一种双曲帽型长桁预制成型方法及双曲帽型长桁与流程-k8凯发

本发明涉及飞机零部件制造，尤其涉及一种双曲帽型长桁预制成型方法及双曲帽型长桁。

背景技术：

1、复合材料具有质量轻、较高的比强度和比模量、较好的延展性和可设计性等特点，广泛应用于飞机、火箭、航天飞行器的制造中。复合材料是一种沿厚度方向包括多层料片，且不同的层别的料片的纤维延伸方向之间的夹角关系可以根据需要进行设计的材料。

2、帽型长桁是飞机制造领域一种常用的工件，帽型长桁包括等直帽型长桁(未图示)和双曲帽型长桁10(如图1所示)，且两种帽型长桁均包括帽部11和蒙皮部12。对于等直帽型长桁，其蒙皮部为平面结构且帽部的延伸方向为直线，其在成型时，将多层料片的纤维按照预设的角度关系铺设形成一个矩形的坯料，再采用热模压的方式将坯料压制成型。对于双曲帽型长桁10，如图1所示，其帽部11的延伸方向为空间曲线，蒙皮部12为空间曲面，其通常采用热压罐固化成型的方式加工，但这种方式成型存在效率低、纤维角度控制难度大等缺点。若按照等直帽型长桁的成型方式进行成型的话(即采用矩形坯料进行热模压)，由于其曲面的形状，如图2所示，会导致最终成型的双曲帽型长桁10中一些层别的料片90的纤维91方向发生偏转，使成型后工件内的纤维91状态不对称，进而导致工件性能无法满足使用要求。

3、因此，亟待需要一种双曲帽型长桁预制成型方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种双曲帽型长桁预制成型方法，其成型的双曲帽型长桁各层料片的纤维延伸方向准确，且成型效率高。

2、本发明的另一个目的在于提出一种双曲帽型长桁，其通过上述的双曲帽型长桁预制成型方法加工而成，纤维方向精准度高，性能好。

3、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

4、一种双曲帽型长桁预制成型方法，包括：

5、步骤100，以预设展开方式将双曲帽型长桁的三维模型展开为模拟平面料片；其中，所述模拟平面料片上具有对应于所述双曲帽型长桁的帽部的中线模拟中线，所述模拟中线为平面曲线；

6、步骤200，参照所述模拟平面料片的形状裁切各层料片，并依次铺贴各层料片，以形成平板坯料；其中，沿所述模拟中线的延伸方向将所述模拟平面料片划分为多个分隔区域，每个所述分隔区域建立一个平面坐标系；每层料片在铺贴不同的所述分隔区域时，其纤维延伸方向分别参照对应的所述分隔区域的平面坐标系；

7、步骤300，将所述平板坯料以预设定位方式安装在热模压模具中，并进行热模压；其中，所述热模压模具用于成型所述帽部的型腔的中线的两端分别设置有主定位部，所述平板坯料上对应于所述模拟中线的两端分别限位于所述主定位部。

8、作为一个可选方案，步骤100中，预设展开方式包括：

9、步骤110，拾取所述双曲帽型长桁的三维模型中帽顶的r角边线，将所述r 角边线平移至帽顶的中点，得到中间曲线；

10、步骤120，过所述中间曲线做垂直于所述双曲帽型长桁模型的蒙皮部的上表面的第一辅助平面，所述第一辅助平面与所述蒙皮部上表面的交线为曲面料片中线；

11、步骤130，选取所述双曲帽型长桁上的多个特征点，以所述曲面料片中线为基准，计算各个所述特征点在所述上表面上的等效位置，连接各个所述等效位置，并获得模拟曲面料片的形状；

