1.本发明属于航空制造技术领域，具体涉及一种飞机壁板结构长桁翻转工装及共固化成型方法，具体地说，涉及一种飞机复合材料翼面壁板共固化成型过程的长桁翻转工装及共固化成型方法。
背景技术：2.飞机复合材料翼面壁板结构在现代飞机主次承力构件中得到了越来越广泛的应用，常见的复合材料壁板结构通常由壁板蒙皮和不同形状的长桁整体组合而成，可选的长桁构型包括“u”型、“t”型、“工”型等。复合材料热压罐成型过程可以采用的工艺方案包括共固化、共胶接和二次胶接等，其中共固化工艺只需一次的热压罐成本，具有一定的制造成本优势。
3.复合材料壁板结构共固化工艺流程：首先借助长桁铺贴工装得到预成型的长桁铺层，而后将若干个长桁铺层逐一组合定位后，整体翻转180
°
并转移至壁板成型工装上与蒙皮铺层进行二次组合定位，而后进行真空封装并推入热压罐中完成固化成型。与共胶接或二次胶接工艺相比，共固化工艺中长桁铺层先后经历的两次组合定位过程中都为未固化的湿态预浸料，大大增加了长桁轴线及腹板厚度公差控制的技术难度。
4.常见的飞机复合材料翼面壁板成型工装设计主要涉及长桁铺贴工装(预成型过程)及壁板成型工装(整体组合固化过程)。其制备过程中多采用人工将若干个长桁铺层及其铺贴工装的预成型单元逐一组合定位后完成空中180
°
翻转，并进一步与蒙皮铺层完成二次组合定位，上述操作过程存在人工劳动强度大，长桁轴线及腹板厚度超差严重的问题。特别对于大尺寸翼面壁板结构，其长桁铺贴工装具有重量大、转动惯性大的特点，还存在极大的现场操作安全隐患。
技术实现要素：5.为了有效改善现有技术存在的上述工艺质量控制难点及安全隐患，有必要针对飞机翼面复合材料壁板结构，提出一套适用于长桁铺层组合定位及整体翻转过程的飞机壁板结构长桁翻转工装及共固化成型方法。其中长桁翻转工装及配套定位装置具有结构简单、操作方便的特点，能够满足飞机壁板零件共固化成型过程对于工艺稳定性和生产效率的要求。
6.根据本发明技术方案，提供一种飞机壁板结构长桁翻转工装，其特征在于，所述长桁翻转工装用于实现长桁铺层组合定位及整体翻转过程的翻转及定位，并与长桁铺贴工装和壁板成型工装配合实现复合材料壁板结构共固化成型，所述长桁翻转工装包括：
7.翻转平台，所述翻转平台上设有：
8.铺贴工装限位装置，用于长桁铺贴工装转移过程的限位约束；
9.铺贴工装连接装置，用于长桁铺贴工装在所述翻转平台上的连接定位；
10.铺贴工装定位装置，用于长桁铺贴工装两侧端头在所述翻转平台上的定位约束；
11.壁板成型工装对接装置，用于所述翻转平台整体翻转后与壁板成型工装间的对接及定位；
12.第一/第二支架，所述第一/第二支架设置于所述翻转平台两端，分别通过支架连接装置与所述翻转平台连接。
13.进一步地，所述翻转平台包括框架及保持于框架之上的面板，所述铺贴工装限位装置、铺贴工装连接装置、铺贴工装定位装置以及壁板成型工装对接装置设置于所述面板之上。
14.进一步地，所述铺贴工装限位装置包括：
15.长桁侧边定位板，设置于翻转平台的纵向一侧上，用于对相应区域长桁铺贴工装的限位约束；
16.长桁端头定位板，设置于翻转平台的纵向两端上，用于对每根长桁铺贴工装的两端进行限位约束。
17.进一步地，所述铺贴工装连接装置包括：
18.多个长桁连接滑轨，所述长桁连接滑轨近似垂直于长桁铺贴工装方向进行布置，用于多组长桁铺贴工装沿滑轨方向滑动进行长桁整体组合的同时实现长桁铺层厚度公差的精确控制；
19.多个滑轨连接块，设置于所述长桁连接滑轨之上，与长桁铺贴工装底部的连接槽逐一对应，用于长桁铺贴工装在翻转平台上的连接定位。
