CN102963009A - 复合材料多腔结构件制造方法 - Google Patents

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崔博
罗辑
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为解决现有技术复合材料多腔结构件制造方法存在的上、下蒙皮与工字梁之间为点连接和整体结构强度不佳等问题，本发明提出一种复合材料多腔结构件制造方法，采用蒙皮成形钢模板分别制作上、下蒙皮并固化处理，采用工字梁加强筋成型钢模制作工字梁加强筋但不进行固化处理，采用工字梁软模钢模制备工字梁橡胶软膜并固化处理，然后，将上、下蒙皮和工字梁加强筋组合件组合成多腔结构件后在热压罐内进行固化处理。本发明的有益技术效果是制成的复合材料多腔结构件为整体结构，强度和刚性均得到有效提高，且不需用螺钉、铆钉等连接件，减少了装配工作量。

Description

复合材料多腔结构件制造方法
技术领域
本发明涉及到一种复合材料多腔结构件的制造技术，特别涉及到一种复合材料多腔结构件制造方法。
背景技术
复合材料多腔结构件通常是指内部设置有工字墙加强筋，外侧设置有上、下两张蒙皮的多腔整体结构，上、下蒙皮间由工字梁加强筋支撑。现有技术复合材料多腔结构件采用分别制造成型上、下蒙皮和工字梁加强筋，再采用铆接工艺将上、下蒙皮和工字梁加强筋连接在一起。由于铆接工艺的连接为点连接，上、下蒙皮与加强工字梁加强筋之间的连接也为点连接，因此，其连接强度十分有限，整体结构强度也受到影响。显然，现有技术复合材料多腔结构件的制造方法存在着上、下蒙皮与工字梁之间为点连接和整体结构强度不佳等问题。
发明内容
为解决现有技术复合材料多腔结构件制造方法存在的上、下蒙皮与工字梁之间为点连接和整体结构强度不佳等问题，本发明提出一种复合材料多腔结构件制造方法。本发明复合材料多腔结构件制造方法，采用蒙皮成形钢模板分别制作上、下蒙皮并固化处理，采用工字梁加强筋成型钢模制作工字梁加强筋但不进行固化处理，采用工字梁软模钢模制备工字梁橡胶软膜并固化处理，然后，将上、下蒙皮和工字梁加强筋组合件组合成多腔结构件后在热压罐内进行固化处理，所述工字梁加强筋组合件是指两件内空处装入工字梁软模的工字梁加强筋坯件背靠背放置在一起所形成的组合件。
进一步的，本发明复合材料多腔结构件制造方法工字梁加强筋坯件的横断面形状为“］”形。
进一步的，本发明复合材料多腔结构件制造方法上、下蒙皮在热压罐内固化处理的工艺条件为：固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa。
进一步的，本发明复合材料多腔结构件制造方法多腔结构件在热压罐内固化处理的工艺条件为：固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa。
进一步的，本发明复合材料多腔结构件制造方法，包括以下步骤：
S1：分别制作上、下蒙皮成形钢模各一套，包括框架和模板，所述模板为刚性平板，所述框架为刚性支承架，框架与模板焊接形成一整体；
分别制作工字梁加强筋成形钢模和工字梁软模成形钢模各一套，其横断面形状均为“］”形，且工字梁加强筋成形钢模的高度与工字梁软模成形钢模的高度相匹配，即成型后的工字梁加强筋的内空长度与成型后的工字梁软模高度相同；
S2：采用工字梁软模钢模制备工字梁软膜，主体材料为片状橡胶，单层厚度1.5mm，层数为两层, 在两层橡胶片之间使用3层单层厚度为0.2mm的玻璃布预浸料增强，在热压罐内以180℃和0.50MPa的条件进行软模固化；
S3：采用上、下蒙皮成形钢模分别制作上、下蒙皮，包括：
S31：在上、下蒙皮成形钢模板上铺叠预浸料，即成型坯料，并在预浸料上依次覆盖隔离膜、透气毡和真空袋，采用密封腻子条将真空袋密封；
