复合材料“工”形长桁壁板结构成型工装的制作方法

本实用新型涉及航空技术领域，特别涉及一种复合材料“工”形长桁壁板结构成型工装。

背景技术：

随着技术的发展，复合材料在飞机结构中占比是评价飞机先进性的重要指标，目前国内由于设计与工艺的落后，导致制造效率低下，材料损耗率高，复合材料制品加工量大、成本高昂的缺点。在复合材料翼面壁板中，有不少结构形式为“工”形长桁加蒙皮的结构形式，如图1所示。

现有的“工”形长桁加蒙皮的结构工艺具有如下缺点：

1、采用现有“工”形设计方案，上下凸缘均需预留足够的余量满足制造边界的加工要求；

2、由于现有的民机翼面结构均大量采用T800级的碳纤维复合材料，对于“工”形长桁，机加工效率低且复杂，严重影响复合材料翼面结构翼盒的制造效率，且在加工及转运过程中容易产生磕伤或进刀量过大导致分层，降低产品的合格率；

3、现有工艺采用手工铺贴成型，其成型效率低、复合材料损耗率高。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种复合材料“工”形长桁壁板结构成型工装，可大大提高复合材料“工”形长桁壁板的制造效率，降低复合材料的损耗率。

本实用新型一种复合材料“工”形长桁壁板结构成型工装，用于飞机长桁加蒙皮结构的制备，包括左夹持件、左成型模具、左成型滚轮、右夹持件、右成型模具、右成型滚轮；

所述左成型模具、右成型模具均具有第一面、第二面、第三面；所述左成型模具的第一面与所述左夹持件的顶面之间形成复合材料的夹持空间；所述右成型模具的第一面与所述右夹持件的顶面之间形成复合材料的夹持空间；

所述左成型滚轮能沿所述左成型模具的第二面、第三面顺序滚动；所述右成型滚轮能沿所述右成型模具的第二面、第三面顺序滚动；

所述左成型模具、所述右成型模具能相互靠近或远离；

所述左夹持件能沿所述左成型模具的第一面水平移动；所述右夹持件能沿所述右成型模具的第一面水平移动。

进一步的，所述左夹持件、左成型模具、右夹持件、右成型模具均由电机或气缸或液压缸驱动。

进一步的，所述左成型模具、右成型模具的移动均通过轨道实现。

进一步的，所述左成型滚轮、右成型滚轮均通过行走装置移动。

进一步的，所述左夹持件、左成型模具、右夹持件、右成型模具均设置在同一基座体上。

本实用新型的有益效果为：提供了一种包括左、右模具，左、右夹持件，成型滚轮的成型工装，解决了复合材料“工”形长桁的自动化成型，能够快速实现净边界长桁的制备，提高了长桁成型的生产效率；使用本实用新型可通过自动铺带或者手工铺贴为平板，然后采用预成型的方式，其中两个“C”形随形以及每层不同的R角，从而出现与蒙皮接触区域形成自然渐变区，减少了复合材料“工”形长桁凸缘机加工工作量，降低材料损耗，提高了生产效率；相比于原有方案增加了左右“C”形凸缘至蒙皮的过渡区，增加了长桁的承载力的同时，减少了长桁的加工量。

