复合材料细长结构梁固化平衡工装及其制造方法与流程

本发明属于复合材料细长结构梁成形工艺装备，具体地，涉及一种复合材料细长结构梁固化平衡工装及其制造方法。

背景技术：

1、在航天装备制造领域、细长结构梁（如承力筒桁梁、舱门主梁等）是关键的承力结构件、有较高的几何精度要求。随着碳纤维增强复合材料的广泛应用，这类细长构件的制造多采用热压罐固化工艺。在固化过程中，复合材料预浸料需要在高温高压环境下经历树脂、凝胶或固化阶段、最终形成定型产品。

2、在复合材料细长结构梁的固化成型过程中、模具放置时的自重变形是一个不可忽视的因素、它会通过多种机制对最终成型件的质量产生显著的负面影响。具体影响主要体现在模具因自重发生挠曲变形造成的制品尺寸偏差；模具自重变形诱发内部残余应力、脱模释放后加剧制品翘曲和回弹变形。

3、目前在大型高精度复合材料成型模具的设计及制造中、通常采用模具底部设计三点支撑、四点支撑或提高模具局部刚度以控制自重变形、减少使用工况对模具变形的影响、保证型面精度。但三点支撑适用于三角或圆形模具底座、四点支撑适用于矩形或方形模具底座；要解决如何在细长结构梁大吨位模具上通过合理的支撑点布置及自适应调平结构、有效消减或平衡因模具放置、自重挠曲引起的变形，从而确保细长结构梁在固化过程中的几何精度，同时满足制造适应性强、成本低、使用轻便成为本领域现有技术中的一大技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合材料细长结构梁固化平衡工装及其制造方法。

2、根据本发明提供的复合材料细长结构梁固化平衡工装，所述复合材料细长结构梁固化平衡工装用于支撑复合材料细长结构梁的成型模，包括：沿成型模的长度方向间隔设置的两组接地支撑组件以及分别设置于成型模两端的一对辅助防倾覆架；

3、所述接地支撑组件共两组，接地支撑组件包括：接地支撑底座、平衡板和摆动限位块；

4、所述平衡板设置于所述接地支撑底座上方并沿成型模的长度方向延伸，所述平衡板的两端分别设有用于与成型模接触的平衡板支撑圆柱，两组所述接地支撑组件中的四个所述平衡板支撑圆柱共同形成用于支撑成型模的四个支撑位置；

5、所述接地支撑底座的顶部设有倒圆顶角，

6、所述平衡板的中心线处下方设有平衡板圆柱槽，

7、所述平衡板圆柱槽与所述倒圆顶角相切配合，以使所述平衡板能够相对于所述接地支撑底座摆动调平；

8、所述摆动限位块设置于所述平衡板的两端下方，并与所述平衡板之间具有活动间隙，以限制所述平衡板的摆动幅度；

9、所述辅助防倾覆架用于成型模倾覆并保持成型模的放置稳定性。

10、优选地，两组所述接地支撑底座分别设置于距成型模两端四分之一于成型模总长度的位置；

11、所述接地支撑底座呈等边三棱柱状，其接地长度为成型模总长度的十五分之一；

12、所述平衡板的长度为成型模总长度的四分之一，且所述平衡板相对于成型模中心线左右对称设置。

13、优选地，所述接地支撑底座的等边三棱柱状截面等边三角形截面边长为其接地长度，

14、所述倒圆顶角的圆弧半径为所述等边三角形截面边长的三分之一；

15、所述平衡板圆柱槽的槽面圆弧半径大于所述倒圆顶角的圆弧半径。

16、优选地，所述平衡板支撑圆柱为四分之一圆柱结构，其半径为30毫米，并相对于所述平衡板的上表面凸起10毫米；

17、所述平衡板的宽度比成型模的宽度多10毫米，

18、所述接地支撑底座的宽度比所述平衡板的宽多10毫米，

19、所述平衡板的厚度根据成型模高度的四分之一取整确定。

20、优选地，所述摆动限位块与所述平衡板之间的活动间隙为5毫米，

21、所述摆动限位块的宽度为所述平衡板长度的十分之一，且所述摆动限位块上设有减重孔。

22、优选地，所述接地支撑底座、平衡板和摆动限位块采用45调质钢制成；所述辅助防倾覆架采用q235a材料制成并呈三角形配重支架结构；

23、所述辅助防倾覆架与成型模的接触面积占成型模端面总面积的四分之三。

24、优选地，所述接地支撑底座、平衡板、摆动限位块和辅助防倾覆架均设有吊装孔，并配置有与所述吊装孔相配合的吊环螺钉。

25、根据本发明所提供的复合材料细长结构梁固化平衡工装的制造方法，包括：

26、步骤s1，根据待支撑的成型模的结构尺寸确定固化平衡工装各组成部件的结构尺寸；

27、步骤s2，按照步骤s1确定的结构尺寸制造接地支撑底座、平衡板、摆动限位块和辅助防倾覆架；

28、步骤s3，按照预定结构关系配置所述接地支撑底座、平衡板和摆动限位块，使所述平衡板的平衡板圆柱槽与所述接地支撑底座顶部的倒圆顶角相切配合，并使所述摆动限位块与所述平衡板之间形成活动间隙；