S32：抽真空并固化，固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa；
S33：对固化后的蒙皮进行厚度测量和无损检测后备用，要求蒙皮内部质量良好、无缺陷，且厚度准确；
S4：采用工字梁加强筋成型钢模铺叠工字梁坯件，包括：
S41：在工字梁加强筋成形模上铺叠坯料, 每一件工字梁加强筋坯件的横断面形状为“］”形，两件工字梁加强筋坯件背靠背组合成一件工字梁加强筋；
S42：将组合后的工字梁加强筋进行预压，但不进行固化处理；
S43：取下预压后工字梁加强筋坯料，并在工字梁加强筋内空处装入步骤S2制备的工字梁软模，即成为工字梁加强筋组合件；
S5：复合材料多腔结构件成形，包括：
S51：依下列次序对多腔结构件及成形模进行组合，即下蒙皮成形钢模、步骤S3制作的下蒙皮、步骤S4制作的工字梁加强筋组合件、步骤S3制作的上蒙皮、上蒙皮成形钢模；
S52：在步骤S51的组合梯上覆盖透气毡和真空袋，并采用密封腻子条将真空袋密封：
S53：在热压罐内进行固化处理，固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa；
S6：复合材料多腔结构件脱模，包括：
S61：拆除真空袋及透气毡，吊离上蒙皮成型钢模，取出工字梁软模；
S62：从下蒙皮成形钢模上取下已经成形好的复合材料多腔结构件；
S7：按照尺寸要求切除零件周边的余量后即可得到复合材料多腔结构件；
S8：检验、包装、入库。
本发明复合材料多腔结构件制造方法的有益技术效果是制成的复合材料多腔结构件为整体结构，强度和刚性均得到有效提高，且不需用螺钉、铆钉等连接件，减少了装配工作量。
附图说明
附图1是复合材料多腔结构件的剖面示意图；
附图2是本发明复合材料多腔结构件制造方法下蒙皮成形工序的示意图；
附图3是本发明复合材料多腔结构件制造方法组合后装入软膜的工字梁加强筋剖面示意图；
附图4是本发明复合材料多腔结构件制造方法多腔结构件及成形模组合的示意图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明复合材料多腔结构件制造方法作进一步的说明。
具体实施方式
附图1是复合材料多腔结构件的剖面示意图，图中，1为上蒙皮，2为下蒙皮，3为工字梁加强筋。由图可知，复合材料多腔结构件通常是指内部设置有工字梁加强筋，外侧设置有上、下两张蒙皮的多腔整体结构，上、下蒙皮间由工字梁支撑。现有技术复合材料多腔结构件采用分别制造成型上、下蒙皮和工字梁加强筋，再采用铆接工艺将上、下蒙皮和工字梁加强筋连接在一起。由于铆接工艺的连接为点连接，上、下蒙皮与加强工字梁加强筋之间的连接也为点连接，因此，其连接强度十分有限，整体结构强度也受到影响。显然，现有技术复合材料多腔结构件的制造方法存在着上、下蒙皮与工字梁之间为点连接和整体结构强度不佳等问题。
附图2是本发明复合材料多腔结构件制造方法下蒙皮成形工序的示意图，图中，4为成形钢模框架，5为成形模板，6为透气毡，7为真空袋，8为密封腻子条，A为下蒙皮。由图可知，本发明复合材料多腔结构件制造方法上、下蒙皮的成形工序，包括：
S31：在上、下蒙皮成形钢模板上铺叠预浸料，即成型坯料，并在预浸料上依次覆盖隔离膜、透气毡和真空袋，采用密封腻子条将真空袋密封；
S32：抽真空并固化，固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa；
S33：对固化后的蒙皮进行厚度测量和无损检测后备用，要求蒙皮内部质量良好、无缺陷，且厚度准确。
