一种分切成对称T型工件的加工方法

技术领域

本发明涉及复合材料制造技术领域，尤其涉及一种分切成对称T型工件的加工方法。

背景技术

飞机复合材料加筋壁板零件通常采用共胶接成型工艺完成蒙皮与长桁的胶接成型，即“干长桁+湿蒙皮”或“湿长桁+干蒙皮”共胶接成型工艺。加筋壁板采用的长桁零件一般有工型、T型、Ω型等多种不同的结构形式。

T型工件可选用将H型工件分切成两个T型工件的方法制成，在制造时，需要先将H型工件分为上下两个C型预成型件，再将上C型预成型件和下C型预成型件装配于H型工件工装上，然后热压固化得到H型工件再分切成T型工件。但利用前述方法制造时，是采用单向带预浸料铺贴，则最后分切得到的两个T型工件不是对称件，若要制成n个对称T型工件，则需要n个H型工件，不仅增大了原材料的使用量，还增长了制造周期，降低了制造效率。

因此，亟需一种分切成对称T型工件的加工方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分切成对称T型工件的加工方法，以提高零件制造效率，缩短制造周期，并节省T型工件成型过程中原材料的使用量。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种分切成对称T型工件的加工方法，包括：

步骤1：预浸料平板净尺寸设计，根据T型工件的净尺寸获得左上L型预浸料平板的净尺寸、右上L型预浸料平板的净尺寸、左下L型预浸料平板的净尺寸和右下L型预浸料平板的净尺寸；

步骤2：预浸料平板铺贴，采用自动铺带机在自动铺带平台上铺贴预浸料平板，所述左上L型预浸料平板包括多层铺层，所述右上L型预浸料平板也包括多层铺层；

在同一坐标系下，所述左上L型预浸料平板的某一铺层按照45°方向铺贴，而与其对应的所述右上L型预浸料平板的铺层则按照-45°方向铺贴，或所述左上L型预浸料平板的某一铺层按照-45°方向铺贴，而与其对应的所述右上L型预浸料平板的铺层则按照45°方向铺贴，或所述左上L型预浸料平板的某一铺层和与其对应的所述右上L型预浸料平板的铺层均按照0°方向铺贴，或所述左上L型预浸料平板的某一铺层和与其对应的所述右上L型预浸料平板的铺层均按照90°方向铺贴；

在同一坐标系下，所述左下L型预浸料平板的某一铺层按照45°方向铺贴，而与其对应的所述右下L型预浸料平板的铺层则按照-45°方向铺贴，或所述左下L型预浸料平板的某一铺层按照-45°方向铺贴，而与其对应的所述右下L型预浸料平板的铺层则按照45°方向铺贴，或所述左下L型预浸料平板的某一铺层和与其对应的所述右下L型预浸料平板的铺层均按照0°方向铺贴，或所述左下L型预浸料平板的某一铺层和与其对应的所述右下L型预浸料平板的铺层均按照90°方向铺贴；

步骤3：预成型处理，对所述上C型预浸料平板进行折弯处理，以获得上C型预成型件；对所述下C型预浸料平板进行折弯处理，以获得下C型预成型件；

步骤4：H型工件成型，将所述上C型预成型件和所述下C型预成型件装配于H型工件工装上，通过热压罐成型处理，以获得H型工件；

步骤5：T型工件成型，沿垂直于所述H型工件的腹板所在平面的方向，对所述H型工件的腹板进行切割处理，以获得两个T型工件。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，在所述步骤2中，还包括利用超声裁断机对铺贴好的预浸料平板，按照所述步骤1中获得的多种预浸料平板的净尺寸进行裁切。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，在所述步骤3中，所述折弯处理需要将所述上C型预浸料平板和所述下C型预浸料平板先分别转移至热隔膜预成型工装上，并采用热隔膜机对所述上C型预浸料平板和所述下C型预浸料平板分别进行折弯。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，在所述步骤3中，在将所述上C型预浸料平板和所述下C型预浸料平板分别转移至所述热隔膜预成型工装上之前，还需要分别在所述上C型预浸料平板和所述下C型预浸料平板上开设定位孔，所述定位孔用于将所述上C型预浸料平板和所述下C型预浸料平板定位在所述热隔膜预成型工装上。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，在所述步骤4中，所述H型工件工装包括上C型芯模、下C型芯模、左侧盖板和右侧盖板，通过将所述上C型预成型件放置于所述上C型芯模，所述下C型预成型件放置于所述下C型芯模，所述上C型芯模翻转并对放于所述下C型芯模上方，而后再将所述左侧盖板放置于所述上C型芯模和所述下C型芯模的左侧，所述右侧盖板放置于所述上C型芯模和所述下C型芯模的右侧，以使所述上C型预成型件和所述下C型预成型件装配于所述H型工件工装，并在所述上C型预成型件、所述下C型预成型件和所述左侧盖板以及所述上C型预成型件、所述下C型预成型件和所述右侧盖板之间夹设捻子条。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，所述H型工件工装的制造步骤包括：

