专利名称：机身框架与蒙皮一次性固化成型方法
技术领域：
本发明涉及飞机制造技术，具体涉及一种机身框架与蒙皮固化成型技术。
(二)
背景技术：
传统机身成型工艺主要是先组装金属框架，即隔框、纵梁、纵桁，而后在金属框架上铆 装金属蒙皮，这样机身将有上千甚至上万个零件组成，生产工序复杂，生产周期长且重量大， 耐腐蚀能力差。
(三)
发明内容
木发明的目的在于提供一种零件数量减少90%以上，重量减少50%，生产周期缩短70%， 成本降低30%，抗腐蚀、抗疲劳能力提高两倍以上，安全系数高的机身框架与蒙皮一次性固 化成型方法。
本发明的目的是这样实现的它全部采用内置可拆卸分组模具，模具在纵向由隔框分隔 开，两个隔框之间为一组，各模具组通过支架与中心轨道相连并可沿滑轨移动；在所有纵梁/ 长桁纤维、隔框处设置有与框架外形相一致的凹槽，成形时在凹槽内铺设纤维，先铺设纵梁/ 长桁纤维，纤维铺设方向与机身纵向成0度角，纵梁/长桁纤维铺设完成后铺设隔框腹板纤维， 纤维铺设方向在横向上与水平成45度角；合并模具组，把隔框合金腹板定位夹紧，利用缠绕 法铺设隔框内外翼板纤维，最后用缠绕法铺设蒙皮纤维；框架外置真空膜，采用真空膜压法 注脂成形。
本发明还有这样一些技术特征
1、 所述的机身隔框为"I"形金属板与纤维复合材料组合体腹板的"工"字形结构；
2、 所述的长桁或纵桁为"T"字形截面纯复合材料结构；
3、 所述的真空膜压法注脂成形时根据纤维树脂基体复合工艺要求利用电子柬加热或在 高温炉中加热或常温固化技术实现框架与蒙皮一次性固化成形
4、 所述的机身上窗口等所有开口框与蒙皮同时翻边铺设纤维一次性固化成形。 本发明方法与空客A350、波音B787的机身成型工艺也有较大区别。A350是先在分段机
身的内成型模具上铺设内蒙皮纤维，成形之后在内蒙皮外侧胶接组装金属框架，最后在框架
外侧胶接或铆接外蒙皮。B787是先在分段机身的内成模具上铺设内蒙皮纤维，之后在内蒙皮
纤维上铺设纵向、横向的框架纤维，以上固化成型后，再在框架外侧二次胶接外蒙皮，A350
缺点是零件数量还是相对较多，重量较大；B787虽然数量大大减少，但为提高框架抗剪能力，
纤维用量必然加大，因而重量相对较高，成木也相对提高。 本发明的机身成型工艺有以下特点首先在框架用料上，受力隔框为'T'形金属板(主要 是钛合金、铝合金)与纤维复合材料(碳纤维复合材料、E—一玻璃纤维或芳纶纤维复合材料) 的组合体；长桁或纵梁为纯纤维复合材料。受力隔框中的金属板为"工"字形隔框的腹板材料 之一，提高了隔框的抗剪能力，这对于类似地效飞机的中单翼飞机、翼身相融飞机尤为重要， 这样机翼梁可以和机身隔框相对接，取消中央翼盒，保证了机身使用空间。这对于其他飞机 也有极高的抗坠毁能力。其次，在形成方法上也有很大不同，我们采用可拆卸分组内成形模 具，隔框和隔框之间为一组模具，形成便于向内可拆卸的几块，每一组模具可在中心滑轨上 滑动；在机身内成形模具上于纵梁、长桁、隔框位置设置了这些框架成形所需的凹槽，先把 各组模具分开，在凹槽内铺设纵梁、长桁框架纤维，四槽铺平后再铺设隔框腹板纤维，最后 合并模具铺设隔框的内外翼板纤维；框架纤维铺设完成后统一铺设蒙皮纤维；外置真空膜即 阳膜，采用真空袋压模法注脂成形，采用人们常用的电子束加热固化或卨温炉中加热固化， 进而实现框架与蒙皮一次性固化成形。成形后各组模具可以分别拆下取出。
本发明工艺同A350工艺相比，改金属纵梁、纵桁为全复合材料，而隔框为金属与复合 材料组合体，各发挥其长。因此重量轻、运营成本低。本发明工艺同B787相比，隔框腹板 采用了抗剪力强的'T'形金属板，因此不但纤维用量减少，也增加其抗坠毁、抗雷击能力，因 此运普成本降低、更安全。通过釆用上述工艺制造的飞机与釆用传统工艺制造的飞机相比， 零件数量减少90%以上，重量减少50%，生产周期缩短70%，成本降低30%，抗腐蚀、抗疲 劳能力提高两倍以上，因而提高了安全系数，降低了运营成本。
(四)
图1为具体实施方式
