一種復(fù)合材料壁板類工裝下陷成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料壁板類工裝下陷成型方法，適用于大型航空復(fù)合材料工裝的制造，屬于機(jī)械加工及鈑金成型領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空制造技術(shù)的不斷發(fā)展，大型復(fù)合材料整體壁板類零件具有良好氣動性及強(qiáng)度被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)設(shè)計、制造領(lǐng)域，但此類零件成型工藝復(fù)雜，不穩(wěn)定因素較多，易造成此類零件成品率低，制造成本較高。其中，用于大型復(fù)合材料壁板類零件成型的工裝的制造水平、穩(wěn)定性及使用壽命等均是影響零件成型率和成型質(zhì)量的主要因素。在以往的加工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)因為工裝型面下陷處開裂、變形和焊接砂眼等工裝制造缺陷，影響大型壁板復(fù)合材料的成品率及質(zhì)量。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)條件下，此類工裝在制造過程中，其工裝上用于定位、成型的鋼板厚度在15-20mm及以上，而且鋼板上下陷寬度較寬，機(jī)械加工設(shè)備受到尺寸、功率和行程等條件的限制。常規(guī)的加工方法是將鋼板分塊加工，修合鋼板對合面并拼接下陷，再通過反復(fù)焊接、修合和數(shù)控銑切等工序?qū)摪宄蔀橐惑w。但這種通過對縫和焊接工藝方法給復(fù)合材料零件成型后的密封性及強(qiáng)度帶來隱患，而且工裝上的鋼板在復(fù)合材料成型時要在熱壓罐中承受壓力和溫度的大幅度變化，工裝焊接的下陷處極易產(chǎn)生應(yīng)力釋放而造成工裝的開裂和變形，從而導(dǎo)致大型復(fù)合材料零件整體報廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合材料壁板類工裝下陷成型方法，該方法能顯著提高大型曲面復(fù)合材料工裝整體鋼板的成型的精度和鋼板表面流線度，降低工作強(qiáng)度，避免了對機(jī)械設(shè)備和人員加工能力的依賴，并能建立標(biāo)準(zhǔn)化的成型工藝。
[0005]為解決以上問題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種復(fù)合材料壁板類工裝下陷成型方法，包括以下步驟:
(O按壁板類工裝整體展開尺寸下料，厚度為a，在壁板類工裝兩端指定位置分別制一個010工藝基準(zhǔn)，用于壁板類工裝的定位、成型；
(2)指定壁板類工裝的一個表面為正面，另一表面為反面，在正面按照下陷的上沿位置和下沿展開位置銑V型45°槽，深度為a/4，并保證與基準(zhǔn)孔的位置關(guān)系；
(3)在壁板類工裝反面按照下陷上沿和下沿展開位置銑長條槽，長條槽口尺寸為a/2+6mm ；
(4)在成型模胎端部上設(shè)定一個與下陷角度一致的斜面；
(5)成型時，先將壁板類工裝反面與成型模胎上表面貼合，保證成型模胎的斜面上邊緣與V型45°槽的中心線對齊，一端壁板類工裝固定，另一端壁板類工裝位置懸空；
(6)加熱壁板類工裝與成型模胎的斜面上邊緣對應(yīng)的槽，溫度為500?550°C，在重力的作用下，懸空的壁板類工裝自動下沉，完全貼合成型模胎后，壁板類工裝停止變形，并自然冷卻；
(7)將壁板類工裝左右翻轉(zhuǎn)180度，使其正面與成型模胎上表面貼合，保證成型模胎斜面上邊緣與未變形的V型45°槽的中心線對齊并固定，壁板類工裝外端部懸空；
(8)按方法(6)步驟，加熱壁板類工裝與成型模胎的斜面上邊緣對應(yīng)的槽，溫度500?550°C，壁板類工裝在下陷上沿處的軟化和重力的作用下，會自動下沉，完全貼合成型胎體后，壁板類工裝停止變形，保證自然冷卻；
(9)選用與壁板類工裝同材質(zhì)或收縮率接近的焊條，通過電焊焊接，填滿壁板類工裝的工藝槽內(nèi)，并與主體支撐架焊接；
(10)該壁板類工裝整體去應(yīng)力熱處理；
(11)數(shù)控加工該壁板類工裝型面及下陷處，即完成壁板類工裝下陷的成型。
[0006]該復(fù)合材料壁板類工裝下陷成型方法采用上述步驟操作簡單，成型效率高，不僅提高了勞動效率，而且滿足零件成型要求，易于后續(xù)加工，同時也避免了成型工藝對機(jī)械設(shè)備和人員加工能力的依賴，并能建立標(biāo)準(zhǔn)化的成型工藝。
【附圖說明】
[0007]圖1為復(fù)合材料壁板類工裝展開狀態(tài)時的工藝槽的加工。
[0008]圖2為未成型下陷上沿的定位圖。
[0009]圖3為成型下陷上沿后的狀態(tài)圖。
[0010]圖4為未成型下陷下沿的定位圖。
[0011]圖5為成型下陷下沿后的狀態(tài)圖。
[0012]圖6為復(fù)合材料壁板類工裝成型下陷后的狀態(tài)圖。
[0013]圖7為數(shù)控加工后的壁板類工裝示意圖。
