一種復合材料T型加筋壁板成型工裝的制作方法

本實用新型主要屬于T型加筋壁板成型領域，具體涉及一種復合材料T型加筋壁板成型工裝。

背景技術：

目前，飛機上越來越多的部位采用了復合材料，利用先進復合材料高比強度、高比剛度以及可設計性等優點減輕結構重量，提高飛機機動性或運載能力。復合材料加筋壁板結構由復合材料筋條和復合材料蒙皮組成，因其具有較好的剛度而成為復合材料機身、機翼和垂尾等構件廣泛采用的結構形式。通常采用的加筋壁板按加筋截面的不同，分為“T”型加筋壁板、“J” 型加筋壁板、“工”型加筋壁板和混合型加筋壁板等。

隨著復合材料用量的不斷擴大，結構減重和降低成本的需求更顯突出，因此設計部門將越來越多的飛機結構設計為整體成型結構， 壁板結構整體成型技術是復合材料設計制造一體化中的關鍵技術，是減少零件和緊固件數量，減輕結構重量，降低生產成本及裝配成本的一個有效途徑。此外，為滿足整體成型過程中零件外型及各部分加壓的需要，模具結構是否合理是關系零件成型成敗的一項關鍵因素。

復合材料壁板結構整體成型技術一般是將蒙皮及加筋分別固化后，采用緊固件進行機械連接，或采用二次膠接的手段形成加筋壁板結構。這種成型方案分別按單個零件設計模具，模具結構比較簡單，但構件整體性較差，緊固件成本和裝配成本高，且緊固件的大量應用降低了結構的減重效率，不利于結構減重。

對于一般的沒有裝配要求或精度要求不高的加筋壁板，其T型筋條成型模具相對還比較簡單。通常在"T"型加筋兩側采用陽模，成型過程中加筋按陽模型面成型，外型面隨形，這樣的壁板結構加強筋腹板外型面尺寸偏差較大。

技術實現要素：

為了解決大型加筋壁板成型困難，蒙皮壓實不均、筋條位置偏移及筋條結構變形問題，本申請提供一種復合材料T型加筋壁板成型工裝，在解決了上述問題的同時也提高了復合材料制件的整體強度和剛度。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種復合材料T型加筋壁板成型工裝，所述成型工裝包括蒙皮成型平板、蒙皮成型蓋板、定位銷和用于使T型筋條鋪貼成型的T型筋條成型單元；所述蒙皮成型蓋板上設置用于對所述T型筋條成型單元進行準確定位的筋條定位槽；

將所述蒙皮成型蓋板和所述T型筋條成型單元裝配后再通過所述定位銷安裝在所述蒙皮成型平板的上方。

進一步地，所述T型筋條成型單元包括筋條成型蓋板、左L型成型角材和右L型成型角材，所述筋條成型蓋板設置于所述左L型成型角材和所述右L型成型角材腹板區的上方。

進一步地，所述蒙皮成型蓋板以蒙皮結構的鋪貼凈尺寸為邊界。

進一步地，在所述蒙皮成型蓋板上設置的所述筋條定位槽的數量根據所述復合材料T型加筋壁板中筋條的數量設定；并且所述筋條定位槽與所述T型筋條成型單元的數量相同。

進一步地，所述蒙皮成型蓋板采用復合材料平板或鋁板加工制備。

進一步地，所述筋條成型蓋板上設置有利于脫模的起模豁口。

進一步地，所述成型工裝還包括框架式底板，所述框架式底板設置在所述蒙皮成型平板下方，所述框架式底板上設置有大尺寸的開口。

本實用新型的有益技術效果：

本實用新型采用筋條成型蓋板完成T型筋條成型，保證了壁板結構加強筋腹板外型面尺寸公差得到有效控制；

本實用新型采用蒙皮成型蓋板保證了蒙皮區域均勻受壓，同時通過在蒙皮成型蓋板上設置筋條定位槽以使筋條相對位置不偏移，筋條定位準確。

采用本實用新型所述成型工裝可以完成復對合材料T型加筋壁板共固化整體成型，提高整體大型壁板結構的剛性和強度，更有效地提高結構整體工藝質量，同時節省了工藝制備周期及成本。

附圖說明

圖1為復合材料T型加筋壁板成型工藝流程圖；

圖2為復合材料T型加筋壁板成型工裝的結構示意圖；

附圖標記：1.蒙皮成型平板；2.蒙皮成型蓋板；3.定位鞘；4.T型筋條成型單元；5.筋條定位槽；6.筋條成型蓋板；7.左L型成型角材；8.右L型成型角材；9.起模豁口；10.筋條鋪層。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

相反，本實用新型涵蓋任何由權利要求定義的在本實用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本實用新型有更好的了解，在下文對本實用新型的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本實用新型。