部分机身成形所需的内成形组合模具与"I"金属板示意图2是各组模具安装和拆卸过程示意图3是框架纤维铺设顺序示意图4是模具合并后铺设隔框内外翼板纤维示意图5是铺设蒙皮纤维示意图6为成形机身侧视图
图7为A-A剖面；
图8为B-B剖面旋转示意图。
图9为取出模具后的部分机身示意图。
(五) 具休实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一 歩的说明
结合附图，图l-9为等截面机身、变截面机身和机身端部成型原理。图1为部分机身成
形所需的内成形组合模具与"r金属板示意图，图中，i为前组模具左右侧隔框成形模具，2
为模具支架，3为模具中心滑轨，4为连接上下隔框成形模具与左右侧成形模具的螺栓，5为 连接模具支架与模具之间的螺栓，6为内侧带搭接突缘的上下隔框成形模具，7为等截面机身 隔框腹板纤维凹槽，8为等截面机身隔框'T，形金属板腹板，9为中组模具带搭接突缘的上下 模具，10为中组模具左右侧成形模具，11为中组模具后隔框上下成形模具，12为变截面机 身隔框'T'形金属板腹板，13为端组模具带搭接突缘的上下模具，14为端组模具左右侧模具， 15为端组模具端头成形模具与模具中心滑轨3为一体，16为中组模具前隔框上下成形模具， 17为中组模具前隔框左右成形模具，18为中组模具后隔框左右成形模具，19为端组模具前 隔框上下外成形模具，20为端组模具前隔框左右侧成形模具，21为纵梁或长桁成形所需的凹 槽。
图2是备组模具安装和拆卸过程，其中，22为中组模具上下成形模具支架；23为中组模 具左右成形模具支架；24为模具前后连接螺栓；25为中间模具之间的连接螺栓；26为端组 模具前框上下内成形模具；27为端组模具上下成形模具支架；28为端组模具左右成形模具支
水o
图3是框架纤维铺设顺序，其中29， 30为等截面机身隔框腹板纤维；31为长桁纤维； 32、 33为变截面机身隔框腹板纤维。
图4是模具合并后铺设隔框内外翼板纤维，其中，34为等截面机身隔框翼板纤维；35为 变截面机身隔框翼板纤维。
图5是铺设蒙皮纤维，其中36为蒙皮纤维；37为端组模具前框左右内成形模具(仅水 上飞机有此凹槽，以减少水的阻力)
图6为成形机身侧视图。
图7为A-A剖面，从图中可以发现拆下中组模具带搭接突缘的上下模具9后就可以拆下 中组模具左右侧成形模具10。
图8为B-B剖面旋转，从图中可以发现，等截面机身隔框成形模具在中问模具取下后先 在水平方向串位，之后沿径向向中间移动上下模具就可以取出；变截面机身隔框成形模具在 中间模具取下后，先水平移动端组模具前框左右内成形模具37或端组模具前框上下内成形模 具26，之后沿径向向中间移动取出，之后沿径向向中间移动端组模具前隔框左右外成形模具 20或端组模具前隔框上下外成形模具19并取出。
图9为取出模具后的部分机身。
1、同时组装前组模具、中组模具、端组模具(相接处模块间加耐高温弹性胶垫，便于模 具取出)。
(1) 组装前组模具，把前组模具左右侧隔框成形模具1搭接在内侧带搭接突缘的上下隔 框成形模具6的内侧突缘上用螺栓连接成完整的环体(结合图1);
(2) 组装中组模具，把中组模具左右侧成形模具10搭接在中组模具带搭接突缘的上下 模具9的内侧突缘上用螺栓连接成完整的环休，把中组模具前隔框左右成形模具17、中组模 具后隔框左右成形模具18搭接在中组模具左右侧成形模具10的突缘上并用螺栓连接，把中 组模具后隔框上下成形模具11、中组模具前隔框上下成形模具16搭接在中组模具带搭接突 缘的上下模具9的内侧突缘上并用螺栓连接(结合图1-2)，这样，中间模具由12块模具组成 完整的环体；
(3) 组装端组模具，把端组模具左右侧模具14搭接在端组模具带搭接突缘的上下模具 13的内侧突缘上用螺栓连接成完整的环体，把端组模具前隔框上下外成形模具19、端组模具 前柩上下内成形模具26搭接在端组模具带搭接突缘的上下模具13的内侧突缘上并用螺栓连 接，把端组模具前隔框左右外成形模具20及其对应的甜隔框左右侧内成形模具37接在端组 模具左右侧模具14的内侧突缘上并用螺栓连接，把这组模具通过端组模具上下成形模具支架 27、端组模具左右成形模具支架28固定在模具中心滑轨3上并与端组模具端头成形模具15 组合在.起形成端组模具(结合图1-2);