20.进一步地，所述长桁连接滑轨借助滑轨导向限位块实现其在翻转平台上的定向限位滑动，所述长桁连接滑轨的一端穿过长桁侧边定位板，并在端部设有滑轨锁紧销，用于实现所述长桁连接滑轨与翻转平台之间的连接及脱离。
21.进一步地，当长桁铺贴工装与翻转平台连接定位时，所述滑轨锁紧销处于锁紧状态；当长桁组合完成180
°
翻转后与壁板成型工装对接定位时，所述滑轨锁紧销处于打开状态实现与翻转平台的脱离。
22.进一步地，所述铺贴工装定位装置为多个长桁端头定位销。
23.进一步地，所述长桁铺贴工装底部设置有定位连接槽，且长桁铺贴工装两侧设置有端头定位孔；
24.所述定位连接槽沿长桁纵向分布，并与所述铺贴工装连接装置中的多个滑轨连接块逐一对应连接定位；
25.所述端头定位孔为分布于所述长桁铺贴工装两侧端头的通孔，并与多个所述铺贴工装定位装置中的多个端头定位销逐一对应连接定位。
26.进一步地，所述端头定位孔在所述长桁铺贴工装其中一侧为沿长桁连接滑轨方向的椭圆孔，在所述长桁铺贴工装另外一侧为圆形孔；所述定位连接槽为沿长桁连接滑轨方向的不规则方型槽，用于为所述长桁铺贴工装提供沿长桁连接滑轨方向的移动空间。
27.进一步地，所述壁板成型工装对接装置包括在所述翻转平台上沿长桁纵向布置的若干壁板对接定位销。
28.进一步地，所述壁板成型工装上设置有壁板定位对接结构，所述壁板定位对接结构沿壁板成型工装上长桁纵向布置，并与所述壁板成型工装对接装置的若干壁板对接定位销逐一对应连接定位。
29.进一步地，所述第一/第二支架均安装有旋转轴及减速器。
30.进一步地，所述支架连接装置包括连接轴承及连接法兰。
31.进一步地，所述第一/第二支架的旋转轴与通过连接轴承及连接法兰与所述翻转平台的两端连接。
32.根据本发明的第二方面，提供一种飞机壁板结构共固化成型方法，其特征在于，所述方法采用根据以上任一方面所述的长桁翻转工装实现长桁铺层组合定位及整体翻转过程的翻转及定位，并与长桁铺贴工装和壁板成型工装配合实现复合材料壁板结构共固化成型，所述方法包括：
33.1)预浸料在长桁铺贴工装上预成型为长桁铺层毛坯；
34.2)将长桁铺贴工装及其所带有的长桁铺层毛坯共同构成的长桁铺层组合转移至长桁翻转工装上，通过铺贴工装限位装置、铺贴工装连接装置、铺贴工装定位装置实现多个长桁铺层的整体组合和铺层厚度控制，以及长桁铺贴工装与长桁翻转工装间整体定位；
35.3)利用翻转工装实现长桁铺层毛坯及长桁铺贴工装组合的空中翻转180
°
，通过壁板成型工装对接装置实现与壁板成型工装的整体定位对接；
36.4)借助铺贴工装连接装置中滑轨锁紧销和铺贴工装定位装置中端头定位销分别完成长桁铺贴工装主体以及长桁铺贴工装两侧端头与翻转平台间的整体脱离；
37.5)利用辅助材料完成壁板真空封装，推入热压罐升温固化。
38.本发明的有益效果：本发明提出的飞机壁板结构长桁翻转工装及其共固化成型方法可以适用于“u”型、“t”型、“工”型等不同构型长桁壁板结构的共固化成型过程，其中长桁翻转工装及其对应长桁铺贴限位装置、长桁铺贴工装连接装置、长桁铺贴工装定位装置及壁板成型工装对接装置的设计可以在长桁铺贴工装及壁板成型工装主体结构不变的情况下解决现有技术中长桁翻转过程存在的工艺质量控制难点及操作安全隐患，可以极大降低操作工人的劳动强度，具有结构简单、操作方便且长桁定位准确的特点，能够满足飞机壁板复合材料零件共固化成型过程对于工艺稳定性和生产效率的要求。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
40.图1为根据本发明的长桁翻转工装示意图；
41.图2为根据本发明的长桁翻转工装局部对应关系；