實施例1

一種復合材料T型加筋壁板成型工裝，如圖1-2所示，所述成型工裝包括蒙皮成型平板1、蒙皮成型蓋板2、定位銷3和用于使T型筋條鋪貼成型的T型筋條成型單元4；所述蒙皮成型蓋板2上設置用于對所述T型筋條成型單元4進行準確定位的筋條定位槽5；

筋條定位槽5保證了筋條相對位置不偏移，同時確保單個筋條定位準確。

所述蒙皮成型蓋板2和所述T型筋條成型單元4裝配后通過所述定位銷3安裝在所述蒙皮成型平板1的上方。

所述T型筋條成型單元4包括筋條成型蓋板6、左L型成型角材7和右L型成型角材8，所述筋條成型蓋板設置于左L型成型角材與右L型成型角材組合之上并進行裝配，具體為所述筋條成型蓋板6設置于所述左L型成型角材7和所述右L型成型角材8腹板區的上方，以使壁板結構加強筋腹板外型面尺寸公差得到有效控制，并保證了單個筋條成型過程不發生變形。

所述蒙皮成型蓋板2以蒙皮結構的鋪貼凈尺寸為邊界，以保證對蒙皮區域均勻施壓。

在所述蒙皮成型蓋板2上設置的所述筋條定位槽5的數量根據所述復合材料T型加筋壁板中筋條的數量設定。并且所述筋條定位槽5與所述T型筋條成型單元4的數量相同。具體為所述筋條定位槽的數量與所述復合材料T型加筋壁板中筋條的數量相等。

所述蒙皮成型蓋板2采用復合材料平板或鋁板加工制備并加工完成以使整體加筋壁板結構固化成型后結構不變形且便于人員手工操作。

所述筋條成型蓋板6上設置有利于脫模的起模豁口9。

所述成型工裝還包括框架式底板，所述框架式底板設置在所述蒙皮成型平板1下方，所述框架式底板上設置具有大尺寸的開口，以保證恒溫通風要求，以防止位于其上方的模具結構受熱不均導致殘余應力而影響制件成型質量。

應用上述成型工裝的成型方法，所述成型方法能夠實現復合材料T型加筋壁板結構整體共固化成型；所述方法通過在蒙皮成型蓋板上預留筋條定位槽使筋條準確定位，并采用蒙皮蓋板使蒙皮區域均勻受壓，采用筋條成型蓋板使壁板結構加強筋腹板外型面尺寸公差得到有效控制。

所述方法包括以下步驟：

（1）預浸料鋪層的鋪貼裁剪：在蒙皮成型平板上完成預浸料鋪層的鋪貼成型，獲得蒙皮鋪層，蒙皮鋪層的四周保留5-10mm余量；

（2）蒙皮成型蓋板定位裝配：將蒙皮成型蓋板放置于所述蒙皮鋪層之上，并利用定位銷對所述蒙皮成型蓋板進行定位裝配；

（3）左L型單元及右L型單元預成型：分別利用左L型成型角材和右L型成型角材完成左L型單元及右L型單元預浸料鋪層余料切割，四周保留5-10mm余量；

（4）筋條成型蓋板的裝配：分別利用左L型成型角材及右L型成型角材完成所述左L型單元預浸料鋪層及所述右L型單元預浸料鋪層的余料切割，并將筋條成型蓋板設置于所述左L型成型角材和所述右L型成型角材腹板區的上方；

（5）鋪貼組合后的T型筋條的制備：在筋條腹板縫隙中加入單向帶制備捻子條，用壓輥壓平，而后根據需要在筋條腹板上鋪放下凸緣插層，完成單個T型筋條的鋪貼成型及腹板余料切割，獲得鋪貼組合后的T型筋條；

（6） 組裝獲得T型加筋壁板成型工裝：將鋪貼組合后的T型筋條對準筋條軸線，并嵌入所述蒙皮成型蓋板上預留的筋條定位槽，然后將所述鋪貼組合后的T型筋條置于所述蒙皮鋪層上，獲得組裝完成的T型加筋壁板成型工裝；

（7）真空封裝：將組裝完成的所述T型加筋壁板成型工裝的表面鋪放隔離材料并完成真空封裝，整體預壓實保證真空度要求；

（8）整體共固化成型：將步驟（7）真空封裝后獲得的整體工裝推入熱壓罐或固化爐成型設備中，根據預浸料固化參數設置工藝曲線整體共固化成型；

（9）脫模：脫模加工完成T型加筋壁板結構成型。

利用所述成型方法制備獲得的復合材料T型加筋壁板包括壁板及與所述壁板連接的數根T型筋條，所述T型筋條包括左L型單元、右L型單元、下凸緣插層和捻子條。