一种复合材料壁板类工装下陷成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合材料壁板类工装下陷成型方法，适用于大型航空复合材料工装的制造，属于机械加工及钣金成型领域。
【背景技术】
[0002]随着航空制造技术的不断发展，大型复合材料整体壁板类零件具有良好气动性及强度被广泛应用于飞机设计、制造领域，但此类零件成型工艺复杂，不稳定因素较多，易造成此类零件成品率低，制造成本较高。其中，用于大型复合材料壁板类零件成型的工装的制造水平、稳定性及使用寿命等均是影响零件成型率和成型质量的主要因素。在以往的加工过程中，经常出现因为工装型面下陷处开裂、变形和焊接砂眼等工装制造缺陷，影响大型壁板复合材料的成品率及质量。
[0003]在现有技术条件下，此类工装在制造过程中，其工装上用于定位、成型的钢板厚度在15-20mm及以上，而且钢板上下陷宽度较宽，机械加工设备受到尺寸、功率和行程等条件的限制。常规的加工方法是将钢板分块加工，修合钢板对合面并拼接下陷，再通过反复焊接、修合和数控铣切等工序将钢板成为一体。但这种通过对缝和焊接工艺方法给复合材料零件成型后的密封性及强度带来隐患，而且工装上的钢板在复合材料成型时要在热压罐中承受压力和温度的大幅度变化，工装焊接的下陷处极易产生应力释放而造成工装的开裂和变形，从而导致大型复合材料零件整体报废。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种复合材料壁板类工装下陷成型方法，该方法能显著提高大型曲面复合材料工装整体钢板的成型的精度和钢板表面流线度，降低工作强度，避免了对机械设备和人员加工能力的依赖，并能建立标准化的成型工艺。
[0005]为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下:一种复合材料壁板类工装下陷成型方法，包括以下步骤:
(O按壁板类工装整体展开尺寸下料，厚度为a，在壁板类工装两端指定位置分别制一个010工艺基准，用于壁板类工装的定位、成型；
(2)指定壁板类工装的一个表面为正面，另一表面为反面，在正面按照下陷的上沿位置和下沿展开位置铣V型45°槽，深度为a/4，并保证与基准孔的位置关系；
(3)在壁板类工装反面按照下陷上沿和下沿展开位置铣长条槽，长条槽口尺寸为a/2+6mm ；
(4)在成型模胎端部上设定一个与下陷角度一致的斜面；
(5)成型时，先将壁板类工装反面与成型模胎上表面贴合，保证成型模胎的斜面上边缘与V型45°槽的中心线对齐，一端壁板类工装固定，另一端壁板类工装位置悬空；
(6)加热壁板类工装与成型模胎的斜面上边缘对应的槽，温度为500?550°C，在重力的作用下，悬空的壁板类工装自动下沉，完全贴合成型模胎后，壁板类工装停止变形，并自然冷却；
(7)将壁板类工装左右翻转180度，使其正面与成型模胎上表面贴合，保证成型模胎斜面上边缘与未变形的V型45°槽的中心线对齐并固定，壁板类工装外端部悬空；
(8)按方法(6)步骤，加热壁板类工装与成型模胎的斜面上边缘对应的槽，温度500?550°C，壁板类工装在下陷上沿处的软化和重力的作用下，会自动下沉，完全贴合成型胎体后，壁板类工装停止变形，保证自然冷却；
(9)选用与壁板类工装同材质或收缩率接近的焊条，通过电焊焊接，填满壁板类工装的工艺槽内，并与主体支撑架焊接；
(10)该壁板类工装整体去应力热处理；
(11)数控加工该壁板类工装型面及下陷处，即完成壁板类工装下陷的成型。
[0006]该复合材料壁板类工装下陷成型方法采用上述步骤操作简单，成型效率高，不仅提高了劳动效率，而且满足零件成型要求，易于后续加工，同时也避免了成型工艺对机械设备和人员加工能力的依赖，并能建立标准化的成型工艺。
【附图说明】
[0007]图1为复合材料壁板类工装展开状态时的工艺槽的加工。
[0008]图2为未成型下陷上沿的定位图。
[0009]图3为成型下陷上沿后的状态图。
[0010]图4为未成型下陷下沿的定位图。
[0011]图5为成型下陷下沿后的状态图。
[0012]图6为复合材料壁板类工装成型下陷后的状态图。
[0013]图7为数控加工后的壁板类工装示意图。
[0014]其中I为正面、2为反面、3为成型模胎、4为壁板类工装、5为成型后的下陷。
【具体实施方式】
[0015]一种复合材料壁板类工装下陷成型方法，包括以下步骤:
