用于T型长桁的预成型和/或其与壁板的组装定位的模具的制作方法

本实用新型涉及复合材料构件成型和飞行器制造技术领域，尤其设置一种用于T型长桁的预成型和/或其与壁板的组装定位的模具。

背景技术：

复合材料以其比刚度高、可设计性强、易于整体成型等优点，在航空航天领域得到广泛应用。在飞行器领域中，复合材料已经用作机翼蒙皮(即机翼壁板)、机身、水平尾翼、副翼、垂尾、侧壁板、隔框、翼肋和加强筋等主承力构件。其中，以T型长桁作为加强筋的壁板广泛应用于机身主承力结构。

现有技术中，T型长桁的成型方法包括以下步骤:根据T型长桁结构数模分别对两个L型单元进行铺层设计及下料；将预浸料铺层分别层层铺贴在L型铺叠模具上，得到两个L型预浸料铺层；根据固化方法的不同要求(共固化、胶接共固化或二次胶接)，将固化或未固化的两个L型预浸料铺层由L型铺叠模具上取下，对合,并将对合后的两个L型预浸料铺层转移到壁板成型工装,组合封装后固化成型。

上述现有技术的T型长桁的成型方法存在以下问题：

1、在铺层设计及下料的步骤中，由于是分别对两个L型单元进行铺层设计及下料，为了在后续剪裁工艺中保留富余度便于剪裁，因此，在铺层设计及下料的过程中，需要对分别对两个L型单元保留富余度。这就导致存在原材料浪费的问题；

2、在将预浸料铺层铺贴在L型铺叠模具的步骤中，由于L型铺叠模具为直角型材，铺叠过程中难以保证垂直部位的预浸料铺层与模具表面的充分贴合，以及拐角区域的充分压实，特别是拐角区域容易出现褶皱、夹杂及裹气 现象，影响产品质量；

3、在固化过程中，两个L型预浸料铺层由L型铺叠模具上取下后，需要重新定位与组合，精度不易保证，工序长且繁琐。

技术实现要素：

(一)实用新型目的

为了减少铺层下料过程原材料的浪费，同时避免T型长桁预浸料铺层在预成型工装及固化工装之间的转移，降低工装制备成本，简化工艺过程，本实用新型提供一种用于T型长桁的预成型和/或其与壁板的组装定位的模具。

(二)技术方案

根据本实用新型的一方面，提供了一种模具，用于T型长桁的预成型和/或用于T型长桁与壁板的组装定位；所述模具包括：基座和可拆卸的固定在所述基座上的第一模具和第二模具；所述基座，包括底部和位于所述底部上方的凸出部，所述凸出部在水平方向上的宽度小于所述底部在水平方向上的宽度，以使得所述底部的周围侧壁与所述凸出部的周围侧壁之间形成阶梯；第一模具和第二模具包括横向部和竖向部，所述横向部和竖向部形成为L型或大致L型；所述第一模具和第二模具分别对称的扣设在所述凸出部的上表面和侧壁。

进一步，所述的模具，其中，所述第一模具的横向部的端部与所述第二模具的横向部的端部之间具有预定长度的间隙D1；所述第一模具的竖向部的下端与所述基座的底部的上表面之间具有预定长度的间隙D2；所述第二模具的竖向部的下端与所述基座的底部的上表面之间具有预定长度的间隙D3。

进一步，所述的模具，其中，所述第一模具的横向部的端部与所述第二模具的横向部的端部之间的间隙的取值范围为：1mm～5mm；优选的为1mm～3mm；所述第一模具的竖向部的下端与所述基座的底部的上表面之间的距离的取值范围为：1mm～5mm；优选的为1mm～3mm；所述第二模具的竖向部的下端与所述基座的底部的上表面之间的距离的取值范围为：1mm～5mm；优选 的为1mm～3mm。

进一步，所述的模具，其中，所述第一模具和第二模具的内侧壁分别设置有插头，所述凸出部的外表面设置有与所述插头形状位置对应的插孔，所述第一模具和第二模具分别通过将所述插头卡设在所述插孔内实现与所述凸出部的固定。

