一种机翼一体式成型结构及其成型模具的制作方法

本申请一般涉及航空材料，具体涉及一种机翼一体式成型结构及其成型模具。

背景技术：

1、机翼是为飞机提供升力的主要部件，其除了需要具备气动外形外，对其自身重量降低的要求越来越高。为了在保证其具有足够强度的情况下，尽量降低机翼的重量，采用复合材料制备多腔体的结构件是一个理想的技术线路。

2、热塑性树脂基复合材料(本申请中简称热塑性复合材料)具有较好的耐热性、优秀的损伤容限、良好的抗冲击性能且成型周期短、生产效率高、能反复成型，近些年来受到航空航天领域越来越广泛的关注。

3、机翼结构上通常胶合有加强筋，然而加强筋本身抗拉压、抗冲击及抗层间剪切能力较差，降低了整个构件的机械强度，从而在一定程度上影响了机翼的性能。另外，加强筋直线度和位置度也对机翼的性能有一定的影响。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种机翼一体式成型结构及其成型模具，可以提高加强筋的制备质量，提高机翼的成型效果。

2、第一方面，本申请提供了一种机翼一体式成型结构，所述机翼包括翼部以及设置在所述翼部内表面的加强筋，所述机翼通过料胚总体一体式形成，所述料胚总体包括用于成型所述翼部的第一料胚体和用于成型所述加强筋的第二料胚体，其中，

3、所述第一料胚体包括料胚主体以及设置在所述料胚主体上的第一接触体，所述第二料胚体上设置有第二接触体以及设置在所述第二接触体内侧表面上的料胚筋体，所述料胚筋体用于成型所述加强筋，所述第一接触体与所述第二接触体在对应位置处相卡合以形成料胚总体；

4、所述第二接触体的外侧表面和所述料胚主体的外侧表面匹配以形成所述翼部的外表面；

5、所述第一接触体在沿外侧表面向内侧表面方向上的伸出长度逐渐增加，所述第二接触体在沿外侧表面向内侧表面方向上的延伸长度逐渐递减，所述伸出长度与所述延伸长度在对应位置处相匹配。

6、可选地，所述翼部包括第一翼侧部和第二翼侧部，所述第一翼侧部和所述第二翼侧部之间设置有弯折部，所述加强筋设置在所述弯折部，并沿所述第一翼侧部到所述第二翼侧部的方向延伸；所述翼部的内表面设置有多个加强筋；

7、所述第一料胚体包括多个料胚主体，所述料胚主体分别位于所述第二接触体的两侧，所述第一接触体位于所述料胚主体靠近所述第一接触体的一端。

8、可选地，所述第二料胚体具有中心面，所述第二料胚体包括位于中心面两侧的料胚分体，所述料胚分体关于所述中心面对称设置，所述料胚分体均包括用于形成所述料胚筋体的第一料胚分体和用于形成所述第二接触部的第二料胚分体；两个所述料胚分体通过预压固定连接，所述第二料胚体还包括层叠设置在两个所述第二料胚分体远离内侧表面一侧上的料胚延伸分体。

9、可选地，所述第二接触体的内侧表面和所述第一接触体的内侧表面匹配以形成所述翼部的内表面；

10、所述第二接触部包括沿外侧表面到内侧表面方向上的多层第二预浸叠层；所述第二预浸料叠层包括整数层的第二预浸料。

11、可选地，位于所述第二接触体两侧的第一接触体关于所述中心面对称设置，所述第一接触部包括多层第一预浸叠层，所述第一预浸料叠层包括整数层的第一预浸料，自所述外侧表面向所述内侧表面方向上，所述第一预浸叠层与对应层数的第二预浸料叠层的厚度相同且端部接触。

12、第二方面，本申请提供了一种机翼的成型模具，用于成型如以上任一所述的机翼一体式成型结构，所述成型模具包括：

13、第一模具，所述第一模具包括第一成型区和第二成型区，所述第一成型区用于随形铺设多层第一预浸料以形成料胚主体，所述第二成型区用于所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至所述第二成型区以形成第一接触体，所述第二成型区上层叠设置有多个第一凸台，所述第一凸台用于限定所述第一预浸料的延伸长度；

