复合材料平直尾翼双梁盒段整体共固化成型用工装的制作方法

本发明涉及一种整体共固化成型用工装，特别是涉及一种复合材料平直尾翼双梁盒段整体共固化成型用工装。

背景技术：

参照图10-11。文献“专利公告号是CN 203581380 U的中国实用新型专利”公开了一种尾翼安定面整体成型多用途工装，包括上翼面阴模1、下翼面阴模2、前蒙皮成型边条3、后蒙皮成型边条4和后缘组合边条8。尾翼安定面蒙皮5、6成型时，前蒙皮成型边条3和后蒙皮成型边条4分别安装在上翼面阴模1和下翼面阴模2的前部和后部；尾翼安定面整体成型时，拆除前蒙皮成型边条3和后蒙皮成型边条4，固定安装后缘组合边条8在下翼面阴模2后部，将蒙皮5、6与骨架7粘接后的尾翼安定面放入下翼面阴模2的型腔内，上翼面阴模1和下翼面阴模2对接合模。

以弦平面为工艺分离面，尾翼安定面部件分两次成型，一方面造成复合材料铺层在尾翼安定面前缘位置处纤维断裂，无法保证了铺层完整性；另一方面上下蒙皮间及其与梁体二次成型时使用的胶会大大增加部件的结构重量，且上下蒙皮的胶接结构强度会直接影响整个部件的结构强度，后续需在部件前缘位置铺贴加强布，造成翼型前缘变厚，翼型精度降低。

技术实现要素：

为了克服现有整体共固化成型用工装成型的平直尾翼精度差的不足，本发明提供一种复合材料平直尾翼双梁盒段整体共固化成型用工装。该工装包括上壁板、下壁板、前梁、后梁、上壁板后段模具、上壁板前缘段模具、下壁板模具、前梁模具、后梁模具、梁定位器、紧固器、脱模器和端部限位器。所述前梁模具用于预成型前梁，所述后梁模具用于预成型后梁。上壁板后段模具用于预成型上壁板后段。所述上壁板前缘段模具和下壁板模具用于预成型下壁板和上壁板的前缘段。本发明根据前梁平面，由上壁板前缘段模具和上壁板后段模具构成上壁板模具，取消平直尾翼双梁盒段工艺分离面，使平直尾翼双梁盒段一次共固化成型，既保证了平直尾翼双梁盒段铺层的完整性，又提高了平直尾翼双梁盒段的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合材料平直尾翼双梁盒段整体共固化成型用工装，其特点是包括上壁板9、下壁板10、前梁11、后梁12、上壁板后段模具13、上壁板前缘段模具14、下壁板模具15、前梁模具16、后梁模具17、梁定位器18、紧固器19、脱模器20和端部限位器21。所述前梁模具16用于预成型前梁11，所述后梁模具17用于预成型后梁12。前、后梁模具16、17外形截面尺寸与前、后梁11、12内形尺寸一致，前、后梁模具16、17两端有相互垂直的螺纹孔，安装螺栓后分别用于紧固及移动前、后梁11、12。所述上壁板前缘段模具14、上壁板后段模具13构成上壁板模具。以弦平面为基准，模具分为上壁板模具和下壁板模具15两大部分，以前梁平面及E、G、H面组成的分模面，上壁板模具分为上壁板前缘段模具14和上壁板后段模具13。上壁板后段模具13用于预成型上壁板9后段。上壁板前缘段模具14、上壁板后段模具13内形截面尺寸与上壁板9翼型外形尺寸一致，上壁板9口盖凹槽处与上壁板后段模具13相应处有凸台。上壁板后段模具13与上壁板前缘段模具14、下壁板模具15四周配合面采用梯形导向。上壁板后段模具13后部以D、F、I面组成分模面进行加工。上壁板后段模具13两侧有螺纹孔，螺纹孔心连线与上壁板后段模具13重心。所述下壁板模具15内形截面尺寸与下壁板10翼型外形尺寸一致，精度为-0.10～0mm，下壁板模具15后部以D、F、I面组成分模面，I面对接间隙为0.5～1mm，D、F面对接间隙为0～0.10mm。下壁板模具15长度和宽度方向尺寸首先满足上壁板前缘段模具14、上壁板后段模具13的安装及导向需求，再满足成型复合材料抽真空密封需求。下壁板模具15两侧设计有平台，用于固定梁定位器18，下壁板模具15上所有孔均为盲孔。所述上壁板前缘段模具14和下壁板模具15通过销钉孔组装，并利用螺钉进行紧固，用于预成型下壁板10和上壁板9前缘段。所述梁定位器18由底座和立柱组成，通过定位销和螺栓安装在下壁板模具15上。紧固器19、脱模器20、端部限位器21安装在梁定位器18上。梁定位器18的立柱上通过紧固器19的孔直径比紧固器19直径大1mm，两个端部限位器21间距离比前、后梁模具16、17长度大0～1mm。