绘制H型工件数模：绘制T型工件数模，然后对所述T型工件数模做三维镜像处理，以得到镜像T型工件数模，再将所述T型工件数模和所述镜像T型工件数模对称组合，以得到H型工件数模；

拆解H型工件数模：将所述H型工件数模分解成上C型预成型件数模和下C型预成型件数模；

获得H型工件工装：根据所述上C型预成型件数模和所述下C型预成型件数模的尺寸结构，制造获得所述上C型芯模、所述下C型芯模、所述左侧盖板和所述右侧盖板。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，在所述步骤4中，所述H型工件工装上还需放置隔离膜和透气毡，以糊制真空袋，且通过对所述真空袋进行抽气处理，以使所述上C型预成型件贴合至所述上C型芯模，所述下C型预成型件贴合至所述下C型芯模。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，在所述步骤4中，通过所述热压罐成型处理的所述H型工件还需进行脱模处理，以使所述H型工件从所述H型工件工装中脱离。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，在所述步骤5中，所述切割处理需要将所述H型工件转移到铣切工装上，再采用五坐标机床对所述H型工件的腹板进行分切，以获得两个T型预成型件。

作为分切成对称T型工件的加工方法的一种优选方案，在所述步骤4中，所述切割处理还包括对所述T型预成型件的端部进行修切，以获得所述T型工件。

本发明的有益效果为：

本发明提出的一种分切成对称T型工件的加工方法，包括预浸料平板净尺寸设计、预浸料平板铺贴、预成型处理、H型工件成型和T型工件成型等五个步骤。通过对上C型预浸料平板进行折弯处理，以获得上C型预成型件，对下C型预浸料平板进行折弯处理，以获得下C型预成型件。而后再将上C型预成型件和下C型预成型件装配于H型工件工装上，通过热压罐成型处理，以获得H型工件。最后再沿垂直于H型工件的腹板所在平面的方向，对H型工件的腹板进行切割处理，即可获得两个T型工件。

上C型预浸料平板包括具有多层铺层的左上L型预浸料平板和具有多层铺层的右上L型预浸料平板。在同一坐标系下，左上L型预浸料平板的某一铺层按照45°方向进行铺贴，而与其对应的右上L型预浸料平板的铺层则按照-45°方向进行铺贴。或者左上L型预浸料平板的某一铺层按照-45°方向进行铺贴，而与其对应的右上L型预浸料平板的铺层则按照45°方向进行铺贴。或者左上L型预浸料平板的某一铺层和与其对应的右上L型预浸料平板的铺层均按照0°方向铺贴。或者左上L型预浸料平板的某一铺层和与其对应的右上L型预浸料平板的铺层均按照90°方向铺贴。下C型预浸料平板的结构以及每层铺层的铺贴方法与上C型预浸料平板均一致。以此使得制成的H型工件在分切后可得到完全对称的两个T型工件，可有效提高T型工件的制造效率，缩短制造周期，节省原材料。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多种预浸料平板的某层铺层的铺贴方向示意图；

图2是本发明实施例提供的多种预浸料平板的多层铺层的铺贴方向示意图；

图3是本发明实施例提供的H型工件工装与上C型预成型件、下C型预成型件和捻子条的装配示意图。

图中：

1、上C型预成型件；11、左上L型预浸料平板；12、右上L型预浸料平板；2、下C型预成型件；3、捻子条；

100、上C型芯模；200、下C型芯模；300、左侧盖板；400、右侧盖板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的工具台或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例提供一种分切成对称T型工件的加工方法，其与传统的分切制造方法不同，可将一个H型工件分切成为两个完全对称的T型工件。在用于T型长桁的制造和生产时，一次制造即可获得两个完全对称的T型长桁，可有效提高制造效率，缩短制造周期，并节省T型长桁成型过程中原材料的使用量。

