一種復(fù)合材料雙面加筋壁板的熱壓罐整體成型方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種復(fù)合材料雙面加筋壁板的熱壓罐整體成型方法。本發(fā)明通過在成型工裝上相對于壁板內(nèi)型面筋條的位置加工出凹槽，然后將預(yù)先處理好的內(nèi)型面筋條放進(jìn)工裝，在工裝型面上鋪疊蒙皮，最后與外型面筋條共膠接/共固化成型壁板。采用本發(fā)明技術(shù)的成型方法，可共膠接（Co-bonding）/共固化（Co-curing）出雙面縱橫加筋壁板、梁等復(fù)合材料構(gòu)件?？捎行p少熱壓罐的使用，大大降低生產(chǎn)成本，避免因多次熱歷程對復(fù)合材料構(gòu)件性能產(chǎn)生影響，降低工藝風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說明】一種復(fù)合材料雙面加筋壁板的熱壓罐整體成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種適用于復(fù)合材料雙面縱橫加筋壁板的熱壓罐整體成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度和比模量，已在新一代航空飛行器上大量使用。復(fù)合材料整體成型技術(shù)可大大減少緊固件的使用，有效降低結(jié)構(gòu)重量，主要應(yīng)用于軍用、民用飛機(jī)的主承力或次承力構(gòu)件上。在主承力部件上，一些關(guān)鍵構(gòu)件為采用雙面加筋結(jié)構(gòu)，可有效提高剛度及傳遞載荷效率。
[0003]針對這種零件的結(jié)構(gòu)特征，現(xiàn)有的技術(shù)方案是先固化單面筋條，然后采用二次膠接或機(jī)械連接的方案連接另一側(cè)筋條。采用二次膠接方案，會增加熱壓罐的使用次數(shù)，且多次熱歷程會給已固化的復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部質(zhì)量及狀態(tài)帶來風(fēng)險(xiǎn)。二次膠接對零件配合面的貼合度要求很高，成型可靠性較差，制造成本較高。采用機(jī)械連接方案，將會大量使用緊固件，原材料成本和和人工成本會大大增加，制造效率也較低，且會大大增加零件重量，將會使復(fù)合材料構(gòu)件的減重效果大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種能夠一次整體成型出雙面縱橫加筋壁板的制造方法，提高雙面縱橫加筋壁板的成型質(zhì)量，降低此類復(fù)合材料構(gòu)件的制造風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)成本。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:(1)在成型工裝[I]上相對于內(nèi)型面筋條位置開設(shè)凹槽[2]，凹槽外形尺寸與筋條外形尺寸一致；
[0006](2)將處理好的內(nèi)形面筋條[3]預(yù)埋到成型工裝上的凹槽中；
[0007](3)在預(yù)埋了筋條的工裝上面用浸料鋪疊蒙皮[4]，蒙皮鋪疊完成后，在蒙皮上表面放置外型面筋條[5]；
[0008](4)用真空袋封裝工裝，進(jìn)罐固化成型。
[0009]所述的筋條截面形狀可為工型、T型、J型、帽型、L型、π型或C型。
[0010]所述的預(yù)浸料纖維與樹脂的復(fù)合材料，為單向帶預(yù)浸料或織物預(yù)浸料，纖維為碳纖維、聚乙烯纖維、芳綸纖維或玻璃纖維，樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、雙馬樹脂或聚酰亞胺樹脂。
[0011]所述的蒙皮形狀為π型，U型、單曲率弧形、雙曲率弧形或平面型。
[0012]所述的成型方案可為共膠接成型、共固化成型。
[0013]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明通過成型工裝加工時(shí)預(yù)先加工出可放置內(nèi)型面筋條的凹槽，本發(fā)明的方案實(shí)現(xiàn)了在筋條埋放的同時(shí)，即對筋條實(shí)行定位，筋條軸線精度可達(dá)到數(shù)控機(jī)床加工精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的復(fù)合材料加筋壁板軸線精度?？蓪?shí)現(xiàn)雙面加筋復(fù)合材料壁板整體共膠接/共固化成型，減少了復(fù)合材料構(gòu)件的進(jìn)罐次數(shù)，降低了制造成本。[0014]采用本發(fā)明的方案，可以實(shí)現(xiàn)雙面加筋壁板的一次整體成型，壁板固化變形量遠(yuǎn)小于二次進(jìn)罐膠接成型方案的固化變形。本發(fā)明的一次進(jìn)罐整體成型方案避免了重復(fù)進(jìn)罐而造成復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部缺陷擴(kuò)展的風(fēng)險(xiǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是π型雙面縱橫加筋壁板成型方案示意圖
[0016]圖2是平板型雙面縱橫加筋壁板成型方案示意圖
