[发明专利]一种复合材料T型加筋壁板成型工装及成型方法

说明书

技术领域

本发明主要属于T型加筋壁板成型领域，具体涉及一种复合材料T型加筋壁板成型工装及成型方法。

背景技术

目前，飞机上越来越多的部位采用了复合材料，利用先进复合材料高比强度、高比刚度以及可设计性等优点减轻结构重量，提高飞机机动性或运载能力。复合材料加筋壁板结构由复合材料筋条和复合材料蒙皮组成，因其具有较好的刚度而成为复合材料机身、机翼和垂尾等构件广泛采用的结构形式。通常采用的加筋壁板按加筋截面的不同，分为“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。

随着复合材料用量的不断扩大，结构减重和降低成本的需求更显突出，因此设计部门将越来越多的飞机结构设计为整体成型结构， 壁板结构整体成型技术是复合材料设计制造一体化中的关键技术，是减少零件和紧固件数量，减轻结构重量，降低生产成本及装配成本的一个有效途径。此外，为满足整体成型过程中零件外型及各部分加压的需要，模具结构是否合理是关系零件成型成败的一项关键因素。

复合材料壁板结构整体成型技术一般是将蒙皮及加筋分别固化后，采用紧固件进行机械连接，或采用二次胶接的手段形成加筋壁板结构。这种成型方案分别按单个零件设计模具，模具结构比较简单，但构件整体性较差，紧固件成本和装配成本高，且紧固件的大量应用降低了结构的减重效率，不利于结构减重。

对于一般的没有装配要求或精度要求不高的加筋壁板，其T型筋条成型模具相对还比较简单。通常在"T"型加筋两侧采用阳模，成型过程中加筋按阳模型面成型，外型面随形，这样的壁板结构加强筋腹板外型面尺寸偏差较大。

发明内容

为了解决大型加筋壁板成型困难，蒙皮压实不均、筋条位置偏移及筋条结构变形问题，本申请提供一种复合材料T型加筋壁板成型工装及成型方法，在解决了上述问题的同时也提高了复合材料制件的整体强度和刚度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复合材料T型加筋壁板成型工装，所述成型工装包括蒙皮成型平板、蒙皮成型盖板、定位销和用于使T型筋条铺贴成型的T型筋条成型单元；所述蒙皮成型盖板上设置用于对所述T型筋条成型单元进行准确定位的筋条定位槽；

将所述蒙皮成型盖板和所述T型筋条成型单元装配后再通过所述定位销安装在所述蒙皮成型平板的上方。

进一步地，所述T型筋条成型单元包括筋条成型盖板、左L型成型角材和右L型成型角材，所述筋条成型盖板设置于所述左L型成型角材和所述右L型成型角材腹板区的上方。

进一步地，所述蒙皮成型盖板以蒙皮结构的铺贴净尺寸为边界。

进一步地，在所述蒙皮成型盖板上设置的所述筋条定位槽的数量根据所述复合材料T型加筋壁板中筋条的数量设定；并且所述筋条定位槽与所述T型筋条成型单元的数量相同。

进一步地，所述蒙皮成型盖板采用复合材料平板或铝板加工制备。

进一步地，所述筋条成型盖板上设置有利于脱模的起模豁口。

进一步地，所述成型工装还包括框架式底板，所述框架式底板设置在所述蒙皮成型平板下方，所述框架式底板上设置有大尺寸的开口。

一种复合材料T型加筋壁板成型方法，所述方法应用所述成型工装，所述成型方法能够实现复合材料T型加筋壁板结构整体共固化成型；所述方法通过在蒙皮成型盖板上预留筋条定位槽使筋条准确定位，并采用蒙皮盖板使蒙皮区域均匀受压，采用筋条成型盖板使壁板结构加强筋腹板外型面尺寸公差得到有效控制。

进一步地，所述方法包括以下步骤：

预浸料铺层的铺贴裁剪：在蒙皮成型平板上完成预浸料铺层的铺贴成型，获得蒙皮铺层，蒙皮铺层的四周保留5-10mm余量；

蒙皮成型盖板定位装配：将蒙皮成型盖板放置于所述蒙皮铺层之上，并利用定位销对所述蒙皮成型盖板进行定位装配；

左L型单元及右L型单元预成型：分别利用左L型成型角材和右L型成型角材完成左L型单元及右L型单元预浸料铺层，四周保留5-10mm余量；

筋条成型盖板的装配：分别利用左L型成型角材及右L型成型角材完成所述左L型单元预浸料铺层及所述右L型单元预浸料铺层的余料切割，并将筋条成型盖板设置于所述左L型成型角材和所述右L型成型角材腹板区的上方；

铺贴组合后的T型筋条的制备：在筋条腹板缝隙中加入单向预浸带制备捻子条，用压辊压平，而后在筋条腹板上铺放下凸缘插层，完成单个T型筋条的铺贴成型及腹板余料切割，获得铺贴组合后的T型筋条；