进一步，所述的模具，其中，所述第一模具和第二模具的竖向部的厚度与所述阶梯的宽度一致，以使得所述竖向部的外侧壁与所述底部的周围侧壁位于同一水平面。

进一步，所述的模具，其中，所述第一模具的拐角处的外侧壁呈圆弧形；所述第二模具的拐角处的外壁呈圆弧形。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1)本实用新型提供的模具在预成型工艺和固化工艺中均能使用，避免预成型及固化采用不同的模具，节约模具成本；

2)在基于Fibersim软件的下料环节中，可以实现将两个L型单元作为整体来进行下料，只需多下出作为整体所需的冗余原料即可，避免了现有技术中分别对两个L型单元分别下料造成的每个L型单元均需要多下的冗余原料，节省了原材料；

3)改善了现有技术中需要对两个L型单元分别铺叠成型的方法，而是先形成一个整体的平面预浸料铺层，再将平面预浸料铺层变形为U型预浸料铺层，再对U型预浸料铺层进行裁切，从而得到两个L型预浸料铺层，简化工艺操作过程且提高工艺精度；

4)在对U型预浸料铺层进行真空封装预压实过程中，引入软模确保整个铺层结构不同角度受压均匀，提高了T型长桁拐角区域成型质量；

5)对U型预浸料铺层进行裁剪得到两个L型预浸料铺层后，继续保持L型预浸料铺层与模具之间的相对位置，将L型预浸料铺层与模具作为整体移动，并利用模具与壁板成型工装的进行定位，提高了定位的精度，避免了传 统方法中将两个L型单元的预浸料铺层由模具取下后需要重新定位与组合，精度不易保证，工序长且繁琐的问题。

附图说明

图1是本实用新型提供的模具的结构示意图。

图2是对U型预浸料铺层进行压实的示意图；

图3是对压实后的U型预浸料铺层进行裁切得到T型预浸料铺层的示意图；

图4是对得到的T型预浸料铺层与壁板的定位的示意图。

附图标记：

10：基座；11：第一模具；12：第二模具；13:插头；14:插孔；

101：底部；102：凸出部；102a:凸出部的上表面；102b:凸出部的侧壁；

111：横向部；112：竖向部；

2：U型预浸料铺层；3：第一密封胶条；4：玻纤织物；5：隔离膜；

6：软膜；7：真空袋；8：第二密封胶条；9：L型预浸料铺层；

91：壁板的预浸料铺层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

图1是本实用新型提供的模具的结构示意图。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的模具用于T型长桁的预成型和/或用于T型长桁与壁板的组装定位。该模具包括：基座10和可拆卸的固定在基座10上的第一模具11和第二模具12。

其中，基座10包括底部101和在底部上表面形成凸起的凸出部102。底 部101与凸出部102可采用注塑的方式一体成型也可以分别成型后采用焊接、粘接或其他连接方式固定连接。

凸出部102在水平方向上的宽度小于底部在水平方向上的宽度，以使得底部101的周围侧壁与凸出部102的周围侧壁之间形成阶梯。或凸出部102的边缘到中心的距离小于底部的边缘到中心的距离，以使得底部101的周围侧壁与凸出部102的周围侧壁之间形成阶梯。

第一模具11和第二模具12形状、大小相同且相互对称，第一模具11和第二模具12均包括横向部111和竖向部112，每个模具的横向部111和竖向部112相互组合形成为L型或大致L型。第一模具11和第二模具12分别对称的扣设在凸出部102的上表面102a和侧壁102b。

其中，第一模具11的横向部111的端部与第二模具12的横向部111的端部之间具有预定长度的间隙D1。第一模具11的竖向部112的下端与基座10的底部的上表面之间具有预定长度的间隙D2。第二模具12的竖向部112的下端与基座10的底部的上表面之间具有预定长度的间隙D3。间隙的设置的目的是为了便于对铺设在模具上的预浸料铺层的裁切。

其中，第一模具11的横向部111的端部与第二模具12的横向部111的端部之间的间隙的取值范围为：1mm～5mm。优选的为1mm～3mm。第一模具11的竖向部112的下端与基座10的底部的上表面之间的距离的取值范围为：1mm～5mm。优选的为1mm～3mm。第二模具12的竖向部112的下端与基座10的底部的上表面之间的距离的取值范围为：1mm～5mm。优选的为1mm～3mm。