附图3是本发明复合材料多腔结构件制造方法组合后装入软膜的工字梁加强筋剖面示意图，图中，9、9`分别为左、右工字梁软模，C、C`分别为左、右工字梁加强筋坯件。由图可知，本发明复合材料多腔结构件制造方法采用两件工字梁加强筋坯件背靠背组合成一件工字梁加强筋，每一件工字梁加强筋坯件的截面形状均为“［”形，为保证工字梁加强筋能够承受成形、固化过程中的压力，在每一工字梁加强筋坯件的内空处装入了工字梁软模。
附图4是本发明复合材料多腔结构件制造方法多腔结构件及成形模组合的示意图，图中，4、4`分别为下、上蒙皮成形钢模框架，5、5`分别为下、上蒙皮成形模板，9、9`分别为左、右工字梁软模，A为下蒙皮，B为上蒙皮，C、C`分别为左、右工字梁加强筋坯件。
结合附图2、3和4可知，本发明复合材料多腔结构件制造方法，采用蒙皮成形钢模板分别制作上、下蒙皮并固化处理，采用工字梁加强筋成型钢模制作工字梁加强筋但不进行固化处理，采用工字梁软模钢模制备工字梁橡胶软膜并固化处理，然后，将上、下蒙皮和工字梁加强筋组合件组合成多腔结构件后在热压罐内进行固化处理，所述工字梁加强筋组合件是指两件内空处装入工字梁软模的工字梁加强筋坯件背靠背放置在一起所形成的组合件。并且，本发明复合材料多腔结构件制造方法工字梁加强筋坯件的横断面形状为“］”形。上、下蒙皮和多腔结构件在热压罐内固化处理的工艺条件均为：固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa。
本发明复合材料多腔结构件制造方法，包括以下步骤：
S1：分别制作上、下蒙皮成形钢模各一套，包括框架和模板，所述模板为刚性平板，所述框架为刚性支承架，框架与模板焊接形成一整体；
分别制作工字梁加强筋成形钢模和工字梁软模成形钢模各一套，其横断面形状均为“］”形，且工字梁加强筋成形钢模的高度与工字梁软模成形钢模的高度相匹配，即成型后的工字梁加强筋的内空长度与成型后的工字梁软模高度相同；
S2：采用工字梁软模钢模制备工字梁软膜，主体材料为片状橡胶，单层厚度1.5mm，层数为两层, 在两层橡胶片之间使用3层单层厚度为0.2mm的玻璃布预浸料增强，在热压罐内以180℃和0.50MPa的条件进行软模固化；
S3：采用上、下蒙皮成形钢模分别制作上、下蒙皮，包括：
S31：在上、下蒙皮成形钢模板上铺叠预浸料，即成型坯料，并在预浸料上依次覆盖隔离膜、透气毡和真空袋，采用密封腻子条将真空袋密封；
S32：抽真空并固化，固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa；
S33：对固化后的蒙皮进行厚度测量和无损检测后备用，要求蒙皮内部质量良好、无缺陷，且厚度准确；
S4：采用工字梁加强筋成型钢模铺叠工字梁坯件，包括：
S41：在工字梁加强筋成形模上铺叠坯料, 每一件工字梁加强筋坯件的横断面形状为“］”形，两件工字梁加强筋坯件背靠背组合成一件工字梁加强筋；
S42：将组合后的工字梁加强筋进行预压，但不进行固化处理；
S43：取下预压后工字梁加强筋坯料，并在工字梁加强筋内空处装入步骤S2制备的工字梁软模，即成为工字梁加强筋组合件；
S5：复合材料多腔结构件成形，包括：
S51：依下列次序对多腔结构件及成形模进行组合，即下蒙皮成形钢模、步骤S3制作的下蒙皮、步骤S4制作的工字梁加强筋组合件、步骤S3制作的上蒙皮、上蒙皮成形钢模；
S52：在步骤S51的组合梯上覆盖透气毡和真空袋，并采用密封腻子条将真空袋密封：
S53：在热压罐内进行固化处理，固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa；
S6：复合材料多腔结构件脱模，包括：
S61：拆除真空袋及透气毡，吊离上蒙皮成型钢模，取出工字梁软模；
S62：从下蒙皮成形钢模上取下已经成形好的复合材料多腔结构件；
S7：按照尺寸要求切除零件周边的余量后即可得到复合材料多腔结构件；
S8：检验、包装、入库。
