CN102507275B - 一种直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型方法 - Google Patents

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本发明属于复合材料成型技术，涉及一个适用于直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型的直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型工艺方法。本发明采用平台厚度限位工装，有效地保证了桨叶疲劳试验件两夹板间的间距，同时，限位工装的定位，也保障了两夹板的对称度，从工艺流程上直接省去数控加工的工序，而且还缩短了制造周期，提高了桨叶疲劳试验件的一次交检合格率，桨叶疲劳试验件的报废率为零。确保了桨叶疲劳试验件的装配过程的稳定性和顺畅性。

Description

一种直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术，涉及一个适用于直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型的直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型工艺方法。
背景技术
旋翼桨叶是一个柔韧的、固有频率低的细长弹性体，工作时，高速旋转的桨叶承受着很高的离心力载荷和交变的气动载荷作用，产生很高的交变应力。因此，在直升机研制的探索时期，桨叶很容易折断。而在特制的疲劳试验台上进行的疲劳试验结果，是最能够直接反映桨叶性能的指标。所以制造出具有优异的疲劳性能的桨叶疲劳试验件，最为关键。
传统的制备桨叶疲劳试验件的工艺方法是，
1.桨叶切断、掏空
将成型后的模压桨叶去掉包铁，根据图纸要求，以桨叶0剖面位置为基准，测量要求的距离分别在桨叶上划出桨叶切割线Zx1、Zx2。按划线在基准线处把桨叶切断并去掉毛刺。挖空桨叶端部内腔的泡沫，具体深度要求按图纸执行。
2.桨叶填充、铺层
①桨叶填充
用短切纤维混合物将试件端部内腔挖空部位填满，除去气泡，修平。
②外部铺层加强
按产品图纸用铅笔在上、下翼面划出加强部位。用砂纸打磨上、下表面加强部位，使其粗糙。用特氟龙胶带限定上、下表面加强部位。
a.无纬带的铺放
在上、下表面粘贴准备好的1113.06胶膜。在上表面去掉胶膜保护层展平，除去气泡。在上表面上铺放无纬带，从基准Zx1开始铺放无纬带，至基准Zx2，然后延展向逐层减少15mm。铺放下表面无纬带，先去掉胶膜的保护膜。从基准Zx1开始铺放无纬带，至基准Zx2，然后逐层减少15mm。
b.玻璃布的铺放
将下好的预浸玻璃布，按图纸铺层顺序和位置要求进行加强布的铺放。
3.糊制真空袋、固化、启模
4.铣平面
按图纸要求的加强后平台厚度将加强区域进行数控加工平面，使之达到高度要求。此过程极易造成原本用于加强的玻璃布和无纬带被数控加工铣掉，从而疲劳试验件的疲劳强度被大大削弱。甚至试验提前失效，无法得到正常的试验数据，导致此疲劳试验件的报废。
5.钻孔、绞孔
将疲劳试验件的夹板进行简单的装配固定后，将试验件组装到钻孔工装上进行钻孔的工序，同时，夹板上的孔配钻。
6.夹板铣台阶孔
为满足夹板图纸要求，需对夹板上定位孔进行铣台阶孔。
7.装配夹板
用砂纸打磨玻璃布胶接表面；用丙酮清洗所有待胶接表面；在夹板上贴胶膜，安装夹板、螺栓套和螺帽。拧紧各螺栓，保证尺寸要求和两板平行，打力矩拧紧螺母。
8.糊制真空袋、固化、启模
9.镗孔
镗孔
Figure GDA00003205182600021
中心距为78±0.05㎜，光洁度1.6
10.垫圈的胶接
此种方法在铣平面时很容易把无纬带铣掉，从而导致桨叶疲劳试验件的刚性和强度大大削弱；在装配夹板时的对称度也很难保证，使得镗孔的垂直度也大受影响。另外，用此方法制备的桨叶疲劳试验件的平衡度也很难保证，每次都会有不同程度的偏差，无论偏差大或小，都会对疲劳试验件的最终实验性能有影响，甚至会导致整片桨叶的报废。
发明的内容
本发明的目的是提出一种试验成本低、操作简便的桨叶疲劳试验件成型工艺方法。本发明的技术解决方案是，
（1）桨叶切断、掏空
将成型后的模压桨叶去掉包铁，根据设计要求，以桨叶的0剖面位置为基准，分别在桨叶上划出桨叶切割基准线Zx1、Zx2，按基准线将模压桨叶切断并去掉毛刺，按照设计要求，挖空模压桨叶端部内腔的泡沫；
（2）桨叶填充
用短切纤维混合物将切断的模压桨叶端部内腔挖空部位填满，除去气泡，修平，并在切断的模压桨叶的端部用胶带固定泡沫块，等待固化；
（3）固化
糊制真空袋，进行固化：升温至100±5℃，并恒温6小时，启模；
（4）桨叶钻孔
按照图纸要求，在桨叶上确定孔位并钻孔；
（5）外部铺层加强
按产品图纸在桨叶的上、下表面划出加强部位，用砂纸打磨桨叶的上、下表面加强部位，使其粗糙；再用特氟龙胶带限定桨叶的上、下表面加强部位；
a.无纬带的铺放
在桨叶的上、下表面粘贴准备好的1113.06胶膜，首先在桨叶的上表面，从基准线Zx1至基准线Zx2铺放第一层无纬带，然后再自基准线Zx1铺放第二层无纬带至距基准线Zx215mm处，第二层无纬带的宽度小于第一层无纬带的宽度15mm，依次逐层铺放无纬带，直至达到设计要求的厚度，无纬带的宽度逐层减少15mm；铺放下表面无纬带，铺放方式同于上表面；