附图说明

图1所示为现有技术典型“工”形长桁及蒙皮剖面示意图。

图2所示为本实用新型实施例中制得的“工”形长桁壁板剖面结构示意图。

图3所示为“工”形长桁成型（初始平板）示意图。

图4所示为“工”形长桁成型（左、右C形层成型）示意图。

图5所示为“工”形长桁成型（夹持件沿第一面脱离左、右C形层）示意图。

图6所示为“工”形长桁成型（安装长桁上凸缘层、长桁底边插层）示意图。

图7所示为“工”形长桁成型（安装蒙皮）示意图。

其中：1-长桁上凸缘层；2-长桁左C形层；3-长桁右C形层；4-长桁底边插层；5-上捻子条；6-下捻子条；7-蒙皮；8-左成型滚轮；9-左成型模具；10-左夹持件；11-右成型滚轮；12-右成型模具；13-右夹持件；14-长桁；15-长桁；16-第一面；17-第二面；18-第三面；21-固化后变形长桁左C形层凸缘边缘；31-固化后变形长桁右C形层凸缘边缘；41-预成型插入层左凸缘边缘；42-预成型插入层左凸缘边缘；211-预成型插入层左凸缘边缘；311-预成型后长桁右C形层凸缘边缘；141-长桁右侧凸缘边缘；142-长桁左侧凸缘边缘。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图2-6所示，本实用新型实施例一种复合材料“工”形长桁壁板结构成型工装，用于飞机长桁加蒙皮结构的制备，包括左夹持件10、左成型模具9、左成型滚轮8、右夹持件13、右成型模具12、右成型滚轮11；所述左成型模具9、右成型模具12均具有第一面16、第二面17、第三面18；所述左成型模具9的第一面16与所述左夹持件10的顶面之间形成复合材料的夹持空间；所述右成型模具12的第一面16与所述右夹持件13的顶面之间形成复合材料的夹持空间；所述左成型滚轮8能沿所述左成型模具9的第二面17、第三面18顺序滚动；所述右成型滚轮11能沿所述右成型模具12的第二面17、第三面18顺序滚动；所述左成型模具9、所述右成型模具12能相互靠近或远离；所述左夹持件10能沿所述左成型模具9的第一面16水平移动；所述右夹持件13能沿所述右成型模具12的第一面16水平移动。

本实用新型限定了各组成部件的位置关系及相互运动关系，具体实现可采取多种方式：

在一个实施例中，所述左夹持件10、左成型模具9、右夹持件13、右成型模具12均由电机或气缸或液压缸驱动。

在一个实施例中，所述左成型模具9、右成型模具12的移动均通过轨道实现。

在一个实施例中，所述左成型滚轮8、右成型滚轮11均通过行走装置移动。

优选的，所述左夹持件10、左成型模具9、右夹持件13、右成型模具12均设置在同一基座体上。

使用本实用新型进行复合材料“工”形长桁壁板结构成型的方法，包括如下步骤：

步骤一、复合材料铺成第一平板、第二平板；

步骤二、左夹持件10顶面与左成型模具9第一面16共同夹持所述第一平板一端；右夹持件13顶面与右成型模具12第一面16共同夹持所述第二平板一端；

步骤三、左成型滚轮8沿所述左成型模具9的第二面17、第三面18顺序滚动，将所述第一平板成型为长桁左C形层2；右成型滚轮11沿所述右成型模具12的第二面17、第三面18顺序滚动，将所述第二平板成型为长桁右C形层3；

步骤四、所述左成型模具9、右成型模具12相互靠近至所述长桁左C形层2、长桁右C形层3接触；

步骤五、所述左夹持件10顶面相对于所述左成型模具9平移，与所述长桁左C形层2脱离。

步骤五、在所述长桁左C形层2、长桁右C形层3的连接处分别安装上捻子条5、下捻子条6；

步骤六、在所述长桁左C形层2、长桁右C形层3上安装长桁上凸缘层1、长桁底边插层4；

步骤七、将蒙皮7与若干个长桁的长桁底边插层4连接，即得。

优选的，步骤一中，复合材料通过自动铺带或手工铺贴为平板。

步骤三中，在所述左成型滚轮8沿所述左成型模具9的第三面18滚动成型长桁左C形层2时，在长桁左C形层2末端形成渐变区；在所述右成型滚轮11沿所述右成型模具12的第三面18滚动成型长桁右C形层3时，在长桁右C形层3末端形成渐变区。

步骤三中，所述左成型滚轮8、右成型滚轮11同步滚动或不同步滚动。

本实用新型提供了一种包括左、右模具，左、右夹持件，成型滚轮的成型工装，解决了复合材料“工”形长桁的自动化成型，能够快速实现净边界长桁的制备，提高了长桁成型的生产效率；使用本实用新型成型工装通过自动铺带或者手工铺贴为平板，然后采用预成型的方式，其中两个“C”形随形以及每层不同的R角（如图2所示），从而出现与蒙皮接触区域形成自然渐变区，减少了复合材料“工”形长桁凸缘机加工工作量，降低材料损耗，提高了生产效率；相比于原有方案增加了左右“C”形凸缘至蒙皮的过渡区，增加了长桁的承载力的同时，减少了长桁的加工量。

本文虽然已经给出了本实用新型的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。