本發(fā)明屬于復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帽型加筋壁板共固化成型工藝方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料由于其比強(qiáng)度高、比剛度高、結(jié)構(gòu)一體化程度高、有效的減少零件數(shù)量縮短總裝時(shí)間等優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于先進(jìn)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)中。在所有復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件中，蒙皮和長(zhǎng)桁組成的壁板結(jié)構(gòu)比較典型，其中，帽型加筋壁板憑借其長(zhǎng)桁的封閉截面，能有效的提高壁板的扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性；以及其長(zhǎng)桁雙凸緣、大截面的結(jié)構(gòu)形式使其能擁有更大的長(zhǎng)桁間距、減少長(zhǎng)桁數(shù)量、降低重量及裝配成本等優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用在飛機(jī)的機(jī)身、整流罩等結(jié)構(gòu)上。

目前復(fù)合材料帽型加筋壁板的成型方法主要有兩種，其一是將蒙皮與長(zhǎng)桁分別成型后再二次膠接成型，其缺點(diǎn)是對(duì)于曲率較大的蒙皮與長(zhǎng)桁，二次膠接界面的質(zhì)量難以保證，甚至無(wú)法成型，并且工藝過(guò)程繁瑣，需要多次固化，浪費(fèi)經(jīng)濟(jì)成本與時(shí)間成本；其二是先將蒙皮成型后在蒙皮上鋪疊長(zhǎng)桁采用膠接共固化工藝成型，其缺點(diǎn)是長(zhǎng)桁成型分別需要鋪疊模具及固化模具，模具數(shù)量較多、成本較高，且膠接界面的質(zhì)量難以保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種復(fù)合材料帽型加筋壁板共固化成型工藝方法，可以降低工藝復(fù)雜程度、降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，

第一、根據(jù)復(fù)合材料帽型加筋壁板蒙皮的外型面，設(shè)計(jì)并制造模具；

第二、按設(shè)計(jì)要求在模具上完成蒙皮的鋪疊；

第三、根據(jù)設(shè)計(jì)要求的復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁的截面尺寸、長(zhǎng)度計(jì)算得出帽型長(zhǎng)桁的型腔尺寸，采用耐溫≥200℃的硅橡膠按帽型長(zhǎng)桁的型腔尺寸加工成型為橡膠芯模，其中，需根據(jù)固化溫度對(duì)硅橡膠的尺寸進(jìn)行修正,修正公式為：

ΔW＝W+W*(α1-α2)*(T1-T2)

W為計(jì)算型腔尺寸，ΔW為修正后尺寸；

α₁為橡膠芯模熱膨脹系數(shù)，α₂為復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)；

T₁為復(fù)合材料固化成型溫度，T₂為室溫；

第四、橡膠芯模使用前，在其外表面涂覆脫模劑；

第五、按設(shè)計(jì)要求的帽型長(zhǎng)桁在蒙皮上的位置放置橡膠芯模并抽真空固定，抽真空的真空度不低于-0.080MPa；

第六、在橡膠芯模上按設(shè)計(jì)要求完成復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁的鋪疊；

第七、在鋪疊完成的制件上放好相應(yīng)的輔助材料并在模具上進(jìn)行封裝，按照相應(yīng)的固化工藝在熱壓罐中固化成型；

第八、模具出罐后，脫去制件表面的輔助材料，將橡膠芯模從帽型長(zhǎng)桁中抽出，得到復(fù)合材料帽型加筋壁板。

放置橡膠芯模時(shí)，采用模具刻線及激光投影來(lái)定位芯模位置，使得鋪疊復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁時(shí)的軸線精度在±1mm之內(nèi)。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果

1.本發(fā)明與傳統(tǒng)的二次膠接及膠接共固化的成型方法相比，可以大大減少模具費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)低成本制造；同時(shí)共固化工藝減少了固化次數(shù)，減少了工藝風(fēng)險(xiǎn)和工藝難度，可有效縮短工藝周期至傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)周期的1/2。

2.本發(fā)明中采用橡膠芯模用于帽型長(zhǎng)桁的成型。橡膠芯模隨型性好，制造過(guò)程中加壓穩(wěn)定，可以用于曲率較大的帽型加筋壁板的成型，避免了金屬長(zhǎng)桁模具成型時(shí)與蒙皮匹配性不好造成的制造缺陷。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明復(fù)合材料蒙皮鋪疊示意圖；