12、步骤140，将所述模拟曲面料片展开为平面，以获得所述模拟平面料片，所述曲面料片中线形成所述模拟中线。

13、作为一个可选方案，步骤130中，所述等效位置的计算方法包括：

14、经过所述特征点做垂直于所述曲面料片中线的第二辅助平面；

15、所述第二辅助平面与所述中间曲线的交点为辅助点，获取所述特征点与所述辅助点在所述第二辅助平面上的连接轨迹的长度a；

16、自所述特征点向所述曲面料片中线做垂线；

17、所述等效位置位于所述垂线的延长线上且距离所述曲面料片中线的距离为 a。

18、作为一个可选方案，步骤130中，连接各个所述等效位置后获得模拟中间曲面料片的形状，在所述模拟中间曲面料片的基础上外扩预设距离，从而得到所述模拟曲面料片。

19、作为一个可选方案，步骤130中，所述特征点包括位于所述蒙皮部上的凸耳远离所述曲面料片中线的端点。

20、作为一个可选方案，步骤200中，所述平面坐标系的建立方法为：

21、在每个所述分隔区域对应的所述模拟中线上选取一个点作为铺设原点，以所述铺设原点处所述模拟中线的延伸方向作为0°方向建立平面坐标系。

22、作为一个可选方案，步骤200中，每层料片由多个子料片拼接而成。

23、作为一个可选方案，步骤200中，在铺贴每层料片时，采用激光投影标记所述模拟平面料片的轮廓，和/或多个所述平面坐标系，和/或当前层的所述料片的纤维分别在各个所述分隔区域内的延伸方向。

24、作为一个可选方案，步骤300中，所述热模压模具上还设置有多个辅助定位部，所述辅助定位部用于限位所述平板坯料的轮廓。

25、一种双曲帽型长桁，采用上述的双曲帽型长桁预制成型方法制造而成。

26、本发明有益效果为：

27、本发明的双曲帽型长桁预制成型方法，通过预设的展开方法将双曲帽型长桁的三维模型展开为模拟平面料片，该方法将双曲帽型长桁为曲面造型考虑在内，使得模拟平面料片的模拟中线为曲线；接下来在各层料片铺贴时，以模拟中线的延伸方向为基准划分为多个分隔区域并分别建立坐标系，使同一层料片在铺贴不同分隔区域时其纤维延伸方向参照对应的坐标系，相当于提前使各层的纤维方向预留一定的偏角，用于弥补热模压过程的纤维偏转；最后，在热模压成型时，将平板坯料的模拟中线的两端定位在热模压模具用于成型帽部的型腔的中线的两端，从而实现了平板坯料坐标系与模具坐标系的匹配，进而能够保证最终成型后的双曲帽型长桁(即工件)的各层料片中纤维的延伸方向的准确性以及纤维的对称性，保证工件的性能符合要求。且热模压的成型效率高，保证了双曲帽型长桁的成型效率。

28、本发明的双曲帽型长桁，通过采用上述的双曲帽型长桁预制成型方法加工而成，纤维方向精准度高，性能好。

技术特征：

1.一种双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，步骤100中，预设展开方式包括：

3.如权利要求2所述的双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，步骤130中，所述等效位置(123)的计算方法包括：

4.如权利要求2所述的双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，步骤130中，连接各个所述等效位置(123)后获得模拟中间曲面料片(60)的形状，在所述模拟中间曲面料片(60)的基础上外扩预设距离，从而得到所述模拟曲面料片(50)。

5.如权利要求2所述的双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，步骤130中，所述特征点(131)包括位于所述蒙皮部(12)上的凸耳(13)远离所述曲面料片中线(122)的端点。

6.如权利要求1-5任一项所述的双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，步骤200中，所述平面坐标系的建立方法为：

7.如权利要求6所述的双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，步骤200中，每层料片由多个子料片拼接而成。

8.如权利要求1-6任一项所述的双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，步骤200中，在铺贴每层料片时，采用激光投影标记所述模拟平面料片(20)的轮廓，和/或多个所述平面坐标系，和/或当前层的所述料片的纤维分别在各个所述分隔区域(22)内的延伸方向。

9.如权利要求1-5任一项所述的双曲帽型长桁预制成型方法，其特征在于，步骤300中，所述热模压模具上还设置有多个辅助定位部(42)，所述辅助定位部(42)用于限位所述平板坯料(30)的轮廓。

10.一种双曲帽型长桁，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的双曲帽型长桁预制成型方法制造而成。

技术总结
本发明涉及飞机零部件制造技术领域，公开了一种双曲帽型长桁预制成型方法及双曲帽型长桁。所述双曲帽型长桁预制成型方法包括：步骤100，以预设展开方式将双曲帽型长桁的三维模型展开为模拟平面料片；步骤200，参照所述模拟平面料片的形状裁切各层料片，并依次铺贴各层料片，以形成平板坯料；步骤300，将所述平板坯料以预设定位方式安装在热模压模具中，并进行热模压。发明的双曲帽型长桁预制成型方法成型的双曲帽型长桁，各层料片中纤维的延伸方向的准确性好、对称性好，保证工件的性能符合要求，且热模压的成型效率高，保证了双曲帽型长桁的成型效率。

技术研发人员：邱春亮,刘钧天,于锐,王俊,陈萍,刘兴宇,苏佳智,陈思,郭爽
受保护的技术使用者：上海飞机制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8