其中，第一模具11和第二模具12的内侧壁分别设置有插头13，凸出部102的外表面设置有与插头13形状位置对应的插孔14，第一模具11和第二模具12分别通过将插头13卡设在插孔14内实现与凸出部102的固定。

其中，第一模具11和第二模具12的竖向部112的厚度与阶梯的宽度一致，以使得竖向部112的外侧壁与底部的周围侧壁位于同一水平面。

其中，第一模具11的拐角处的外侧壁呈圆弧形。第二模具12的拐角处的外壁呈圆弧形。

图2是对U型预浸料铺层进行压实的示意图。

如图2所示，本实用新型还提供了一种对U型预浸料铺层进行压实的方法，包括以下步骤：

S1，将平面的预浸料铺层铺设在上述的模具上，形成U型预浸料铺层2。

S2，在第一密封胶条3外围包裹玻纤织物4，并将包裹有玻纤织物4的第一密封胶条3设置在U型预浸料铺层2的周围。

S3，依次在U型预浸料铺层2上逐层铺放孔隔离膜5、软模、玻纤织物4及真空袋7，其中，本步骤中的玻纤织物4与步骤S2中的玻纤织物4形成搭接，以确保真空通道的设置。

S4，在第一密封胶条3的外围，真空袋7与模具的基座10之间，设置第二密封胶条8实现真空袋7封装。

S5，抽真空并预压实直至U型预浸料铺层2与模具密实贴合。

图3是对压实后的U型预浸料铺层2进行裁切得到T型预浸料铺层的示意图。图4是对得到的T型预浸料铺层与壁板的定位的示意图。

如图3-4所示，本实用新型还提供了一种T型预浸料铺层与壁板的定位方法，基于上述对U型预浸料铺层2进行压实的方法形成的U型预浸料铺层2。该方法包括以下步骤：

S6，以间隙D1、间隙D2、间隙D3为切割线对U型预浸料铺层2进行裁剪，得到两个L型预浸料铺层9。参见图3。

S7，保持两个L型预浸料铺层9分别与第一模具11和第二模具12的相对位置不变，将一个L型预浸料铺层9与第一模具11作为整体与基座10脱离，将另一个L型预浸料铺层9和第二模具12作为整体与基座10脱离。

S8，对两个分别带有第一模具11和第二模具12的L型预浸料铺层9进行对合，得到T型预浸料铺层。具体地，将L型预浸料铺层9与第一模具11作为整体与基座10脱离后，作为整体进行旋转，使得L型预浸料铺层9在下，第一模具11在上。另一个L型预浸料铺层9和第二模具12也做相同的旋转操作。将旋转后的L型预浸料铺层9与模具组装对合得到T型预浸料铺层。

S9，通过校准第一模具11、第二模具12与壁板成型工装之间的相对位置，以实现T型预浸料铺层与壁板成型工装的定位。在定位完成后，放置捻子条及壁板的预浸料铺层91，真空封装后进行结构固化。

本实用新型的有益效果是：

1本实用新型提供的模具在预成型工艺和固化工艺中均能使用，避免预成型及固化采用不同的模具，节约模具成本；

2在基于Fibersim软件的下料环节中，可以实现将两个L型单元作为整体来进行下料，只需多下出作为整体所需的冗余原料即可，避免了现有技术中分别对两个L型单元分别下料造成的每个L型单元均需要多下的冗余原料，节省了原材料；

3改善了现有技术中需要对两个L型单元分别铺叠成型的方法，而是先形成一个整体的平面预浸料铺层，再将平面预浸料铺层变形为U型预浸料铺层2，再对U型预浸料铺层2进行裁切，从而得到两个L型预浸料铺层9，简化工艺操作过程且提高工艺精度；

4在对U型预浸料铺层2进行真空封装预压实过程中，引入软模确保整个铺层结构不同角度受压均匀，提高了T型长桁拐角区域成型质量；

5对U型预浸料铺层2进行裁剪得到两个L型预浸料铺层9后，继续保持L型预浸料铺层9与模具之间的相对位置，将L型预浸料铺层9与模具作为整体移动，并利用模具与壁板成型工装的进行定位，提高了定位的精度，避免了传统方法中将两个L型单元的预浸料铺层由模具取下后需要重新定位与组合，精度不易保证，工序长且繁琐的问题。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。