[发明专利]一种用于泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼的成型工装

说明书

本发明属于复合材料航空制造技术领域，涉及一种用于泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼的成型工装。本发明的成型工装由上成型模和下成型模组成，上成型模为复合材料模具，用于翼梢小翼成型过程中保证其上型面的外形尺寸及表面质量。下成型模为复合材料框架模，用于翼梢小翼成型过程中支撑固定整个零件并保证其下型面的外形尺寸及表面质量，下成型模型面为变厚度复合材料型面，在其前缘与上成型模对接区域有厚度变薄区，以保证翼梢小翼前缘大曲率区域的压力场均匀性。本发明的用于泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼的成型工装操作简单、脱模容易，解决了类似翼梢小翼的大曲率复杂结构零件加压不均匀的问题，并很好地保证了零件的内部质量及表面质量。

技术领域

本发明属于复合材料航空制造技术领域，涉及一种用于泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼的成型工装。

背景技术

复合材料由于其高比强度，高比刚度、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点，已成为当代最主要的航空结构材料之一。复合材料在飞机上应用的部位和用量已成为衡量飞机结构先进性的主要标志之一。波音公司研制的B787“梦想”民用飞机，其复合材料用量达50％，空客公司即将推出的A350飞机，复合材料用量达52％。研究及实践证明，在机翼上加装翼梢小翼，能有效减少阻力，提高飞机的燃油利用率，所以翼梢小翼的结构，在飞机上得到了广泛的应用。为减轻结构重量，同时保证制件刚度，越来越多的翼梢小翼采用泡沫夹芯复合材料结构。但是泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼由于其型面复杂，部分区域曲率大等原因难以制造，且制造后的内部质量及表面质量难以控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计合理、制造简单、成型后内部质量合格、表面质量可控的用于泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼的成型工装。

本发明的技术方案是，用于泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼的成型工装由上成型模和下成型模组成，上成型模为树脂基复合材料模具，上成型模在上成型模铺叠模上进行铺叠和成型，上成型模下型面与翼梢小翼上型面一致；下成型模为树脂基复合材料框架模，由纵向及横向隔板和成型面板组成，下成型模的成型面板在下成型模铺叠模上进行铺叠和成型，下成型模由成型面板与纵向及横向隔板一起共胶接成型，纵向及横向隔板组成的上型面与泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼的下型面形状相对应，纵向及横向隔板的外形尺寸小于翼梢小翼下型面的外形尺寸，成型面板胶接在纵向及横向隔板上方，成型面板的后缘及翼梢根部方向的尺寸大于翼梢小翼下型面的尺寸，成型面板的翼梢根部设有翼梢小翼根部支撑平台，成型面板为变厚度复合材料面板，成型面板的下型面与纵向及横向隔板的上型面一致，成型面板的上型面与翼梢小翼下型面一致，在成型面板与翼梢小翼前缘对应的区域有5-10mm的厚度变化区，厚度由前缘向后缘方向增加；在使用时，将待成型的翼梢小翼放于下成型模上，再将上成型模扣合在翼梢小翼上，进行固化，脱模时，先拆除上成型模，再将翼梢小翼从下成型模上取下，完成零件脱模。

所述的上成型模由与翼梢小翼相同的纤维织物预浸料制造，所需预浸料的固化后单层厚度为0.1mm-0.2mm，上成型模在上成型模铺叠模上进行铺叠和成型，铺层为[±45/0/±45]，厚度为0.3-0.6mm，上成型模铺叠模采用数控加工制造，其型面与翼梢小翼上型面一致，材料为钢材料或铝材料。

所述的下成型模为框架结构，框架由纵向及横向隔板及底板组成，纵向及横向隔板之间采用U型插槽形式连接，纵向及横向隔板与底板采用L型角材连接，纵向及横向隔板及底板由采用数控加工制造，下成型模的成型面板由与翼梢小翼相同的纤维织物预浸料制造，下成型模铺叠模采用数控加工制造，其型面与翼梢小翼下型面一致，材料为钢材料或铝材料。

所述的下成型模的成型面板与翼梢小翼前缘对应的区域与上成型模对接边宽度为10mm，采用铺层为[±45/±45]，厚度为0.2-0.4mm，在下成型模成型面板的厚度变化区域的厚度为均匀过渡，过渡区域宽度为5-10mm，过渡至厚区，厚区厚度为0.6-1.2mm，铺层为[±45/0/±45/±45/0/±45]。