14、第二模具，所述第二模具包括第一铺设区和第二铺设区，所述第一铺设区用于随形铺设多层第二预浸料以形成所述料胚筋体，所述第二铺设区用于所述第二预浸料自所述第一铺设区延伸至所述第二铺设区以形成第二接触体，所述第二铺设区上层叠设置有多个第二凸台，所述第二凸台用于限定所述第二预浸料的延伸长度。

15、可选地，所述第一模具包括第一底座以及设置在所述第一底座上的多个第一凹模和多个第二凹模，所述第二凹模与所述第一底座可拆卸连接，每一所述第二凹模位于相邻两个所述第一凹模之间；

16、所述第一成型区设置在所述第一凹模上，所述第二成型区设置在所述第二凹模上，所述第二凹模上对称设置有两个第二成型区，所述第二成型区用于与其相邻的第一成型区匹配以在对应的所述料胚主体的一端形成所述第一接触体。

17、可选地，所述第二成型区包括两个成型延伸区，每一所述成型延伸区与其相邻的所述第一成型区相接，且所述成型延伸区与所述机翼的外表面形状相匹配，所述多个第一凸台设置在两个所述成型延伸区之间，所述多个第一凸台沿远离所述成型延伸区方向上的长度逐渐递减；每一所述第一凸台的厚度均为整数倍的第一预浸料的厚度，所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至对应所述第一凸台的端部，并在多层随形铺设后与对应的所述第一凸台的表面平齐，且下一层叠的第一预浸料自所述第一成型区延伸并覆盖至对应的所述第一凸台的表面。

18、可选地，所述第一模具还包括与所述第一底板可拆卸连接的第三凹模，所述第三凹模包括第三成型区，所述第三成型区与所述翼部的外表面形状相匹配，所述第三凹模用于在所述第一接触体与所述第二接触体在对应位置处相卡合形成料胚总体后替换所述第二凹模。

19、可选地，所述第二模具包括第二底座以及设置在所述第二底座上的第一半模和第二半模，所述第一半模和所述第二半模中的至少一个与所述第二底座可拆卸连接，所述第一半模和所述第二半模分别用于形成一个料胚分体并预压形成所述第二料胚体；

20、所述第一半模和所述第二半模均包括所述第一铺设区和所述第二铺设区，所述第一铺设区和所述第二铺设区垂直设置，所述第一铺设区的形状与所述加强筋的形状相匹配；

21、其中，所述第二凸台设置在所述第二铺设区远离所述第一铺设区的一端，所述多个第二凸台沿远离所述第二铺设区方向上的长度逐渐递减；每一所述第二凸台的厚度均为整数倍的第二预浸料的厚度，所述第二预浸料自所述第二成型区延伸至对应所述第二凸台的端部，并在多层随形铺设后与对应的所述第二凸台的表面平齐，且下一层叠的第二预浸料自所述第一铺设区延伸至并覆盖至所述第二凸台的表面。

22、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

23、本申请实施例提供的机翼一体式成型结构，通过设置用于翼部成型的第一料胚体和用于加强筋成型的第二料胚体，采用卡合的方式进行接触固定，第二料胚体的外表面与机翼的外表面平齐，提高翼部与加强筋的连接强度；并将卡合区域的第一接触体和第二接触体设置的长度逐渐变换的结合处，提高卡合区域的连接强度，防止分层、褶皱等，提高成型效果。

技术特征：

1.一种机翼一体式成型结构，其特征在于，所述机翼包括翼部以及设置在所述翼部内表面的加强筋，所述机翼通过料胚总体一体式形成，所述料胚总体包括用于成型所述翼部的第一料胚体和用于成型所述加强筋的第二料胚体，其中，

2.根据权利要求1所述的机翼一体式成型结构，其特征在于，所述翼部包括第一翼侧部和第二翼侧部，所述第一翼侧部和所述第二翼侧部之间设置有弯折部，所述加强筋设置在所述弯折部，并沿所述第一翼侧部到所述第二翼侧部的方向延伸；所述翼部的内表面设置有多个加强筋；