[0014]其中I為正面、2為反面、3為成型模胎、4為壁板類工裝、5為成型后的下陷。
【具體實施方式】
[0015]一種復(fù)合材料壁板類工裝下陷成型方法，包括以下步驟:
Cl)按壁板類工裝整體展開尺寸下料，厚度為a，同時要求整體厚度12_ < a < 20mm,在壁板類工裝兩端指定位置分別制一個010工藝基準(zhǔn)，用于壁板類工裝的定位、成型；
(2)指定壁板類工裝的一個表面為正面，另一表面為反面，如圖1所示，在正面按照下陷的上沿位置和下沿展開位置銑V型45°槽，深度為a/4，并保證與基準(zhǔn)孔的位置關(guān)系；
(3)在壁板類工裝反面按照下陷上沿和下沿展開位置銑長條槽，長條槽口尺寸為a/2+6mm ；
(4)在成型模胎端部上設(shè)定一個與下陷角度一致的斜面，本實施例中所制造的下陷角度為45°，則斜面與水平面也成45°角；
(5)成型時，如圖2所示，先將壁板類工裝反面與成型模胎上表面貼合，保證成型模胎的斜面上邊緣與V型45°槽的中心線對齊，一端壁板類工裝固定，另一端壁板類工裝位置懸空;
(6)加熱壁板類工裝與成型模胎的斜面上邊緣對應(yīng)的槽，溫度為500?550°C，在重力的作用下，懸空的壁板類工裝自動下沉，完全貼合成型模胎后，壁板類工裝停止變形，如圖3所示，并自然冷卻；
(7)如圖4所示，將壁板類工裝左右翻轉(zhuǎn)180度，即熱成型的部分放置在成型模胎上表面，使其正面與成型模胎上表面貼合，保證成型模胎斜面上邊緣與未變形的V型45°槽的中心線對齊并固定，壁板類工裝外端部懸空；
(8)按方法(6)步驟，加熱壁板類工裝與成型模胎的斜面上邊緣對應(yīng)的槽，溫度500?550°C，壁板類工裝在下陷上沿處的軟化和重力的作用下，會自動下沉，完全貼合成型胎體后，壁板類工裝停止變形，如圖5所示，保證自然冷卻；
(9 )從成型模胎上取下壁板類工裝后，如圖6所示，然后選用與壁板類工裝同材質(zhì)或收縮率接近的焊條，通過電焊焊接，填滿壁板類工裝的工藝槽內(nèi)，并與主體支撐架焊接；
(10)該壁板類工裝整體去應(yīng)力熱處理；
(11)數(shù)控加工該壁板類工裝型面及下陷處，即完成壁板類工裝下陷的成型，如圖7所不O
【主權(quán)項】
1.一種復(fù)合材料壁板類工裝下陷成型方法，其特征在于包括以下步驟: (O按壁板類工裝整體展開尺寸下料，厚度為a，在壁板類工裝兩端指定位置分別制一個010工藝基準(zhǔn)，用于壁板類工裝的定位、成型； (2)指定壁板類工裝的一個表面為正面，另一表面為反面，在正面按照下陷的上沿位置和下沿展開位置銑V型45°槽，深度為a/4，并保證與基準(zhǔn)孔的位置關(guān)系； (3)在壁板類工裝反面按照下陷上沿和下沿展開位置銑長條槽，長條槽口尺寸為a/2+6mm ； (4)在成型模胎端部上設(shè)定一個與下陷角度一致的斜面； (5)成型時，先將壁板類工裝反面與成型模胎上表面貼合，保證成型模胎的斜面上邊緣與V型45°槽的中心線對齊，一端壁板類工裝固定，另一端壁板類工裝位置懸空； (6)加熱壁板類工裝與成型模胎的斜面上邊緣對應(yīng)的槽，溫度為500?550°C，在重力的作用下，懸空的壁板類工裝自然下沉，完全貼合成型模胎后，即可停止壁板類工裝變形過程，并自然冷卻； (7)將壁板類工裝左右翻轉(zhuǎn)180度，使其正面與成型模胎上表面貼合，保證成型模胎斜面上邊緣與未變形的V型45°槽的中心線對齊并固定，壁板類工裝外端部懸空； (8)按方法(6)步驟，加熱壁板類工裝與成型模胎的斜面上邊緣對應(yīng)的槽，溫度500?550°C，壁板類工裝在下陷上沿處的軟化和重力的作用下，會自然下沉，完全貼合成型胎體后，壁板類工裝停止變形，保證自然冷卻； (9)選用與壁板類工裝同材質(zhì)或收縮率接近的焊條，通過電焊焊接，填滿壁板類工裝的工藝槽內(nèi)，并與主體支撐架焊接； (10)該壁板類工裝整體去應(yīng)力熱處理； (11)數(shù)控加工該壁板類工裝型面及下陷處，即完成壁板類工裝下陷的成型。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料壁板類工裝下陷成型方法，包括以下步驟：（1）按壁板類工裝整體展開尺寸下料厚度為a，并設(shè)定基準(zhǔn)孔；（2）在壁板類工裝下陷的上沿位置和下沿位置分別設(shè)定開口槽；（3）在成型模胎端部上設(shè)定斜面；（4）分別將上沿和下沿的中心V型45°槽的中心線對齊，并加熱至500～550℃，加熱后在重力的作用下，懸空的壁板類工裝自然下沉，完全貼合成型模胎；（6）用焊條填滿壁板類工裝工藝槽；（7）去應(yīng)力熱處理；（8）數(shù)控加工壁板類工裝，即下陷成型。該方法能顯著提高大型曲面復(fù)合材料工裝整體鋼板的成型的精度和鋼板表面流線度，降低工作強(qiáng)度，避免了對機(jī)械設(shè)備和人員加工能力的依賴，并能建立標(biāo)準(zhǔn)化的成型工藝。
【IPC分類】B23P15/24
【公開號】CN104942554
【申請?zhí)枴緾N201510335536
【發(fā)明人】謝大葉, 景智
【申請人】沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月17日