传统的分切制造方法是将上C型预浸料平板和下C型预浸料平板分别折弯成上C型预成型件1和下C型预成型件2，而后再将上C型预成型件1和下C型预成型件2热压处理为H型工件，最后再将H型工件分切成T型工件。本实施例提供的分切成对称T型工件的加工方法，与传统的分切制造方法的区别主要在于预浸料平板铺贴。如图1和图2所示，需要先分别铺贴左上L型预浸料平板11和右上L型预浸料平板12以形成上C型预浸料平板，并分别铺贴左下L型预浸料平板和右下L型预浸料平板以形成下C型预浸料平板，而后再进行上述的步骤。

具体地，左上L型预浸料平板11和右上L型预浸料平板12均包括多层铺层，在同一坐标系下，如图1a所示，在左上L型预浸料平板11的某一铺层按照45°方向铺贴时，与其对应的右上L型预浸料平板12的铺层则需要按照-45°方向铺贴。或者如图1b所示，在左上L型预浸料平板11的某一铺层按照-45°方向铺贴时，与其对应的右上L型预浸料平板12的铺层则需要按照45°方向铺贴。当然，也可以如图1c所示，将左上L型预浸料平板11的某一铺层和与其对应的右上L型预浸料平板12的铺层均按照0°方向铺贴。或者如图1d所示，将左上L型预浸料平板11的某一铺层和与其对应的右上L型预浸料平板12的铺层均按照90°方向铺贴。

与之一致的，形成下C型预浸料平板的铺贴方式也有四种，一是左下L型预浸料平板的某一铺层按照45°方向铺贴，且与其对应的右下L型预浸料平板的铺层按照-45°方向铺贴；二是左下L型预浸料平板的某一铺层按照-45°方向铺贴，且与其对应的右下L型预浸料平板的铺层按照45°方向铺贴；三是左下L型预浸料平板的某一铺层和与其对应的右下L型预浸料平板的铺层均按照0°方向铺贴；四是左下L型预浸料平板的某一铺层和与其对应的右下L型预浸料平板的铺层均按照90°方向铺贴。

优选地，如图2所示，左上L型预浸料平板11的某一铺层按照45°方向铺贴时，则与其相邻的左上L型预浸料平板11的其他铺层按照-45°、0°或90°方向铺贴。而左上L型预浸料平板11的某一铺层按照-45°方向铺贴时，则与其相邻的左上L型预浸料平板11的其他铺层按照45°、0°或90°方向铺贴。

另外，关于左上L型预浸料平板11、右上L型预浸料平板12、左下L型预浸料平板以及右下L型预浸料平板的铺贴净尺寸需要在预浸料平板铺贴前进行计算。因为本实施例提供的分切成对称T型工件的加工方法是为了制造T型工件，则可根据需要制成的T型工件数模获得H型工件数模，这一步可通过三维镜像处理获得。再根据H型工件数模获得上C型预成型件数模和下C型预成型件数模，即沿平行于H型工件数模的腹板所在平面均匀拆分。最后再根据上C型预成型件数模获得左上L型工件数模和右上L型工件数模，根据下C型预成型件数模获得左下L型工件数模和右下L型工件数模。

而后再将上C型预成型件数模这一三维曲面结构转换为二维平面结构以此获得左上L型预浸料平板11的净尺寸，基于右上L型工件数模获得右上L型预浸料平板12的净尺寸，基于左下L型工件数模获得左下L型预浸料平板的净尺寸，基于右下L型工件数模获得右下L型预浸料平板的净尺寸，在得知各部分预浸料平板的净尺寸后再依据前述的铺贴方向分层铺贴即可。

可选地，采用自动铺带机在自动铺带台上铺贴预浸料平板，而后再采用超声裁断机对铺贴好的预浸料平板进行裁切，而这裁切的标准即是通过前述预浸料平板净尺寸设计步骤中获得的多种预浸料平板的净尺寸。

