[发明专利]一种“工”字型零件的成型装置和成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制造领域，特别是航空飞行器中“工”字型零件的成型装置和方法。

背景技术

由于具有比强度、比模量高，重量轻，耐腐蚀性能好等特点，近年来，复合材料零件在航空、航天、船舶、汽车制造等领域都得到了广泛应用。

得益于其优异的综合力学性能，“工”字型零件是航空飞行器领域中较为常见的复合材料零件结构形式，具体包括“工”字型加筋壁板，“工”字型长桁，“工”字型梁，“工”字型加强筋，“工”字型肋等。“工”字型零件一般可以细分为6个组成部分(如图1)，包括2个“C”型部分，下缘面，上缘面和2个R区填充物。在零件制造过程中需要单独铺贴各组成部分，并将其精确的装配在一起，压紧贴实。

为保证其使用性能，对“工”字型零件的轴线度及内部质量均有较为严格的规定。这就要求在制造过程中，必须控制两个“C”型部分的精确定位和准确对合；并且，“工”字型零件的各部分在组合完成后，必须保证其相对位置在制袋和固化过程中恒定，这对成型装置的设计和制造都提出了极为苛刻的要求。

在复合材料复杂化和大型化趋势中，“工”字型零件在航空飞行器领域中的重要性和使用范围不断增大。大尺寸，变截面，变厚度的“工”字型零件不断增多，设计及用户要求日益严格，因此，一种能够保证“工”字型零件的轴线度，外形尺寸及内部质量，使用简单，可靠，压力传导均匀，脱模方便的成型装置和方法，其重要型不言而喻。

发明内容

为了解决“工”字型零件成型过程中2个“C”型部分的准确对接问题，本发明提供了一种“工”字型零件的成型装置和成型方法。

一种“工”字型零件的成型装置，包括“几”型工装主体，定位挡块、非金属压力垫，工装主体置于底层，“工”字型零件的一个“C”型结构部分铺贴在工装主体表面上；工装主体两侧耳和定位挡块的相应位置设置有定位孔，定位挡块固定在工装主体两侧耳上，用于铺贴和定位“工”字型零件的上、下缘面；非金属压力垫置于“工”字型零件另一个“C”型结构的凹槽内，用于压紧零件和均匀传递压力。“几”型工装主体和定位挡块，均采用相同的材料制造，具有一致的热膨胀系数。非金属压力垫，其热膨胀系数也与工装主体接近。

用该“工”字型零件的成型装置进行零件成型的方法包括以下步骤：

1)在“几”型工装主体，定位挡块上均匀涂敷脱模剂，并烘干；

2)在“几”型工装主体上表面上沿工装凸台部分型面逐层铺贴“工”字型零件的1个“C”型结构；

3)在定位挡块上靠近工装一侧表面上逐层铺贴“工”字型零件的上、下缘面；

4)将定位挡块按定位孔位分别放置在工装主体的两侧；

5)检查定位挡块与工装主体的间隙，符合要求后固定定位挡块并与工装主体紧密贴合；

6)分别制作完成“工”字型零件上下缘面部分的R区填充物，

7)在工装主体与定位挡块组成的凹槽内逐层铺贴“工”字型零件的另一个“C”型结构；

8)在凹槽内另一个“C”型结构内放置非金属压力垫；

9)制作真空袋，将组合好的工装与零件整体包覆在真空袋内；

10)固化成型；

11)拆除真空袋、非金属压力垫、所有定位件、定位挡块；

12)将零件脱模，按照零件理论外形加工出合格零件。

本发明的成型装置具备如下优点：

1)工装结构简单，零件制造成本低：铺贴、固化共用1套工装；

2)定位挡块在零件轴线方向位置固定，在垂直于零件轴线方向上能够在一定范围内活动，这样的定位方式能够实现弹性配合。在固化压力下，定位挡块能够与“几”型工装主体紧密贴合在一起，零件内部各铺层间更为致密；

3)“工”字型零件的2个“C”型结构在同一套工装上成型，工装结构简单，工艺方法简便，配合关系少，避免了2个“C”型结构的对合操作，零件轴线度精确；

4)压力垫能够均匀传导固化压力，零件内部贴合紧密，表面光滑；

5)工装结构简单，固化后脱模方便，不会因脱模损伤零件。

附图说明

图1“工”字型零件结构示意图

图2“工”字型零件铺层结构示意图

图3本发明涉及的“工”字型零件的成型装置

图4零件在工装上的放置示意图

图中编号说明：1-上缘面；2-C型结构；4-R区填充物；5-下缘面；6-非金属压力垫；7-定位挡块；8-工装主体；9-零件。

具体实施方式