本发明涉及一种适用于大尺寸机身桶段油箱等复杂结构的常温高精度装配、高温组件共固化成型的装配式共固化定位成型装置及定位成型方法，属于复合材料装配、成型。
背景技术：
1、大尺寸复杂结构例如复合材料油箱的共固化技术，一直以来都是飞行器整体油箱研制工作的目标。大型油箱的密封是油箱制造重要难点，直接影响了油箱的经济成本以及使用寿命。整体成型油箱在密封性以及使用寿命上都具有巨大优势，机身桶段油箱结构内部有端框、长桁、内埋金属块等多种结构，在装配以及成型工艺上都有着巨大的难度。
2、大尺寸机身油箱组件需要先将复合材料零件装配成组件，然后在装配好的组件上进行最外层蒙皮铺层，然后在热压罐里进行高温共固化。传统模具无法实现高精度装配，传统装配工装无法实现高温成型时所有定位器热膨胀系数与方向统一，都无法满足新工艺要求。
技术实现思路
1、本发明针对上述问题，实现了一种适用于大尺寸机身桶段油箱等复杂结构的装配式共固化定位成型装置及定位成型方法，能够实现大尺寸机身桶段油箱等复杂结构的常温高精度装配、高温组件共固化成型。
2、机身桶段复杂结构例如机身桶段油箱结构内部有端框、长桁、内埋金属块等多种结构，通过本发明可以在室温状态高精度装配框、长桁、内埋金属块等复杂结构复合材料组件后，在组件外层使用预浸料铺新的产品结构，进入热压罐或烘箱能够实现同时共固化成型。该成型工艺方法的组件结构强度有着显著提高，能够减少90％以上的标准件机械连接，提高了组件的整体油箱的密封性，保证了共固化组件的整体外形精度。本发明能够有效解决室温状态下装配型架的高精度装配的精度难题，以及在温度变化过程中，因工装材料与复合材料热膨胀系数不同，导致的产品成型过程中随着工装热胀冷缩发生形变的问题。
3、本发明的一种机身桶段装配式共固化定位成型装置，包括工装框架、定位轴、以及至少两个框定位器组件，定位轴固定安装于工装框架上，框定位器组件设置于定位轴上；每个框定位器组件包含一个框定位器、一个定位销以及一个框定位器腹板，框定位器与框定位器腹板固定连接，框定位器、框定位器腹板套装于定位轴上且能够沿定位轴的轴向滑动，框定位器、框定位器腹板通过定位销在定位轴上定位。
4、进一步地，在室温进行待成型的复合材料产品的高精度装配时，将所有定位销锁紧以将框定位器及框定位器腹板固定在定位轴上；在高温成型时，只保留一个定位销，拆除或松开其余所有定位销，使拆除或松开定位销的框定位器及框定位器腹板能够沿定位轴的轴向滑动，以消除工装材料膨胀系数与待成型的复合材料产品的膨胀系数不一致导致的复合材料产品的轴向变形。
5、进一步地，所述框定位器腹板采用与待成型的复合材料产品相同的复合材料，以使得在成型过程的温度变化过程中复合材料产品在周向方向不发生形变。
6、进一步地，所述框定位器腹板的外径与待成型的复合材料产品的内径进行匹配设计，以对待成型的复合材料产品进行定位。
7、进一步地，所述框定位器腹板为圆板状，其中间有孔用于穿过定位轴。
8、进一步地，所述框定位器和所述定位轴之间设置滑轨定向销和与其匹配的滑轨槽，滑轨槽沿定位轴的轴向设置，滑轨定向销能够沿滑轨槽滑动，以使框定位器在定位轴上仅沿定位轴的轴向运动。
9、进一步地，所述滑轨槽设于所述框定位器上，所述滑轨定向销设于所述定位轴上。
10、本发明的一种机身桶段装配式共固化定位成型方法，采用上述机身桶段装配式共固化定位成型装置实现成型过程，该方法包括以下步骤：
11、在室温进行待成型的复合材料产品的高精度装配时，将所有定位销锁紧以将框定位器及框定位器腹板固定在定位轴上；
12、在高温成型时，只保留一个定位销，拆除或松开其余所有定位销，使拆除或松开定位销的框定位器及框定位器腹板能够沿定位轴的轴向滑动，以消除工装材料膨胀系数与待成型的复合材料产品的膨胀系数不一致导致的复合材料产品的轴向变形；
13、所述框定位器腹板采用与待成型的复合材料产品相同的复合材料，以使得在成型过程的温度变化过程中复合材料产品在周向方向不发生形变。
14、进一步地，在温度升高过程中，工装框架以及定位轴沿定位轴的轴向方向会发生热膨胀，锁紧定位销的框定位器以其定位销为定位基准，复合材料产品本身热膨胀系数接近为0，拆除或松开定位销的框定位器以复合材料产品为定位基准，拆除或松开定位销的框定位器及框定位器腹板通过滑轨定向销和滑轨槽沿定位轴的轴向进行滑动，从而停留在常温状态时的装配理论位置上，同时完成对产品周向方向的成型强度支持。
15、进一步地，在温度降低过程中，工装框架以及定位轴沿定位轴的轴向方向发生冷收缩，拆除或松开定位销的框定位器及框定位器腹板通过滑轨定向销和滑轨槽沿定位轴的轴向进行滑动，从而停留在常温状态时的装配理论位置上；温度恢复到室温状态后，将拆除或松开的定位销重新锁紧，完成产品的重新定位。