本发明的有益效果是：该工装包括上壁板、下壁板、前梁、后梁、上壁板后段模具、上壁板前缘段模具、下壁板模具、前梁模具、后梁模具、梁定位器、紧固器、脱模器和端部限位器。所述前梁模具用于预成型前梁，所述后梁模具用于预成型后梁。上壁板后段模具用于预成型上壁板后段。所述上壁板前缘段模具和下壁板模具用于预成型下壁板和上壁板的前缘段。本发明根据前梁平面，由上壁板前缘段模具和上壁板后段模具构成上壁板模具，取消平直尾翼双梁盒段工艺分离面，使平直尾翼双梁盒段一次共固化成型，既保证了平直尾翼双梁盒段铺层的完整性，又提高了平直尾翼双梁盒段的精度。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是某无人机平直尾翼结构的轴测图。

图2是本发明复合材料平直尾翼双梁盒段整体共固化成型用工装的轴测图。

图3是图1中前梁的剖视图；

图4是图1中下壁板和上壁板前缘段组合的剖视图；

图5是图1中上壁板后段的轴测图；

图6是图1中前梁和后梁在下壁板模具上定位、紧固的剖视图；

图7是图6的A-A剖视图；

图8是图1中前梁和后梁在下壁板模具上安装的剖视图；

图9是本发明复合材料平直尾翼双梁盒段整体共固化成型用工装合模后的剖视图。

图10是背景技术中蒙皮成型结构示意图。

图11是背景技术中蒙皮与骨架粘接成型结构示意图。

图中，1-上翼面阴模，2-下翼面阴模，3-前蒙皮成型边条，4-后蒙皮成型边条，5、6-蒙皮，7-骨架，8-后缘组合边条，9-上壁板，10-下壁板，11-前梁，12-后梁，13-上壁板后段模具，14-上壁板前缘段模具，15-下壁板模具，16-前梁模具，17-后梁模具，18-梁定位器，19-紧固器，20-脱模器，21-端部限位器。

具体实施方式

以下实施例参照图1～9。

本实施例以表1各项为参数目标进行设计：

表1主要参数表

本实施例中模具原材料为Q235，定位、紧固件选用国家标准。

(1)前、后梁模具16、17结构设计：前梁模具16用于预成型前梁11，所述后梁模具17用于预成型后梁12。前、后梁模具16、17外形截面尺寸与前、后梁11、12内形尺寸一致，精度为-0.10～0mm，长度方向单边比产品长130mm，前、后梁模具16、17两端有相互垂直的螺纹孔，安装螺栓后分别用于紧固及移动前、后梁11、12。

(2)上壁板前缘段模具14、上壁板后段模具13结构设计：以弦平面为基准，将模具分为上壁板模具和下壁板模具15两大部分，再以前梁平面及E、G、H面组成的分模面，将上壁板模具分为上壁板前缘段模具14和上壁板后段模具13，H面对接间隙为0.5～1mm，其余面对接间隙为0～0.10mm。上壁板后段模具13用于预成型产品上壁板9后段。上壁板前缘段模具14、上壁板后段模具13内形截面尺寸与上壁板9翼型外形尺寸一致，上壁板9口盖凹槽处在上壁板后段模具13上有相应凸台，型面精度为-0.10～0mm。上壁板后段模具13与上壁板前缘段模具14、下壁板模具15四周配合面采用梯形导向，对接间隙为0～0.10mm，其长度、宽度方向尺寸满足成型复合材料抽真空密封需求即可，本实施例为减轻模具重量及节省制造成本，仅比产品长50mm。上壁板后段模具13后部以D、F、I面组成分模面，进行加工。上壁板后段模具13两侧钻制M12螺纹孔，孔心连线与上壁板后段模具13重心，以方便其翻转及起吊搬运。