29、步骤s4，沿成型模的长度方向配置两组接地支撑组件，使四个平衡板支撑圆柱形成用于支撑成型模的四个支撑位置，并在成型模的两端配置一对辅助防倾覆架，形成所述复合材料细长结构梁固化平衡工装。

30、优选地，所述步骤s1中，设成型模的总长度为l0、宽度为a0、高度为h0，将两组所述接地支撑底座分别设置于距成型模两端1/4l0的位置，将所述接地支撑底座的接地长度确定为1/15l0，将所述平衡板的长度确定为1/4l0、宽度确定为a0+10毫米，并根据h0/4取整确定所述平衡板的厚度；将所述接地支撑底座的宽度确定为所述平衡板的宽度加10毫米，将所述摆动限位块的宽度确定为所述平衡板长度的十分之一。

31、优选地，所述步骤s2中，将所述接地支撑底座加工成顶部具有倒圆顶角的等边三棱柱状，在所述平衡板的中心线处下方形成平衡板圆柱槽，并在所述平衡板的两端上方分别形成平衡板支撑圆柱，在所述摆动限位块上形成减重孔；步骤s3中，使所述摆动限位块与所述平衡板之间预留5毫米的活动间隙；所述辅助防倾覆架采用整料机加工或焊接的方式形成。

32、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

33、1、本发明通过两组接地支撑底座与两组可摆动的平衡板配合，将两个接地支撑位置扩展形成四个用于支撑成型模的支撑位置，有利于降低成型模因自重产生的挠曲变形，提高复合材料细长结构梁的固化成型精度；

34、2、本发明通过平衡板圆柱槽与接地支撑底座顶部倒圆顶角相切配合，使平衡板能够根据成型模的实际放置及受力状态进行摆动调平，提高了工装对不同放置工况的适应能力；

35、3、本发明通过在平衡板两端下方设置摆动限位块，对平衡板的摆动幅度进行限制，并通过成型模两端的辅助防倾覆架提高整体放置稳定性，有利于保证固化过程中的支撑安全性和稳定性；

36、4、本发明根据成型模的长度、宽度和高度按比例确定接地支撑底座、平衡板及摆动限位块的结构尺寸，使同一设计思路能够适用于不同尺寸的复合材料细长结构梁成型模，具有较好的适应性和通用性。

1.一种复合材料细长结构梁固化平衡工装，其特征在于，所述复合材料细长结构梁固化平衡工装用于支撑复合材料细长结构梁的成型模（1），包括：沿成型模（1）的长度方向间隔设置的两组接地支撑组件以及分别设置于成型模（1）两端的一对辅助防倾覆架（4）；

2.根据权利要求1所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装，其特征在于，所述接地支撑底座（2）、平衡板（3）和摆动限位块（5）采用45调质钢制成；所述辅助防倾覆架（4）采用q235a材料制成并呈三角形配重支架结构；

7.根据权利要求1所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装，其特征在于，所述接地支撑底座（2）、平衡板（3）、摆动限位块（5）和辅助防倾覆架（4）均设有吊装孔，并配置有与所述吊装孔相配合的吊环螺钉。

8.一种权利要求1至7任一项所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装的制造方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装的制造方法，其特征在于，所述步骤s1中，设成型模（1）的总长度为l0、宽度为a0、高度为h0，将两组所述接地支撑底座（2）分别设置于距成型模（1）两端1/4l0的位置，将所述接地支撑底座（2）的接地长度确定为1/15l0，将所述平衡板（3）的长度确定为1/4l0、宽度确定为a0+10毫米，并根据h0/4取整确定所述平衡板（3）的厚度；将所述接地支撑底座（2）的宽度确定为所述平衡板（3）的宽度加10毫米，将所述摆动限位块（5）的宽度确定为所述平衡板（3）长度的十分之一。

10.根据权利要求8所述的复合材料细长结构梁固化平衡工装的制造方法，其特征在于，所述步骤s2中，将所述接地支撑底座（2）加工成顶部具有倒圆顶角的等边三棱柱状，在所述平衡板（3）的中心线处下方形成平衡板圆柱槽（32），并在所述平衡板（3）的两端上方分别形成平衡板支撑圆柱（31），在所述摆动限位块（5）上形成减重孔；步骤s3中，使所述摆动限位块（5）与所述平衡板（3）之间预留5毫米的活动间隙；所述辅助防倾覆架（4）采用整料机加工或焊接的方式形成。