3.根据权利要求1所述的机翼一体式成型结构，其特征在于，所述第二料胚体具有中心面，所述第二料胚体包括位于中心面两侧的料胚分体，所述料胚分体关于所述中心面对称设置，所述料胚分体均包括用于形成所述料胚筋体的第一料胚分体和用于形成所述第二接触部的第二料胚分体；两个所述料胚分体通过预压固定连接，所述第二料胚体还包括层叠设置在两个所述第二料胚分体远离内侧表面一侧上的料胚延伸分体。

4.根据权利要求3所述的机翼一体式成型结构，其特征在于，所述第二接触体的内侧表面和所述第一接触体的内侧表面匹配以形成所述翼部的内表面；

5.根据权利要求4所述的机翼一体式成型结构，其特征在于，位于所述第二接触体两侧的第一接触体关于所述中心面对称设置，所述第一接触部包括多层第一预浸叠层，所述第一预浸料叠层包括整数层的第一预浸料，自所述外侧表面向所述内侧表面方向上，所述第一预浸叠层与对应层数的第二预浸料叠层的厚度相同且端部接触。

6.一种机翼的成型模具，其特征在于，用于成型如权利要求1-5任一所述的机翼一体式成型结构，所述成型模具包括：

7.根据权利要求6所述的机翼的成型模具，其特征在于，所述第一模具包括第一底座以及设置在所述第一底座上的多个第一凹模和多个第二凹模，所述第二凹模与所述第一底座可拆卸连接，每一所述第二凹模位于相邻两个所述第一凹模之间；

8.根据权利要求7所述的机翼的成型模具，其特征在于，所述第二成型区包括两个成型延伸区，每一所述成型延伸区与其相邻的所述第一成型区相接，且所述成型延伸区与所述机翼的外表面形状相匹配，所述多个第一凸台设置在两个所述成型延伸区之间，所述多个第一凸台沿远离所述成型延伸区方向上的长度逐渐递减；每一所述第一凸台的厚度均为整数倍的第一预浸料的厚度，所述第一预浸料自所述第一成型区延伸至对应所述第一凸台的端部，并在多层随形铺设后与对应的所述第一凸台的表面平齐，且下一层叠的第一预浸料自所述第一成型区延伸并覆盖至对应的所述第一凸台的表面。

9.根据权利要求7所述的机翼的成型模具，其特征在于，所述第一模具还包括与所述第一底板可拆卸连接的第三凹模，所述第三凹模包括第三成型区，所述第三成型区与所述翼部的外表面形状相匹配，所述第三凹模用于在所述第一接触体与所述第二接触体在对应位置处相卡合形成料胚总体后替换所述第二凹模。

10.根据权利要求6所述的机翼的成型模具，其特征在于，所述第二模具包括第二底座以及设置在所述第二底座上的第一半模和第二半模，所述第一半模和所述第二半模中的至少一个与所述第二底座可拆卸连接，所述第一半模和所述第二半模分别用于形成一个料胚分体并预压形成所述第二料胚体；

技术总结
本申请公开了一种机翼一体式成型结构及其成型模具，机翼包括翼部以及设置在翼部内表面的加强筋，料胚总体包括用于成型翼部的第一料胚体和用于成型加强筋的第二料胚体，第一料胚体上设置有料胚主体以及设置在料胚主体上的第一接触体，第二料胚体上设置有第二接触体以及设置在第二接触体内侧表面上的料胚筋体，料胚筋体用于成型加强筋，第一接触体与第二接触体在对应位置处相卡合以形成料胚总体；第二接触体的外侧表面和料胚主体的外侧表面匹配以形成翼部的外表面；第一接触体在沿外侧表面向内侧表面方向上的伸出长度逐渐增加，第二接触体在沿外侧表面向内侧表面方向上的延伸长度逐渐递减，伸出长度与延伸长度在对应位置处相匹配。

技术研发人员：唐全升,孙德权,张建坤,夏吉升,欧阳焰,方月华
受保护的技术使用者：哈尔滨远驰航空装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8