本發(fā)明屬于復(fù)合材料制造，尤其涉及一種變曲率復(fù)合材料u型加筋壁板共固化成型裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、先進復(fù)合材料因其具有高比強度、比模量，優(yōu)異的耐腐蝕性、耐疲勞性和可設(shè)計性等一系列優(yōu)點，已逐步成為國內(nèi)外新一代飛機的主要結(jié)構(gòu)材料。復(fù)合材料加筋壁板結(jié)構(gòu)由于其良好的后屈曲承載能力及減重效果，被廣泛應(yīng)用于大型機翼、機身等主承力結(jié)構(gòu)。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，對飛機復(fù)合材料工型加筋壁板質(zhì)量要求非常高，例如：u型筋條立面的軸線偏差（如±0.75mm）；u型筋條與壁板蒙皮共固化界面的成型質(zhì)量（內(nèi)部質(zhì)量，無分層、孔隙）；u型筋條上型面的型面精度（如±0.5mm）；而現(xiàn)有技術(shù)一般針對t型、工型、帽型等帶有臥邊結(jié)構(gòu)制件，對于此類u型筋條與蒙皮一體劃連接無臥邊結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)有技術(shù)很難達到，且立面高度越高對于制造難度是越大。

3、大尺寸復(fù)合材料加筋壁板中u型筋條與壁板多采用共膠接、共固化、機械連接等制造工藝，由于共膠接成型工藝對膠接界面表面質(zhì)量及配合精度要求較高，對膠接質(zhì)量帶來風(fēng)險，此外共膠接及二次膠接工藝會增加產(chǎn)品的固化次數(shù)，增加制造成本，降低生產(chǎn)效率；機械連接的工藝通常因大量使用緊固件，增加制造成本，同時使整體重量增加。而共固化的成型工藝，對于加筋壁板中u型筋條使用芯模多使用金屬芯模，由于金屬芯模一般剛度較大，采用共固化的成型工藝對金屬芯模的制造精度及與壁板成型模間的配合精度要求較高，尤其對于變曲結(jié)構(gòu)的加筋壁板要求較高，且采用金屬芯模工型筋條與壁板在固化成型過程中壓力傳遞困難，影響產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量；而使用柔性芯模或軟模結(jié)構(gòu)，因芯模在高溫高壓的使用環(huán)境下變形難控制，同時采用柔性芯模或軟膜結(jié)構(gòu)須將工型筋條從鋪貼模轉(zhuǎn)移至芯模上，芯模的變形及u型筋條轉(zhuǎn)移均會影響產(chǎn)品型面輪廓度，且該種芯模使用壽命短，不能長期使用。因此，尋求一種既能保證加筋壁板內(nèi)部質(zhì)量，又能保證加筋壁板型面輪廓度要求的方法越來越重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明公開實施例提供了一種變曲率復(fù)合材料u型加筋壁板共固化成型裝置及方法。

2、所述技術(shù)方案如下：變曲率復(fù)合材料u型加筋壁板共固化成型方法，包括：

3、s1，在壁板成型模上鋪貼碳纖維復(fù)合材料蒙皮，得到壁板蒙皮的預(yù)成型體；

4、s2，獲取u型筋條第一組合體，將u型筋條芯模上鋪貼筋條，在腹板插層鋪貼模上鋪貼腹板插層預(yù)制體；然后，將芯模及腹板插層鋪貼模組合，采用錐銷定位；定位完成后在芯模上兩側(cè)，分別放置預(yù)成型好的r角區(qū)碳捻條，得到u型筋條第一組合體；

5、s3，通過熱壓罐進行加壓冷壓實后，獲取u型筋條第二組合體；在壓實后，依次移除u型筋條第一組合體兩側(cè)的腹板插層鋪貼模；然后，在翻轉(zhuǎn)連接板上依次放置u型筋條第一組合體，采用錐銷定位，螺栓進行緊固連接，得到u型筋條第二組合體；

6、s4，獲取第三組合體；

7、s5，待所有裝置組合定位完成后，放置監(jiān)控溫度的熱電偶，并放置真空嘴，采用真空袋進行封裝、固化、脫模，得到變曲率復(fù)合材料u型加筋壁板。

8、在步驟s4中，獲取第三組合體，包括：將第二組合體翻轉(zhuǎn)至壁板成型模上，利用定位座及錐銷進行定位；定位完成后，依次移除翻轉(zhuǎn)連接板，以及芯模中的第一定位芯模、第三定位芯模、第五定位芯模，留下芯模中的第二定位芯模、第四定位芯模,并在u型筋條兩側(cè)放置加壓芯模，得到第三組合體。