42.图3为根据本发明图2的局部1示意图；
43.图4为根据本发明图2的局部2示意图；
44.图5为根据本发明图2的局部3示意图；
45.图6为根据本发明的旋转轴及连接法兰示意图；
46.图7为根据本发明的长桁连接滑轨细节图；
47.图8为根据本发明的壁板对接定位销结构示意图；
48.图9为根据本发明的长桁端头定位销结构示意图；
49.图10为根据本发明的滑轨锁紧销结构示意图；
50.图11为根据本发明的滑轨连接块结构示意图；
51.图12为根据本发明的长桁铺贴工装示意图；
52.图13为根据本发明的壁板成型工装示意图；
53.图14为根据本发明的长桁翻转工装与壁板成型工装间对接示意图；
54.图15为根据本发明的长桁翻转工装与壁板成型工装间对接装置示意图；
55.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
56.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
57.本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
58.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
59.多个，包括两个或者两个以上。
60.和/或，应当理解，对于本公开中使用的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
61.本发明涉及一种复合材料壁板结构长桁翻转工装，其特征在于：包括翻转平台、左支架以及右支架，左、右支架上分别安装有旋转轴及减速器，旋转轴与所述翻转平台1的两端通过连接轴承及连接法兰连接。
62.翻转平台由框架及面板焊接而成，通过长桁侧边定位板、长桁端头定位板、长桁端头定位销、长桁连接滑轨、滑轨锁紧销及滑轨连接块等相应装置实现与长桁铺贴工装(如图12所示)间的连接定位，可以一次性实现多个(不少于8)长桁铺贴工装的间隙配合控制、整体组合定位及翻转。
63.长桁铺贴工装为刚性阳模结构，预浸料预先在铺贴工装上完成成型。其端部设有端头定位孔，并在底部设有连接槽。
64.长桁侧边定位板及两侧的长桁端头定位板的长度取决于壁板结构外形尺寸，用于长桁铺贴工装转移过程的限位约束。
65.长桁连接滑轨近似垂直长桁方向进行布置，用于长桁铺贴工装沿滑轨方向滑动进行长桁整体组合的同时实现长桁铺层厚度公差的精确控制。
66.长桁连接滑轨上布置有滑轨连接块，与长桁铺贴工装底部的连接槽逐一对应，用
于长桁铺贴工装在翻转平台上的连接定位。
67.长桁端头定位销，与长桁铺贴工装的端头定位孔逐一对应，用于长桁铺贴工装两侧端头在翻转平台上的定位约束。滑轨锁紧销用于长桁连接滑轨与翻转平台之间的连接及脱离。长桁铺贴工装与翻转平台连接定位时，该滑轨锁紧销处于锁紧状态；而长桁组合完成180
°
翻转后与壁板成型工装对接定位时，该滑轨锁紧销处于打开状态实现长桁成型工装相应组件的脱离。
68.壁板成型工装上包括壁板成型面板，焊接框架及其平台、平台下部的支架，支架底部设有的滑轮，平台上设置有壁板定位对接结构，壁板定位对接结构沿壁板成型工装上长桁纵向布置。
69.翻转平台上沿长桁纵向布置若干壁板对接定位销，与壁板成型工装(如图13所示)上定位对接结构逐一对应(如图15所示)，用于翻转平台整体翻转180
°
后与壁板工装间的对接及定位。
70.实施例