(3)下壁板模具15结构设计：下壁板模具15内形截面尺寸与下壁板10翼型外形尺寸一致，精度为-0.10～0mm，下壁板模具15后部以D、F、I面组成分模面，I面对接间隙为0.5～1mm，D、F面对接间隙为0～0.10mm。长度、宽度方向尺寸首先满足上壁板前缘段模具14、上壁板后段模具13的安装及导向需求，再满足成型复合材料抽真空密封需求即可。下壁板模具15两侧设计有平台，用于固定梁定位器18，平台的尺寸比定位器尺寸大，以满足成型复合材料抽真空密封需求。下壁板模具15上所有孔均为盲孔。

(4)参照图4，上壁板前缘段模具14和下壁板模具15通过销钉孔进行组装，并利用螺钉进行紧固，用于预成型产品下壁板10和上壁板9前缘段。

(5)梁定位器18结构设计：根据前、后梁模具16、17的位置，在下壁板模具15两侧平台上设计梁定位器18，梁定位器18由底座、立柱组成，通过定位销和螺栓安装在下壁板模具15上。紧固器19、脱模器20、端部限位器21安装在梁定位器18上。设计时注意梁定位器18立柱上通过紧固器19的孔直径比紧固器19直径大1mm，两个端部限位器21间距离比前、后梁模具16、17长度大0～1mm。

(6)数据分析及处理：根据上壁板前缘段模具14、上壁板后段模具13、下壁板模具15、前梁模具16、后梁模具17的三坐标测量结果，分析前梁模具16、后梁模具17与上壁板后段模具13、下壁板模具15的间隙，反馈到复合材料成型工艺，设计铺层方案，精确控制胶结厚度。

(7)模具使用方法：

a.前、后梁模具16、17在下壁板模具15上的定位、安装：由于前、后梁模具16、17及下壁板模具15上已铺贴好产品前梁11、后梁12、下壁板10，所有产品仅经过抽真空处理，仍然处于未固化状态，非常容易产生剥离、分层现象，因此安装定位必须准确、可靠，一次成功，采用常规的销钉定位法容易产生缺陷，且操作难度较大。此处采用组合定位法，以后梁模具17为例，将铺贴好后梁12的模具紧靠梁定位器18的B面、端部限位器21的C面，平稳放置后，利用紧固器19进行紧固，注意此时不安装脱模器20。

b.上壁板后段模具13在上壁板前缘段模具14和下壁板模具15组合模具上的定位、安装：参照图9，此时所有模具上已铺贴好产品，产品仅经过抽真空处理，仍然处于未固化状态，非常容易产生剥离、分层现象，因此安装定位必须准确、可靠，一次成功。行车吊起上壁板后段模具13两侧螺纹孔处安装的销轴进行翻转，然后采用组合定位法，将铺贴好上壁板9的上壁板后段模具13利用上壁板前缘段模具14的E面、下壁板模具15的D面进行导向，利用上壁板前缘段模具14的G面、下壁板模具15的F面进行限位，平稳放置后，利用螺栓进行紧固，再拆掉端部限位器21，以方便后续抽真空。

c.固化：按热压罐成形工艺要求进行。

d.脱模：固化完成后，卸掉前后梁的紧固器19，安装脱模器20将前、后梁模具16、17从固化后的前梁11、后梁12一侧拔出来，然后卸掉上壁板后段模具13、上壁板前缘段模具14，将平直尾翼部件从下壁板模具15上脱模。

采用本发明的工装成型的复合材料平直尾翼双梁盒段，工艺过程简单，产品精度高，重量轻，重复性好，梁的位置胶接质量等能得到有效保证。