圖2是補(bǔ)強(qiáng)鋪層鋪疊截面示意圖；

圖3是橡膠芯模放置示意圖；

圖4是復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁鋪疊截面示意圖；

圖5是復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁鋪疊示意圖；

圖6是成型的復(fù)合材料帽型加筋壁板結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明

第一、根據(jù)復(fù)合材料帽型加筋壁板蒙皮1的外型面，設(shè)計(jì)并制造模具2；

第二、按設(shè)計(jì)要求在模具2上完成蒙皮1的鋪疊；

第三、根據(jù)設(shè)計(jì)要求的復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁3的截面尺寸、長(zhǎng)度計(jì)算得出帽型長(zhǎng)桁3的型腔尺寸，采用耐溫≥200℃的硅橡膠按帽型長(zhǎng)桁3的型腔尺寸加工成型為橡膠芯模4，其中，需根據(jù)固化溫度對(duì)硅橡膠的尺寸進(jìn)行修正,修正公式為：

ΔW＝W+W*(α₁-α₂)*(T₁-T₂)

W為計(jì)算型腔尺寸，ΔW為修正后尺寸；

α₁為橡膠芯模熱膨脹系數(shù)，α₂為復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)；

T₁為復(fù)合材料固化成型溫度，T₂為室溫；

第四、橡膠芯模4使用前，在其外表面涂覆脫模劑；

第五、按設(shè)計(jì)要求的帽型長(zhǎng)桁3在蒙皮1上的位置放置橡膠芯模4。放置橡膠芯模4前，在橡膠芯模的兩個(gè)底角居中鋪疊補(bǔ)強(qiáng)鋪層5。采用模具刻線6及激光投影7來(lái)定位芯模位置。抽真空固定橡膠芯模4，抽真空的真空度不低于-0.080MPa；

第六、在橡膠芯模4上按設(shè)計(jì)要求完成復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁3的鋪疊，主要包括預(yù)浸料鋪層8及填料9；

第七、在鋪疊完成的制件上放好相應(yīng)的輔助材料并在模具2上進(jìn)行封裝，按照相應(yīng)的固化工藝在熱壓罐中固化成型；

第八、模具2出罐后，脫去制件表面的輔助材料，將橡膠芯模4從帽型長(zhǎng)桁(3)中抽出，得到復(fù)合材料帽型加筋壁板。

實(shí)施例

第一、根據(jù)復(fù)合材料帽型加筋壁板蒙皮1的外型面，設(shè)計(jì)并制造模具2；

第二、按設(shè)計(jì)要求在模具2上完成蒙皮1的鋪疊；

第三、根據(jù)設(shè)計(jì)要求的復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁3的截面尺寸計(jì)算得出帽型長(zhǎng)桁3的型腔尺寸。其中，需根據(jù)固化溫度對(duì)硅橡膠的尺寸進(jìn)行修正，修正公式為：

ΔW＝W+W*(α₁-α₂)*(T₁-T₂)

W為計(jì)算型腔尺寸，ΔW為修正后尺寸；

α₁為橡膠芯模熱膨脹系數(shù)，α₂為復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)；

T₁為復(fù)合材料固化成型溫度，T2為室溫；

本例中，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)約為5*10^-6m/m*℃,橡膠芯模的熱膨脹系數(shù)約為300*10^-6m/m*℃，T₁＝180℃，T₂＝25℃，本例中W以截面積為單位計(jì)算，W＝1.17×10^-3m²，計(jì)算得出ΔW＝1.22×10^-3m²。按該尺寸采用耐溫≥200℃的硅橡膠加工成型為橡膠芯模4。

第四、橡膠芯模4使用前，在其外表面涂覆脫模劑；

第五、按設(shè)計(jì)要求的帽型長(zhǎng)桁3在蒙皮1上的位置放置橡膠芯模4。放置橡膠芯模4前，在橡膠芯模的兩個(gè)底角居中鋪疊補(bǔ)強(qiáng)鋪層5，本例中補(bǔ)強(qiáng)鋪層為一層角度為±45°、寬度30mm的織物預(yù)浸料。采用模具刻線6及激光投影7來(lái)定位芯模位置。抽真空固定橡膠芯模4，抽真空的真空度不低于-0.080MPa；

第六、在橡膠芯模4上按設(shè)計(jì)要求完成復(fù)合材料帽型長(zhǎng)桁3的鋪疊，主要包括預(yù)浸料鋪層8及填料9；

第七、在鋪疊完成的制件上放好相應(yīng)的輔助材料并在模具2上進(jìn)行封裝，按照相應(yīng)的固化工藝在熱壓罐中固化成型；

第八、模具2出罐后，脫去制件表面的輔助材料，將橡膠芯模4從帽型長(zhǎng)桁3中抽出，得到復(fù)合材料帽型加筋壁板。