b.玻璃布的铺放
按照设计要求，裁剪预浸玻璃布，并按设计要求的铺层顺序和位置进行加强层的铺放，并对玻璃布表面进行待胶接处理；
（6）装配夹板
在加工完成的金属夹板的内表面上贴胶膜，两块金属夹板分别安装固定在桨叶的上表面和下表面上，桨叶的端头固定一个平台厚度限位工装，平台厚度限位工装置于两夹板之间，并与夹板固定；
（7）固化
糊制真空袋，进行固化：升温至100±5℃，并恒温6小时，启模。
（8）数控加工
取下平台厚度限位工装，数控加工金属夹板上的定位孔，使其满足试验精度；
（9）.胶接桨叶疲劳试验件定位孔垫圈。
本发明具有的优点和有益效果，本发明采用平台厚度限位工装，有效地保证了桨叶疲劳试验件两夹板间的间距，同时，限位工装的定位，也保障了两夹板的对称度，从工艺流程上直接省去数控加工的工序，而且还缩短了制造周期，提高了桨叶疲劳试验件的一次交检合格率，桨叶疲劳试验件的报废率为零。确保了桨叶疲劳试验件的装配过程的稳定性和顺畅性。
附图说明
图1是本发明中使用的平台厚度限位工装的结构示意图；
图2是桨叶疲劳试验件的结构示意图。
具体实施方式
1.一种直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型方法，其成型方法为如下步骤，
（1）桨叶切断、掏空
将成型后的模压桨叶1去掉包铁，根据设计要求，以桨叶的0剖面位置为基准，分别在桨叶1上划出桨叶切割基准线Zx1、Zx2，按基准线将模压桨叶切断并去掉毛刺，按照设计要求，挖空模压桨叶端部内腔的泡沫；
（2）桨叶填充
用短切纤维混合物将切断的模压桨叶端部内腔挖空部位填满，除去气泡，修平，并在切断的模压桨叶的端部用胶带固定泡沫块，等待固化；
（3）.固化
糊制真空袋，进行固化：升温至100±5℃，并恒温6小时，启模；
（4）.桨叶钻孔
按照图纸要求，在桨叶上确定孔位并钻孔；
（5）.外部铺层加强
按产品图纸在桨叶的上、下表面划出加强部位，用砂纸打磨桨叶的上、下表面加强部位，使其粗糙；再用特氟龙胶带限定桨叶的上、下表面加强部位；
a.无纬带的铺放
在桨叶1的上、下表面粘贴准备好的1113.06胶膜，首先在桨叶的上表面，从基准线Zx1至基准线Zx2铺放第一层无纬带，然后再自基准线Zx1铺放第二层无纬带至距基准线Zx215mm处，第二层无纬带的宽度小于第一层无纬带的宽度15mm，依次逐层铺放无纬带，直至达到设计要求的厚度，无纬带的宽度逐层减少15mm；铺放下表面无纬带，铺放方式同于上表面；
b.玻璃布的铺放
按照设计要求，裁剪预浸玻璃布，并按设计要求的铺层顺序和位置进行加强层的铺放，并对对玻璃布表面进行待胶接处理；
（6）.装配夹板
在加工完成的金属夹板的内表面上贴胶膜，两块金属夹板2分别安装固定在桨叶的上表面和下表面上，桨叶1的端头固定一个平台厚度限位工装7，平台厚度限位工装7置于两夹板之间，并与夹板2固定；
（7）.固化
糊制真空袋固化，升温至100±5℃，并恒温6小时，启模。
（8）.数控加工
取下平台厚度限位工装7，数控加工金属夹板2上的定位孔4，使其满足试验精度；
（9）.胶接桨叶疲劳试验件定位孔垫圈3。
平台厚度限位工装7的使用方法：夹板2装配后，将平台厚度限位工装7放置于两块夹板2间，夹板2孔4与平台厚度限位工装的定位孔8用定位销进行固定，并在桨叶Zx1剖面用螺钉通过平台厚度限位工装的固定孔9将桨叶1与平台厚度限位工装7固定。
装配夹板2的桨叶固化后（步骤7），将平台厚度限位工装7取出，清理胶瘤后，继续夹板2的镗孔工作（步骤8）。
实施例
1.桨叶切断、掏空
将成型后的模压桨叶去掉包铁，根据设计要求，以桨叶的0剖面位置为基准，分别在桨叶上划出桨叶切割基准线Zx1、Zx2，按基准线将模压桨叶切断并去掉毛刺，按照设计要求，挖空模压桨叶端部内腔的泡沫；
2.桨叶填充
用短切纤维混合物将试件端部内腔挖空部位填满，除去气泡，修平。端部用胶带固定泡沫块，防止短切纤维混合物的流动，等待固化；
3.糊制真空袋、固化、启模
固化：升温至100±5℃，并恒温6小时
4.桨叶1钻孔
利用疲劳试验件钻孔夹具确定出图纸要求的孔位，再对桨叶钻8个Φ16.6的孔，并利用铰刀将孔扩为Φ22.4，尺寸公差为±0.1。
5.外部铺层加强
按产品图纸用铅笔在上、下翼面划出加强部位。用砂纸打磨上、下表面加强部位，使其粗糙。用特氟龙胶带限定上、下表面加强部位。
a.无纬带的铺放
在上、下表面粘贴准备好的胶膜。在上表面去掉胶膜保护层展平，除去气泡。在上表面上铺放无纬带，从基准Zx1开始铺放无纬带，至基准Zx2，然后逐层减少15mm。铺放下表面无纬带，先去掉胶膜的保护膜。从基准Zx1开始铺放无纬带，至基准Zx2，然后逐层减少15mm。
注意：遇到有孔的位置，将无纬带预留出螺栓通过孔。
b.玻璃布的铺放
将下好的预浸玻璃布，按图纸铺层顺序和位置要求进行加强布的铺放。
注意：遇到有孔的位置，将玻璃布预留出螺栓通过孔。
6.装配夹板2
用砂纸打磨玻璃布胶接表面；用丙酮清洗所有待胶接表面；在夹板2上贴胶膜，安装夹板2、螺栓套5和螺帽6。拧紧各螺栓5，为了保证尺寸要求和两板平行，在两夹板2间放置平台厚度限位工装7（工装具体结构形式见附图2），打力矩拧紧螺母（见附图3）。
7.糊制真空袋、固化、启模
8.镗孔4
镗孔Φ32H7，中心距为78±0.05mm，光洁度1.6
9.垫圈3的胶接