[0017]圖3是U型雙面縱橫加筋板成型方案示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0018](I)在成型工裝上相對于內(nèi)型面筋條位置開設(shè)凹槽，凹槽外形尺寸與筋條外形尺寸一致；
[0019]( 2 )將內(nèi)形面筋條在鋪疊工裝上鋪好后，抽真空預(yù)壓實(shí)或進(jìn)罐固化后，預(yù)埋到成型工裝上的凹槽中；
[0020]( 3 )在預(yù)埋了筋條的工裝上面用預(yù)浸料鋪疊蒙皮，蒙皮鋪疊完成后，在蒙皮上表面放置外型面筋條；
[0021](4)用真空袋封裝工裝，進(jìn)罐固化成型。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例中，采用圖1所示的工裝為型雙面加筋壁板成型工裝。工裝主體為框架式，所成型的復(fù)合材料壁板為η型，采用陽模成型方案。依據(jù)貼模面(即復(fù)合材料構(gòu)件的內(nèi)型面)T型復(fù)合材料縱向筋條的實(shí)際位置開設(shè)T形槽，T型槽外形尺寸與縱向T型復(fù)合材料筋條尺寸一致，寬度為90mm，深度為60mm。
[0024]將縱向復(fù)合材料T型筋條先進(jìn)罐固化，機(jī)械加工到圖紙尺寸后，埋放進(jìn)π型雙面加筋壁板成型工裝的T型槽里面，檢查配合狀態(tài)后，在筋條外掾條面鋪覆膠接用的膠膜，然后進(jìn)行蒙皮鋪疊。鋪疊完成后利用外型面定位裝置和激光投影進(jìn)行外型面筋條定位。封裝后進(jìn)熱壓罐固化。固化后的零件進(jìn)行無損檢測和型面檢測，無超差缺陷。
[0025]實(shí)施例2
[0026]本實(shí)施例中，采用圖1所示的工裝為平面型雙面加筋壁板成型工裝。工裝主體為框架結(jié)構(gòu)，在保證工裝剛度的同時(shí)，有利于熱擴(kuò)散。所成型的復(fù)合材料壁板筋條為帽型，采用陽模成型方案。依據(jù)貼模面(即復(fù)合材料構(gòu)件的外型面)橫向筋條的實(shí)際位置開設(shè)工形槽。由于縱向筋條底面掾條寬度為50mm，筋條高度為35mm，所以方形槽的寬度定為80mm，深度為45_。
[0027]將加工好的工型筋條預(yù)先埋放進(jìn)定位工裝里面，檢查配合狀態(tài)后進(jìn)行蒙皮鋪疊。鋪疊完成后利用外型面定位裝置和激光投影進(jìn)行外型面筋條定位。封裝后進(jìn)熱壓罐固化。固化后的零件進(jìn)行無損檢測和型面檢測，無超差缺陷。
[0028]實(shí)施例3
[0029]本實(shí)施例中，采用圖3所示的U型雙面加筋壁板成型工裝。工裝主體為框架結(jié)構(gòu)，在保證工裝剛度的同時(shí)，有利于熱擴(kuò)散。所成型的復(fù)合材料壁板為U板型，依據(jù)貼模面(SP復(fù)合材料構(gòu)件的外型面)縱向筋條的實(shí)際位置開設(shè)T形槽。由于縱向筋條底面掾條寬度為60mm,筋條高度為40mm,所以方形槽的寬度定為90mm,深度為55mm。
[0030]將加工好的T型筋條預(yù)先埋放進(jìn)定位工裝里面，檢查配合狀態(tài)后進(jìn)行蒙皮鋪疊。鋪疊完成后利用外型面定位裝置和激光投影進(jìn)行外型面帽筋條定位。封裝后進(jìn)熱壓罐固化。固化后的零件進(jìn)行無損檢測和型面檢測，無超差缺陷。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合材料雙面加筋壁板的熱壓罐整體成型方法，其特征是:(I)在成型工裝[I]上相對于內(nèi)型面筋條位置開設(shè)凹槽[2]，凹槽外形尺寸與筋條外形尺寸一致； (2)將處理好的內(nèi)形面筋條[3]預(yù)埋到成型工裝上的凹槽中； (3)在預(yù)埋了筋條的工裝上面用浸料鋪疊蒙皮[4]，蒙皮鋪疊完成后，在蒙皮上表面放置外型面筋條[5]； (4)用真空袋封裝工裝，進(jìn)罐固化成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料雙面加筋壁板的熱壓罐整體成型方法，其特征是:所述的筋條為工型筋條、T型筋條、J型筋條、帽型筋條、L型筋條、π型或C型筋條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料雙面加筋壁板的熱壓罐整體成型方法，其特征是:所述的預(yù)浸料為單向帶預(yù)浸料或織物預(yù)浸料，纖維為碳纖維、聚乙烯纖維、芳綸纖維或玻璃纖維，樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、雙馬樹脂或聚酰亞胺樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料雙面加筋壁板的熱壓罐整體成型方法，其特征是:所述的蒙皮形狀為η型，U型、單曲率弧形、雙曲率弧形或平面型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料雙面加筋壁板的熱壓罐整體成型方法，其特征是:所述的固化成型為共膠接成型、共固化成型。
【文檔編號】B29C70/44GK103552256SQ201310511661
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】荀國立, 徐洪波, 邱啟艷 申請人:中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司