9、進一步，利用該方法獲得的變曲率復(fù)合材料u型加筋壁板在大型機翼、機身主承力結(jié)構(gòu)上應(yīng)用。

10、本發(fā)明的另一目的在于提供一種變曲率復(fù)合材料u型加筋壁板共固化成型裝置，該裝置實施所述變曲率復(fù)合材料u型加筋壁板共固化成型方法，該裝置包括：

11、壁板成型模，用于鋪敷及壁板蒙皮的固化成型；

12、腹板插層鋪貼模，用于u型筋條緣條處插層預(yù)制體鋪敷及轉(zhuǎn)移；

13、芯模，用于u型筋條鋪貼；

14、翻轉(zhuǎn)連接板，用于u型筋條鋪貼后正向組合，然后整體翻轉(zhuǎn)與壁板蒙皮定位；

15、加壓芯模，用于保證u型筋條固化過程壓力均勻傳遞；

16、所述壁板成型模上設(shè)置有連接板定位座，所述連接板定位座上表面設(shè)有與翻轉(zhuǎn)連接板連接的定位錐銷；

17、所述翻轉(zhuǎn)連接板上設(shè)有與壁板成型模定位的第一定位銷孔和用于u型筋條鋪敷的芯模；在u型筋條兩側(cè)放置加壓芯模；

18、所述芯模分別包含5根筋條鋪貼模，分別為第一定位芯模、第二定位芯模、第三定位芯模、第四定位芯模、第五定位芯模，5根筋條鋪貼模上均設(shè)有與翻轉(zhuǎn)連接板定位的第二定位銷孔；所述芯模通過第二定位銷孔與翻轉(zhuǎn)連接板定位連接；

19、所述腹板插層鋪貼模上設(shè)有與芯模的第三定位銷孔。

20、進一步，所述壁板成型模為金屬框架結(jié)構(gòu)。

21、進一步，所述加壓芯模為硫化橡膠。

22、結(jié)合上述的所有技術(shù)方案，本發(fā)明所具備的有益效果為：本發(fā)明可減少u型筋條轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生變形，同時直接在芯模上鋪貼，提高了芯模與u型筋條間的貼合程度，有利于提高u型筋條與壁板蒙皮組合時的定位精度。

23、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中，u型筋條無臥邊結(jié)構(gòu)加筋壁板，為目前行業(yè)未曾推廣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，此類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，極大的降低了有臥邊結(jié)構(gòu)零件（如：t型、工型、帽型加筋壁板）在使用過程中的應(yīng)力集中，大大提高了產(chǎn)品的使用壽命等；

24、本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的正向逐次定位筋條的方式，采用筋條先在連接板上組合定位進行熱壓實，再整體翻轉(zhuǎn)的定位方式，由于筋條在連接板上進行定位，進行熱壓實操作時，隨著零件未固化鋪層越來越緊實使得筋條越接近理論位置。而傳統(tǒng)的正向定位方式，在逐次定位過程中，由于零件蒙皮、筋條均未固化，筋條在定位后與蒙皮發(fā)生粘連，便無法再通過其他手段進行移動，導(dǎo)致傳統(tǒng)定位方式除了本身的定位誤差累積，還存在由于鋪層未固化未達到理論厚度而產(chǎn)生的定位偏差。故本發(fā)明的整體翻轉(zhuǎn)定位，解決了無法保證筋條軸線位置精度的難題，同時將定位精度由一般的±1mm提升至±0.75mm；

25、本發(fā)明采用軟硬結(jié)合的加壓方式，避免了傳統(tǒng)的純金屬芯模結(jié)構(gòu)帶來的產(chǎn)品壓力傳遞困難，產(chǎn)品固化成型后內(nèi)部質(zhì)量差，無損分層、孔隙等缺陷；同時避免了芯模采用軟膜結(jié)構(gòu)（如airpad、硅橡膠等）帶來的u型筋條軸線度超差，r角區(qū)成型質(zhì)量差，纖維屈曲等缺陷；

26、本發(fā)明廣泛推廣使用與變曲率加筋壁板的成型，同時大幅度提升此類零件的成型質(zhì)量；本發(fā)明所述成型方法的成功，預(yù)示著此類零件可更多的用于機身、垂尾、平尾、艙門等部段，此類零件的結(jié)構(gòu)形式可在一定程度上改善目前航空領(lǐng)域加筋壁板由于自身結(jié)構(gòu)形式帶來的應(yīng)力集中問題，同時降低機體結(jié)構(gòu)重量；本發(fā)明的成型方法變革，預(yù)示著國內(nèi)加筋壁板從存在臥邊結(jié)構(gòu)的（t型、工型、帽型）加筋壁板到取消臥邊結(jié)構(gòu)的一體化變曲率u型加筋壁板的成功進步；對于無臥邊一體化u型加筋壁板，同時存在大尺寸、多曲率、變截面的結(jié)構(gòu)形式零件的軸線控制精度在±0.75mm，分層等內(nèi)部質(zhì)量缺陷提升至b級。