Claims (1)

1.一种直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型方法，其成型方法为如下步骤，
（1）桨叶切断、掏空
将成型后的模压桨叶去掉包铁，根据设计要求，以桨叶的0剖面位置为基准，分别在桨叶上划出桨叶切割基准线Zx1、Zx2，按基准线将模压桨叶切断并去掉毛刺，按照设计要求，挖空模压桨叶端部内腔的泡沫；
（2）桨叶填充
用短切纤维混合物将切断的模压桨叶端部内腔挖空部位填满，除去气泡，修平，并在切断的模压桨叶的端部用胶带固定泡沫块，等待固化；
（3）固化
糊制真空袋，进行固化：升温至100±5℃，并恒温6小时，启模；
（4）桨叶钻孔
按照图纸要求，在桨叶上确定孔位并钻孔；
（5）外部铺层加强
按产品图纸在桨叶的上、下表面划出加强部位，用砂纸打磨桨叶的上、下表面加强部位，使其粗糙；再用特氟龙胶带限定桨叶的上、下表面加强部位；
a.无纬带的铺放
在桨叶的上、下表面粘贴准备好的胶膜，首先在桨叶的上表面，从基准线Zx1至基准线Zx2铺放第一层无纬带，然后再自基准线Zx1铺放第二层无纬带至距基准线Zx215mm处，第二层无纬带的宽度小于第一层无纬带的宽度15mm，依次逐层铺放无纬带，直至达到设计要求的厚度，无纬带的宽度逐层减少15mm；铺放下表面无纬带，铺放方式同于上表面；
b.玻璃布的铺放
按照设计要求，裁剪预浸玻璃布，并按设计要求的铺层顺序和位置进行加强层的铺放，并对玻璃布表面进行待胶接处理；
（6）装配夹板
在加工完成的金属夹板的内表面上贴胶膜，两块金属夹板分别安装固定在桨叶的上表面和下表面上，桨叶的端头固定一个平台厚度限位工装，平台厚度限位工装置于两夹板之间，并与夹板固定；
（7）固化
糊制真空袋，进行固化：升温至100±5℃，并恒温6小时，启模；
（8）数控加工
取下平台厚度限位工装，数控加工金属夹板上的定位孔，使其满足试验精度；
（9）胶接桨叶疲劳试验件定位孔垫圈。
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