进一步地，对于形成的上C型预浸料平板进行折弯处理，以获得上C型预成型件1，对于形成的下C型预浸料平板进行折弯处理，以获得下C型预成型件2。具体地，在进行折弯处理时，需要先将上C型预浸料平板和下C型预浸料平板分别转移至热隔膜预成型工装上，而后再采用热隔膜机对上C型预浸料平板和下C型预浸料平板分别进行折弯处理，以此方可获得上C型预成型件1和下C型预成型件2。利用热隔膜机进行折弯处理工作效率高，且通过热隔膜成型处理后获得的上C型预成型件1和下C型预成型件2的质量更好。

可选地，为实现上C型预浸料平板和下C型预浸料平板在热隔膜预成型工装上的固定，在上C型预浸料平板和下C型预浸料平板上分别设置有定位孔，可通过该定位孔分别将上C型预浸料平板和下C型预浸料平板定位在热隔膜预成型工装上。

更进一步地，将上C型预成型件1和下C型预成型件2装配于H型工件工装上，通过热压罐成型处理，以获得H型工件。如图3所示，H型工件工装包括上C型芯模100、下C型芯模200、左侧盖板300和右侧盖板400。在装配时需要将上C型预成型件1放置于上C型芯模100，下C型预成型件2放置于下C型芯模200，而后将上C型芯模100翻转并对放于下C型芯模200上方，再将左侧盖板300放置于上C型芯模100和下C型芯模200的左侧，右侧盖板400放置于上C型芯模100和下C型芯模200的右侧，以此使得上C型预成型件1和下C型预成型件2装配于H型工件工装。另外，在上C型预成型件1、下C型预成型件2和左侧盖板300之间夹设有捻子条3，在上C型预成型件1、下C型预成型件2和右侧盖板400之间夹设有捻子条3。可选地，捻子条3通过捻子条预成型设备利用预浸料拉挤成型。

H型工件工装需要通过待制成的T型工件的尺寸提前设计。制造H型工件工装的步骤包括三步，一是绘制H型工件数模：绘制T型工件数模，然后对T型工件数模做三维镜像处理，以得到镜像T型工件数模，再将T型工件数模和镜像T型工件数模对称组合，以得到H型工件数模；二是拆解H型工件数模：将H型工件数模分解成上C型预成型件数模和下C型预成型件数模；三是获得H型工件工装：根据上C型预成型件数模和下C型预成型件数模的尺寸结构，制造获得上C型芯模100、下C型芯模200、左侧盖板300和右侧盖板400。本实施例中，上C型芯模100和下C型芯模200为硬质钢芯模。上C型芯模100和下C型芯模200用于放置上C型预成型件1和下C型预成型件的型面凹槽通过铣切加工处理形成，其加工精度高，能够有效保证最初获得的T型预成型件的表面质量。而左侧盖板300和右侧盖板400均为厚度小于1mm的薄盖板，本实施例中，左侧盖板300和右侧盖板400的厚度为0.5mm，且左侧盖板300和右侧盖板400的材质为复合材料，当然在其他实施例中，也可以是金属板材质。

可选地，为使上C型预成型件1、下C型预成型件2与H型工件工装贴合，在H型工件成型步骤中，还包括在完成装配组合的H型工件工装上放置隔离膜、透气毡，以糊制真空袋，通过对真空袋进行抽气处理，以使上C型预成型件1抵压上C型芯模100设置，下C型预成型件2抵压下C型芯模200设置，这有利于提高后续热压罐成型处理后得到的H型工件的质量。

可选地，在H型工件成型步骤中，通过热压罐成型处理的H型工件还需进行脱模处理，以使H型工件从H型工件工装中脱离。本实施例中通过一次热压罐固化处理可得到一个H型工件，而经切割后即可以得到两个对称的T型工件，相比现有的T型工件的制造方法，提高了生产效率。

切割处理需对获得的H型工件，从沿垂直于H型工件的腹板所在平面的方向，对H型工件的腹板进行切割。具体地，在进行切割处理时，需要将H型工件先转移到铣切工装上，再采用五坐标机床对H型工件的腹板进行分切，以获得两个T型预成型件。采用五左边机床取代手工切割，能大大提高切割精度，降低切割难度，保证切割质量。

在分切完成后，还可进一步采用五坐标机床对已分切得到的T型预成型件的端部进行修切，以最终获得两个对称的T型工件。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。