71.本实施例提供一种适用于飞机翼面壁板结构共固化成型过程的长桁铺层翻转工装及配套定位装置，其中长桁翻转工装主要组成包括：翻转平台1、左支架2、右支架3，旋转轴4、减速器5、连接轴承6、连接法兰7、长桁侧边定位板8、长桁端头定位板9、长桁端头定位销10、长桁连接滑轨11、滑轨锁紧销12、滑轨连接块13、滑轨导向限位块18以及壁板对接定位销14，可以满足大尺寸复合材料壁板成型过程中长桁组合定位及空中翻转180
°
后与壁板成型工装组合定位的功能。
72.1)长桁翻转工装
73.如图1所示，包括翻转平台1、左支架2以及右支架3，所述左、右支架上分别安装有旋转轴4及减速器5，所述旋转轴与所述翻转平台1的两端通过连接轴承6及连接法兰7连接。
74.翻转平台1由框架及面板焊接而成，通过长桁侧边定位板8、长桁端头定位板9、长桁端头定位销10、长桁连接滑轨11、滑轨锁紧销12、滑轨连接块13以及滑轨导向限位块18等相应装置实现与长桁铺贴工装(如图12所示)间的连接定位，可以一次性实现多个(不少于8)长桁铺贴工装的间隙配合控制、整体组合定位及翻转。长桁侧边定位板8及两侧的长桁端头定位板9的长度取决于壁板结构外形尺寸，用于单根长桁铺贴工装转移过程的限位约束。多个长桁连接滑轨11近似垂直长桁方向进行布置，通过滑轨导向限位块18固定于翻转平台上，用于多组长桁铺贴工装沿滑轨方向滑动进行长桁整体组合的同时实现长桁铺层厚度公差的精确控制。长桁连接滑轨11借助滑轨导向限位块18实现其在翻转平台上的定向限位滑动，长桁连接滑轨11上布置有滑轨连接块13，与长桁铺贴工装底部的连接槽15逐一对应，用于长桁铺贴工装在翻转平台1上的连接定位。滑轨连接块13包括对接部和对接部下部连接的卡接部。所述长桁端头定位销10，与长桁铺贴工装的端头定位孔16逐一对应，用于长桁铺贴工装两侧端头在翻转平台1上的定位约束。滑轨锁紧销12用于长桁连接滑轨11与翻转平台1之间的连接及脱离。长桁铺贴工装与翻转平台1连接定位时，该滑轨锁紧销12处于锁紧状态；而长桁组合完成180
°
翻转后与壁板成型工装对接定位时，该滑轨锁紧销12处于打开状态实现长桁成型工装相应组件的脱离。
75.翻转平台上沿长桁纵向布置若干壁板对接定位销14，与壁板成型工装(如图13所示)上定位对接结构17逐一对应(如图15所示)，用于翻转平台整体翻转180
°
后与壁板工装
间的对接及定位。
76.2)长桁铺贴工装上对应定位装置
77.如图12所示，长桁铺贴工装上对应的连接定位结构包括长桁铺贴工装底部设置的定位连接槽15及长桁铺贴工装两侧设置的端头定位孔16。定位连接槽15沿长桁纵向分布，并与长桁翻转工装中滑轨连接块13逐一对应连接定位。定位连接槽15为沿长桁连接滑轨方向的不规则方型槽，包括对接槽和卡接槽两部分，滑轨连接块13的对接部与定位连接槽15的对接槽对接并嵌入后，通过卡接部卡接在卡接槽内实现二者的连接定位。
78.所述长桁端头定位孔分布于铺贴工装两侧端头，并与长桁翻转工装中长桁端头定位销10逐一对应连接定位。
79.3)壁板成型工装上对应定位装置
80.如图13所示，壁板成型工装上对应的连接定位结构为壁板定位对接结构17。所述定位对接结构17沿壁板成型工装上长桁纵向布置，并与长桁翻转工装中壁板对接定位销14逐一对应连接定位。
81.由此可见，本发明涉及一种飞机翼面壁板结构的共固化成型过程长桁翻转工装及其定位装置，可以有效改善大型翼面壁板共固化成型过程中的工艺质量控制难点及安全隐患，可以满足飞机结构翼面类复合材料壁板结构共固化成型过程对于工艺稳定性和生产效率的要求，本发明属于航空制造技术领域。
82.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。