一种“工”字型零件的成型装置和成型方法
【专利摘要】本发明提供了一种“工”字型零件的成型装置和成型方法。成型装置包括“几”型工装主体，定位挡块、非金属压力垫，工装主体置于底层，首先将“工”字型零件的一个“C”型结构部分铺贴在工装主体表面上；然后将定位挡块固定在工装主体两侧耳上，用于铺贴和定位“工”字型零件的上、下缘面；最后将非金属压力垫置于“工”字型零件另一个“C”型结构的凹槽内，用于压紧零件和均匀传递压力。工装结构简单，零件制造成本低：铺贴、固化共用1套工装；固化后脱模方便，不会因脱模损伤零件。
【专利说明】
一种“工”字型零件的成型装置和成型方法
技术领域
[0001]本发明涉及复合材料制造领域，特别是航空飞行器中“工”字型零件的成型装置和方法。
【背景技术】
[0002]由于具有比强度、比模量高，重量轻，耐腐蚀性能好等特点，近年来，复合材料零件在航空、航天、船舶、汽车制造等领域都得到了广泛应用。
[0003]得益于其优异的综合力学性能，“工”字型零件是航空飞行器领域中较为常见的复合材料零件结构形式，具体包括“工”字型加筋壁板，“工”字型长桁，“工”字型梁，“工”字型加强筋，“工”字型肋等。“工”字型零件一般可以细分为6个组成部分(如图1)，包括2个“C”型部分，下缘面，上缘面和2个R区填充物。在零件制造过程中需要单独铺贴各组成部分，并将其精确的装配在一起，压紧贴实。
[0004]为保证其使用性能，对“工”字型零件的轴线度及内部质量均有较为严格的规定。这就要求在制造过程中，必须控制两个“C”型部分的精确定位和准确对合;并且，“工”字型零件的各部分在组合完成后，必须保证其相对位置在制袋和固化过程中恒定，这对成型装置的设计和制造都提出了极为苛刻的要求。
[0005]在复合材料复杂化和大型化趋势中，“工”字型零件在航空飞行器领域中的重要性和使用范围不断增大。大尺寸，变截面，变厚度的“工”字型零件不断增多，设计及用户要求日益严格，因此，一种能够保证“工”字型零件的轴线度，外形尺寸及内部质量，使用简单，可靠，压力传导均匀，脱模方便的成型装置和方法，其重要型不言而喻。
【发明内容】
[0006]为了解决“工”字型零件成型过程中2个“C”型部分的准确对接问题，本发明提供了一种“工”字型零件的成型装置和成型方法。
[0007]—种“工”字型零件的成型装置，包括“几”型工装主体，定位挡块、非金属压力垫，工装主体置于底层，“工”字型零件的一个型结构部分铺贴在工装主体表面上;工装主体两侧耳和定位挡块的相应位置设置有定位孔，定位挡块固定在工装主体两侧耳上，用于铺贴和定位“工”字型零件的上、下缘面;非金属压力垫置于“工”字型零件另一个“C”型结构的凹槽内，用于压紧零件和均匀传递压力。“几”型工装主体和定位挡块，均采用相同的材料制造，具有一致的热膨胀系数。非金属压力垫，其热膨胀系数也与工装主体接近。
[0008]用该“工”字型零件的成型装置进行零件成型的方法包括以下步骤:
[0009]I)在“几”型工装主体，定位挡块上均匀涂敷脱模剂，并烘干；
[0010]2)在“几”型工装主体上表面上沿工装凸台部分型面逐层铺贴“工”字型零件的I个“C"型结构；
[0011]3)在定位挡块上靠近工装一侧表面上逐层铺贴“工”字型零件的上、下缘面；
[0012]4)将定位挡块按定位孔位分别放置在工装主体的两侧；
[0013]5)检查定位挡块与工装主体的间隙，符合要求后固定定位挡块并与工装主体紧密贴合；
[0014]6)分别制作完成“工”字型零件上下缘面部分的R区填充物，
[0015]7)在工装主体与定位挡块组成的凹槽内逐层铺贴“工”字型零件的另一个Y’型结构；
[0016]8)在凹槽内另一个Y’型结构内放置非金属压力垫；
[0017]9)制作真空袋，将组合好的工装与零件整体包覆在真空袋内；
[0018]10)固化成型；
[0019]11)拆除真空袋、非金属压力垫、所有定位件、定位挡块；
[0020]12)将零件脱模，按照零件理论外形加工出合格零件。
[0021]本发明的成型装置具备如下优点:
[0022]I)工装结构简单，零件制造成本低:铺贴、固化共用I套工装；
[0023]2)定位挡块在零件轴线方向位置固定，在垂直于零件轴线方向上能够在一定范围内活动，这样的定位方式能够实现弹性配合。在固化压力下，定位挡块能够与“几”型工装主体紧密贴合在一起，零件内部各铺层间更为致密；
[0024]3) “工”字型零件的2个“C”型结构在同一套工装上成型，工装结构简单，工艺方法简便，配合关系少，避免了 2个型结构的对合操作，零件轴线度精确；
[0025]4)压力垫能够均匀传导固化压力，零件内部贴合紧密，表面光滑；
[0026]5)工装结构简单，固化后脱模方便，不会因脱模损伤零件。
【附图说明】
[0027]图1“工”字型零件结构示意图
[0028]图2“工”字型零件铺层结构示意图
[0029]图3本发明涉及的“工”字型零件的成型装置