Cl)按壁板类工装整体展开尺寸下料，厚度为a，同时要求整体厚度12_ < a < 20mm,在壁板类工装两端指定位置分别制一个010工艺基准，用于壁板类工装的定位、成型；
(2)指定壁板类工装的一个表面为正面，另一表面为反面，如图1所示，在正面按照下陷的上沿位置和下沿展开位置铣V型45°槽，深度为a/4，并保证与基准孔的位置关系；
(3)在壁板类工装反面按照下陷上沿和下沿展开位置铣长条槽，长条槽口尺寸为a/2+6mm ；
(4)在成型模胎端部上设定一个与下陷角度一致的斜面，本实施例中所制造的下陷角度为45°，则斜面与水平面也成45°角；
(5)成型时，如图2所示，先将壁板类工装反面与成型模胎上表面贴合，保证成型模胎的斜面上边缘与V型45°槽的中心线对齐，一端壁板类工装固定，另一端壁板类工装位置悬空;
(6)加热壁板类工装与成型模胎的斜面上边缘对应的槽，温度为500?550°C，在重力的作用下，悬空的壁板类工装自动下沉，完全贴合成型模胎后，壁板类工装停止变形，如图3所示，并自然冷却；
(7)如图4所示，将壁板类工装左右翻转180度，即热成型的部分放置在成型模胎上表面，使其正面与成型模胎上表面贴合，保证成型模胎斜面上边缘与未变形的V型45°槽的中心线对齐并固定，壁板类工装外端部悬空；
(8)按方法(6)步骤，加热壁板类工装与成型模胎的斜面上边缘对应的槽，温度500?550°C，壁板类工装在下陷上沿处的软化和重力的作用下，会自动下沉，完全贴合成型胎体后，壁板类工装停止变形，如图5所示，保证自然冷却；
(9 )从成型模胎上取下壁板类工装后，如图6所示，然后选用与壁板类工装同材质或收缩率接近的焊条，通过电焊焊接，填满壁板类工装的工艺槽内，并与主体支撑架焊接；
(10)该壁板类工装整体去应力热处理；
(11)数控加工该壁板类工装型面及下陷处，即完成壁板类工装下陷的成型，如图7所不O
【主权项】
1.一种复合材料壁板类工装下陷成型方法，其特征在于包括以下步骤: (O按壁板类工装整体展开尺寸下料，厚度为a，在壁板类工装两端指定位置分别制一个010工艺基准，用于壁板类工装的定位、成型； (2)指定壁板类工装的一个表面为正面，另一表面为反面，在正面按照下陷的上沿位置和下沿展开位置铣V型45°槽，深度为a/4，并保证与基准孔的位置关系； (3)在壁板类工装反面按照下陷上沿和下沿展开位置铣长条槽，长条槽口尺寸为a/2+6mm ； (4)在成型模胎端部上设定一个与下陷角度一致的斜面； (5)成型时，先将壁板类工装反面与成型模胎上表面贴合，保证成型模胎的斜面上边缘与V型45°槽的中心线对齐，一端壁板类工装固定，另一端壁板类工装位置悬空； (6)加热壁板类工装与成型模胎的斜面上边缘对应的槽，温度为500?550°C，在重力的作用下，悬空的壁板类工装自然下沉，完全贴合成型模胎后，即可停止壁板类工装变形过程，并自然冷却； (7)将壁板类工装左右翻转180度，使其正面与成型模胎上表面贴合，保证成型模胎斜面上边缘与未变形的V型45°槽的中心线对齐并固定，壁板类工装外端部悬空； (8)按方法(6)步骤，加热壁板类工装与成型模胎的斜面上边缘对应的槽，温度500?550°C，壁板类工装在下陷上沿处的软化和重力的作用下，会自然下沉，完全贴合成型胎体后，壁板类工装停止变形，保证自然冷却； (9)选用与壁板类工装同材质或收缩率接近的焊条，通过电焊焊接，填满壁板类工装的工艺槽内，并与主体支撑架焊接； (10)该壁板类工装整体去应力热处理； (11)数控加工该壁板类工装型面及下陷处，即完成壁板类工装下陷的成型。
【专利摘要】本发明涉及一种复合材料壁板类工装下陷成型方法，包括以下步骤：（1）按壁板类工装整体展开尺寸下料厚度为a，并设定基准孔；（2）在壁板类工装下陷的上沿位置和下沿位置分别设定开口槽；（3）在成型模胎端部上设定斜面；（4）分别将上沿和下沿的中心V型45°槽的中心线对齐，并加热至500～550℃，加热后在重力的作用下，悬空的壁板类工装自然下沉，完全贴合成型模胎；（6）用焊条填满壁板类工装工艺槽；（7）去应力热处理；（8）数控加工壁板类工装，即下陷成型。该方法能显著提高大型曲面复合材料工装整体钢板的成型的精度和钢板表面流线度，降低工作强度，避免了对机械设备和人员加工能力的依赖，并能建立标准化的成型工艺。
【IPC分类】B23P15/24
【公开号】CN104942554
【申请号】CN201510335536
【发明人】谢大叶, 景智
【申请人】沈阳飞机工业（集团）有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月17日