位，保證壁板輔助工裝4與壁板成型工裝I的外圓周整體為雙曲型面的筒段結(jié)構(gòu)的整體成型工裝；
2)在壁板輔助工裝4與壁板成型工裝I之間的連接處通過粘接密封材料，使整體成型工裝保持良好的氣密性；
3)在整體成型工裝的外表面涂覆脫模劑，然后在工裝表面纏繞預浸料，制造未固化的復合材料坯料，預浸料的鋪疊可采用自動鋪絲機，以8卷碳纖維預浸絲束進行纏繞，然后使用密封膠條將表面一次鋪疊隔離材料、透氣材料以及真空袋的未固化復合材料坯件封裝；
4)對雙曲面復合材料坯料及工裝進行整體封裝，然后利用熱壓罐進行固化成型；
5)固化成型后，首先利用吊耳對壁板輔助工裝4進行移除，然后通過液壓桿2將壁板成型工裝縮回，從而實現(xiàn)輕松脫模。
[0015]所述的液壓桿完全收縮時，壁板成型工裝型面的最上緣距中心主軸的距離小于復合材料結(jié)構(gòu)件的雙曲型面最下緣距中心主軸的距離。
[0016]所述的壁板輔助工裝4上設有吊耳和實現(xiàn)精確定位的定位塊。
[0017]本發(fā)明的具體解決方案如下以解決上述技術(shù)難點:
1)采用緊固件將液壓桿連接在中心主軸上，并在液壓桿保持伸開狀態(tài)的情況下，將雙曲型面帶有長桁結(jié)構(gòu)的壁板成型工裝同樣通過緊固件與液壓桿保持相連，使壁板成型工裝、液壓桿以及中心主軸成為一個不僅可以輕松實現(xiàn)拆卸，而且可以以中心主軸為核心實現(xiàn)伸縮調(diào)節(jié)的整體；
2)實現(xiàn)上述工序后，待液壓桿伸開時，通過定位塊使壁板輔助工裝與兩側(cè)的壁板成型工裝實現(xiàn)精確定位，并通過緊固件和壁板成型工裝連接在一起，使四塊壁板成型工裝和四塊壁板輔助工裝形成包含雙曲型面與單曲型面的筒段結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型工裝； 3)在整體成型工裝表面的壁板成型工裝與壁板輔助工裝連接處，粘貼密封材料使整體成型工裝保持良好的氣密性，工裝表面均勻涂覆脫模劑后采用自動鋪絲技術(shù)制造并對上述含雙曲型面結(jié)構(gòu)復合材料坯件及工裝進行整體封裝，進而利用熱壓罐即可實現(xiàn)含雙曲型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的固化成型；
(4)對于固化后的復合材料結(jié)構(gòu)件，移除型面較為簡單的單曲型面帶長桁結(jié)構(gòu)的壁板輔助工裝后，排除加壓液體使液壓桿收縮，復合材料結(jié)構(gòu)件即可實現(xiàn)輕松脫模。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點，其解決了傳統(tǒng)由壁板分塊成型后通過緊固件連接在一起零件、力口強件以及緊固件數(shù)量多，零件容易因為機加過程和裝配過程造成復合材料結(jié)構(gòu)整體性能下滑，減重性差等問題。
[0019]該整體成型方法由于將原有機身尾段結(jié)構(gòu)零件數(shù)縮減至一件，減少了復合材料零件數(shù)的同時，減少了加強件的使用，進而減少了機加和裝配工作量，真正實現(xiàn)了機身機構(gòu)的有效減重。而且，由于采用壁板成型工裝與壁板輔助工裝相結(jié)合的模式，通過壁板輔助工裝與壁板成型工裝的組合以及壁板輔助工裝的移除，可以實現(xiàn)復合材料結(jié)構(gòu)件整體成型工裝的組合和分塊過程，有限克服了以往整體成型后不易脫模的缺點，有望實現(xiàn)機身尾段雙曲型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的自動化制造。
【權(quán)利要求】
1.一種含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法，其特征在于包括以下步驟: 1)在中心主軸(3)的四周分別設有若干成組的液壓桿(2)，在液壓桿(2)上連接有壁板成型工裝(1)，將液壓桿伸開后，在每兩個壁板成型工裝(I)之間通過緊固件連接壁板輔助工裝(4)，通過定位塊使壁板輔助工裝(4)與壁板成型工裝(I)實現(xiàn)精確定位，保證壁板輔助工裝(4)與壁板成型工裝(I)的外圓周整體為雙曲型面的筒段結(jié)構(gòu)的整體成型工裝； 2)在壁板輔助工裝(4)與壁板成型工裝(I)之間的連接處通過粘接密封材料，使整體成型工裝保持良好的氣密性； 3)在整體成型工裝的外表面涂覆脫模劑，然后在工裝表面纏繞預浸料，制造未固化的復合材料坯料； 4)對雙曲面復合材料坯料及工裝進行整體封裝，然后利用熱壓罐進行固化成型； 5)固化成型后，首先對壁板輔助工裝(4)進行移除，然后通過液壓桿(2)將壁板成型工裝縮回，從而實現(xiàn)輕松脫模。
2.如權(quán)利要求1所述的含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法，其特征在于:所述的液壓桿完全收縮時，壁板成型工裝型面的最上緣距中心主軸的距離小于復合材料結(jié)構(gòu)件的雙曲型面最下緣距中心主軸的距離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的含雙曲面型面結(jié)構(gòu)復合材料結(jié)構(gòu)件的整體成型方法，其特征在于:所述的壁板輔助工裝(4)上設有吊耳和實現(xiàn)精確定位的定位塊。
【文檔編號】B29C70/44GK104369395SQ201410701789
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】王乾, 蒲永偉 申請人:沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司