(4) 把等截面机身隔框"r形金属板腹板8、变截曲-机身隔框"r形金属板腹板12及前组
模具、中组模具按图1的顺序利用支架套装在模具中心滑轨3上，并留有一定的间距以方便 铺设隔框腹板纤维。
2、 铀设框架纤维
(1) 分别在模具组长桁凹槽内铺设fe桁纤维，铺设方向与机身纵向成O度角；
(2) 上述凹槽内的纤维铺设完成后，铺设隔框腹板纤维，纤维铺设方向与横向水平成45
度角；
(3) 合并模具，夹紧定位8、 12;
(4) 铺设隔框内外翼板板纤维，來用缠绕法铺设。
3、 铺设蒙皮纤维，采用缠绕法铺设。
4、 外置真空膜注脂吸真空。
5、 利用仪器检查内部气孔缺陷。
6、 振动排除缺陷，对于水上飞机，在机身下侧压制横向减阻凹槽。
7、 加热固化。
8、 拆卸模具，按如下'顺序拆卸模具内侧带搭接突缘的上下隔框成形模具6-前组模具 左右侧隔框成形模具1--中组模具带搭接突缘的上下模具9--中组模具左右侧成形模具IO-中组模具后隔框上下成形模具ll--中组模具前隔框上下成形模具16-中组模具前隔框左右成形 模具17—中组模具后隔框左右成形模具18-端组模具带搭接突缘的上下模具13—端组模具左 右侧模具14-端组模具前框上下内成形模具26-端组模具前隔框上下外成形模具19-端组模 具前隔框左右外成形模具20对应的前隔框左右侧内成形模具37-端组模具前隔框左右外成形 模具20—端组模具端头成形模具15 (模具中心滑轨3与其一体)。 9、修补表面缺陷，完成整体机身。
权利要求
1、一种机身框架与蒙皮一次性固化成型方法，其特征在于它全部采用内置可拆卸分组模具，模具在纵向由隔框分隔开，两个隔框之间为一组，各模具组通过支架与中心轨道相连并可沿滑轨移动；在所有纵梁/长桁纤维、隔框处设置有与框架外形相一致的凹槽，成形时在凹槽内铺设纤维，先铺设纵梁/长桁纤维，纤维铺设方向与机身纵向成0度角，纵梁/长桁纤维铺设完成后铺设隔框腹板纤维，纤维铺设方向在横向上与水平成45度角；合并模具组，把隔框合金腹板定位夹紧，利用缠绕法铺设隔框内外翼板纤维，最后用缠绕法铺设蒙皮纤维；框架外置真空膜，采用真空膜压法注脂成形。
2、 根据权利要求1所述的机身框架与蒙皮一次性固化成型方法，其特征在于所述的机身隔框 为"I"形金属板与纤维复合材料组合体腹板的"工"字形结构。
3、 根据权利要求2所述的机身框架与蒙皮一次性固化成型方法，其特征在于所述的长桁或纵 桁为"T"字形截面纯复合材料结构。
4、 根据权利要求3所述的机身框架与蒙皮一次性固化成型方法，其特征在于所述的真空膜压 法注脂成形时根据纤维树脂基体复合工艺要求利用电子束加热或在高温炉中加热或常温 固化技术实现框架与蒙皮一次性固化成形。
5、 根据权利耍求4所述的机身框架与蒙皮一次性固化成型方法，其特征在于所述的机身上窗 口等所有丌口框与蒙皮同时翻边铺设纤维一次性固化成形。
全文摘要
本发明提供了一种机身框架与蒙皮一次性固化成型方法。框架采用内置可拆卸分组模具，模具在纵向由隔框分隔开，两个隔框之间为一组，各模具组通过支架与中心轨道相连并可沿滑轨移动；在所有纵梁/长桁纤维、隔框处设置有与框架外形相一致的凹槽，成形时在凹槽内铺设纤维；合并模具组，把隔框合金腹板定位夹紧，利用缠绕法铺设隔框内外翼板纤维，最后用缠绕法铺设蒙皮纤维；框架外置真空膜，采用真空膜压法注脂成形。本发明机身框架与蒙皮零件数量减少90％以上，重量减少50％，生产周期缩短70％，成本降低30％，抗腐蚀、抗疲劳能力提高两倍以上，安全系数高。
文档编号B64C1/00GK101342941SQ20081013697
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月21日 优先权日2008年8月21日
发明者马献林 申请人:马献林