[0030]图4零件在工装上的放置示意图
[0031]图中编号说明:1_上缘面;2-C型结构;4-R区填充物;5-下缘面;6-非金属压力垫；7-定位挡块;8-工装主体;9-零件。
【具体实施方式】
[0032]如图3、4所示，一种“工”字型零件的成型装置，包括“几”型工装主体8、定位挡块7、非金属压力垫6ο工装主体8置于底层，“工”字型零件的一个型结构2铺贴在工装主体8表面上;工装主体8两侧耳和定位挡块7的相应位置设置有定位孔，定位挡块7固定在工装主体8两侧耳上，用于铺贴和定位“工”字型零件的上缘面I和下缘面5;非金属压力垫6置于“工”字型零件另一个型结构2的凹槽内，用于压紧零件和均匀传递压力。
[0033]以“工”字型长桁的制造为例，如图1-4所示，具体成型过程如下:
[0034]I)在“几”型工装主体8，定位挡块7上均匀涂敷脱模剂，并烘干；
[0035]2)在“几”型工装主体8上表面上沿工装凸台部分型面逐层铺贴“工”字型零件的I个“C"型结构2;
[0036]3)在定位挡块7上靠近工装一侧表面上逐层铺贴“工”字型零件的上缘面1、下缘面 5；
[0037]4)将定位挡块7按定位孔位分别放置在工装主体8的两侧；
[0038]5)检查定位挡块7与工装主体8的间隙，符合要求后固定定位挡块7并与工装主体8紧密贴合；
[0039]6)分别制作完成“工”字型零件9上缘面1、下缘面5部分的R区填充物4，
[0040]7)在工装主体8与定位挡块7组成的凹槽内逐层铺贴“工”字型零件的另一个“C”型结构2;
[0041]8)在凹槽内另一个“C"型结构2内放置非金属压力垫6;
[0042]9)制作真空袋，将组合好的工装与零件9整体包覆在真空袋内；
[0043]10)固化成型；
[0044]11)拆除真空袋、非金属压力垫6、所有定位件、定位挡块7;
[0045]12)将零件脱模，按照零件理论外形加工出合格零件。
[0046]“几”型工装主体8和定位挡块7，采用相同的材料制造，具有一致的热膨胀系数。非金属压力垫6制造材料可以是硅橡胶等非金属材料，其热膨胀系数与工装主体接近。
[0047]可以用定位销控制定位挡块7的相对位置。“几”型工装主体8上对应的底孔为圆孔，底孔内镶嵌衬套，确保长期使用不变形，定位挡块7上的定位孔为长圆孔，保证定位挡块7能够在一定范围内移动。定位销能够保证定位挡块7在零件轴线方向上位置固定。而在垂直于零件轴线方向上，则能够在一定范围内活动，从而实现弹性配合，“工”字零件9内部的各铺层间更为致密。非金属压力垫6处于自由状态，与零件弹性配合，用于均匀传导压力。
[0048]本装置结构简单，使用方便，解决了成型过程中2个“C”型部分的准确对接问题，装配完成后，各组成部分之间的相对位置在制袋和固化过程中保持恒定，零件轴线度准确，产品的外形尺寸和内部质量均得到了有效控制。固化完成后，脱模方便，能够避免在脱模过程中损伤零件。
【主权项】
1.一种“工”字型零件的成型装置，包括“几”型工装主体，定位挡块、非金属压力垫，所述工装主体置于底层，“工”字型零件的一个型结构铺贴在工装主体表面上;所述工装主体两侧耳和所述定位挡块的相应位置设置有定位孔，所述定位挡块固定在工装主体两侧耳上，用于铺贴和定位“工”字型零件的上、下缘面；非金属压力垫置于“工”字型零件另一个 型结构的凹槽内，用于压紧零件和均匀传递压力。2.根据权利要求1所述的一种“工”字型零件的成型装置，其特征在于所述的“几”型工装主体和定位挡块，采用相同的材料制造，具有一致的热膨胀系数。3.据权利要求1所述的一种“工”字型零件的成型装置，其特征在于所述的非金属压力垫，其热膨胀系数与工装主体接近。4.使用权利要求1所述的“工”字型零件的成型装置进行零件成型的方法包括以下步骤: 1)在“几”型工装主体，定位挡块上均匀涂敷脱模剂，并烘干； 2)在“几”型工装主体上表面上沿工装凸台部分型面逐层铺贴“工”字型零件的I个“C”型结构； 3)在定位挡块上靠近工装一侧表面上逐层铺贴“工”字型零件的上、下缘面； 4)将定位挡块按定位孔位分别放置在工装主体的两侧； 5)检查定位挡块与工装主体的间隙，符合要求后固定定位挡块并与工装主体紧密贴合； 6)分别制作完成“工”字型零件上下缘面部分的R区填充物， 7)在工装主体与定位挡块组成的凹槽内逐层铺贴“工”字型零件的另一个“C”型结构； 8)在凹槽内另一个“C”型结构内放置非金属压力垫； 9)制作真空袋，将组合好的工装与零件整体包覆在真空袋内； 10)固化成型； 11)拆除真空袋、非金属压力垫、所有定位件、定位挡块； 12)将零件脱模，按照零件理论外形加工出合格零件。
【文档编号】B29L31/30GK105881930SQ201610203906
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】闫恩玮, 武彬彬, 王莹
【申请人】中航飞机股份有限公司西安飞机分公司