16、本发明与现有技术相比的有益效果：
17、(1)本发明采用独特的方式消除工装纵向热膨胀变长对产品带来的影响，通过定向滑块，让工装定位器在热膨胀过程中，产品在滑块的作用下保持静止，不会随着工装变形。同时还能保证产品的定位精度以及成型时所需的强度。
18、(2)本发明针对复合材料热膨胀系数接近0的特点，采用了复合材料作为装配工装周向定位器的制造材料，保证了产品在高温成型过程中不会热膨胀变形。
19、(3)本发明解决了工装可以装配复合材料组件然后共固化整体成型的工艺难题，产品外形轮廓以及装配气密均达到设计要求。
20、(4)本发明有望将成为未来大尺寸复合材料油箱组件整体成型主要工艺方式。在其他产品的生产过程中有很好的通用性，可以减少加工成本和时间，增加产品收益；
21、(5)采用本发明方法，将多个成型工装与多个装配工装合成一个工装即可完成产品制造，在节省大量生产工时的同时，降低废件率，提高产品附加值；
22、(6)本发明具有良好的推广应用价值，可有效推动航空航天领域复合材料整体大尺寸复合材料油箱共固化成型的发展应用。
23、说明书附图
24、图1为本发明大尺寸机身油箱装配式共固化定位成型装置的主视图；其中1-6是框定位器，7-12是定位销，13-18是框定位器腹板，19是定位轴，20是工装框架。
25、图2为框定位器1、定位销7、框定位器腹板13安装在定位轴19上的示意图。
26、图3为本发明框定位器腹板的主视图；
27、图4为本发明滑轨槽的剖视图；其中，22为滑轨定向销，21为滑轨槽；
1.一种机身桶段装配式共固化定位成型装置，其特征在于，包括工装框架、定位轴、以及至少两个框定位器组件，定位轴固定安装于工装框架上，框定位器组件设置于定位轴上；每个框定位器组件包含一个框定位器、一个定位销以及一个框定位器腹板，框定位器与框定位器腹板固定连接，框定位器、框定位器腹板套装于定位轴上且能够沿定位轴的轴向滑动，框定位器、框定位器腹板通过定位销在定位轴上定位。
2.根据权利要求1所述的机身桶段装配式共固化定位成型装置，其特征在于，在室温进行待成型的复合材料产品的高精度装配时，将所有定位销锁紧以将框定位器及框定位器腹板固定在定位轴上；在高温成型时，只保留一个定位销，拆除或松开其余所有定位销，使拆除或松开定位销的框定位器及框定位器腹板能够沿定位轴的轴向滑动，以消除工装材料膨胀系数与待成型的复合材料产品的膨胀系数不一致导致的复合材料产品的轴向变形。
3.根据权利要求1所述的机身桶段装配式共固化定位成型装置，其特征在于，所述框定位器腹板采用与待成型的复合材料产品相同的复合材料，以使得在成型过程的温度变化过程中复合材料产品在周向方向不发生形变。
4.根据权利要求1所述的机身桶段装配式共固化定位成型装置，其特征在于，所述框定位器腹板的外径与待成型的复合材料产品的内径进行匹配设计，以对待成型的复合材料产品进行定位。
5.根据权利要求1所述的机身桶段装配式共固化定位成型装置，其特征在于，所述框定位器腹板为圆板状，其中间有孔用于穿过定位轴。
6.根据权利要求1所述的机身桶段装配式共固化定位成型装置，其特征在于，所述框定位器和所述定位轴之间设置滑轨定向销和与其匹配的滑轨槽，滑轨槽沿定位轴的轴向设置，滑轨定向销能够沿滑轨槽滑动，以使框定位器在定位轴上仅沿定位轴的轴向运动。
7.根据权利要求6所述的机身桶段装配式共固化定位成型装置，其特征在于，所述滑轨槽设于所述框定位器上，所述滑轨定向销设于所述定位轴上。
8.一种机身桶段装配式共固化定位成型方法，其特征在于，采用权利要求1～7中任一项所述的机身桶段装配式共固化定位成型装置实现成型过程，该方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在温度升高过程中，工装框架以及定位轴沿定位轴的轴向方向会发生热膨胀，锁紧定位销的框定位器以其定位销为定位基准，复合材料产品本身热膨胀系数接近为0，拆除或松开定位销的框定位器以复合材料产品为定位基准，拆除或松开定位销的框定位器及框定位器腹板通过滑轨定向销和滑轨槽沿定位轴的轴向进行滑动，从而停留在常温状态时的装配理论位置上，同时完成对产品周向方向的成型强度支持。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在温度降低过程中，工装框架以及定位轴沿定位轴的轴向方向发生冷收缩，拆除或松开定位销的框定位器及框定位器腹板通过滑轨定向销和滑轨槽沿定位轴的轴向进行滑动，从而停留在常温状态时的装配理论位置上；温度恢复到室温状态后，将拆除或松开的定位销重新锁紧，完成产品的重新定位。