本发明复合材料多腔结构件制造方法的有益技术效果是制成的复合材料多腔结构件为整体结构，强度和刚性均得到有效提高，且不需用螺钉、铆钉等连接件，减少了装配工作量。

Claims (5)

1. 一种复合材料多腔结构件制造方法，其特征在于：采用蒙皮成形钢模板分别制作上、下蒙皮并固化处理，采用工字梁加强筋成型钢模制作工字梁加强筋但不进行固化处理，采用工字梁软模钢模制备工字梁橡胶软膜并固化处理，然后，将上、下蒙皮和工字梁加强筋组合件组合成多腔结构件后在热压罐内进行固化处理，所述工字梁加强筋组合件是指两件内空处装入工字梁软模的工字梁加强筋坯件背靠背放置在一起所形成的组合件。
2.根据权利要求1所述复合材料多腔结构件制造方法，其特征在于：工字梁加强筋坯件的横断面形状为“］”形。
3.根据权利要求1所述复合材料多腔结构件制造方法，其特征在于：上、下蒙皮在热压罐内固化处理的工艺条件为：固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa。
4.根据权利要求1所述复合材料多腔结构件制造方法，其特征在于：多腔结构件在热压罐内固化处理的工艺条件为：固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa。
5.根据权利要求1所述复合材料多腔结构件制造方法，其特征在于：该制造方法包括以下步骤：
S1：分别制作上、下蒙皮成形钢模各一套，包括框架和模板，所述模板为刚性平板，所述框架为刚性支承架，框架与模板焊接形成一整体；
分别制作工字梁加强筋成形钢模和工字梁软模成形钢模各一套，其横断面形状均为“］”形，且工字梁加强筋成形钢模的高度与工字梁软模成形钢模的高度相匹配，即成型后的工字梁加强筋的内空长度与成型后的工字梁软模高度相同；
S2：采用工字梁软模钢模制备工字梁软膜，主体材料为片状橡胶，单层厚度1.5mm，层数为两层, 在两层橡胶片之间使用3层单层厚度为0.2mm的玻璃布预浸料增强，在热压罐内以180℃和0.50MPa的条件进行软模固化；
S3：采用上、下蒙皮成形钢模分别制作上、下蒙皮，包括：
S31：在上、下蒙皮成形钢模板上铺叠预浸料，即成型坯料，并在预浸料上依次覆盖隔离膜、透气毡和真空袋，采用密封腻子条将真空袋密封；
S32：抽真空并固化，固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa；
S33：对固化后的蒙皮进行厚度测量和无损检测后备用，要求蒙皮内部质量良好、无缺陷，且厚度准确；
S4：采用工字梁加强筋成型钢模铺叠工字梁坯件，包括：
S41：在工字梁加强筋成形模上铺叠坯料, 每一件工字梁加强筋坯件的横断面形状为“］”形，两件工字梁加强筋坯件背靠背组合成一件工字梁加强筋；
S42：将组合后的工字梁加强筋进行预压，但不进行固化处理；
S43：取下预压后工字梁加强筋坯料，并在工字梁加强筋内空处装入步骤S2制备的工字梁软模，即成为工字梁加强筋组合件；
S5：复合材料多腔结构件成形，包括：
S51：依下列次序对多腔结构件及成形模进行组合，即下蒙皮成形钢模、步骤S3制作的下蒙皮、步骤S4制作的工字梁加强筋组合件、步骤S3制作的上蒙皮、上蒙皮成形钢模；
S52：在步骤S51的组合梯上覆盖透气毡和真空袋，并采用密封腻子条将真空袋密封：
S53：在热压罐内进行固化处理，固化温度180℃~200℃，固化压力0.4MPa~0.6Mpa；
S6：复合材料多腔结构件脱模，包括：
S61：拆除真空袋及透气毡，吊离上蒙皮成型钢模，取出工字梁软模；
S62：从下蒙皮成形钢模上取下已经成形好的复合材料多腔结构件；
S7：按照尺寸要求切除零件周边的余量后即可得到复合材料多腔结构件；
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