CN103552256A - 一种复合材料双面加筋壁板的热压罐整体成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料成型技术领域，涉及一种复合材料双面加筋壁板的热压罐整体成型方法。本发明通过在成型工装上相对于壁板内型面筋条的位置加工出凹槽，然后将预先处理好的内型面筋条放进工装，在工装型面上铺叠蒙皮，最后与外型面筋条共胶接/共固化成型壁板。采用本发明技术的成型方法，可共胶接（Co-bonding）/共固化（Co-curing）出双面纵横加筋壁板、梁等复合材料构件。可有效减少热压罐的使用，大大降低生产成本，避免因多次热历程对复合材料构件性能产生影响，降低工艺风险。

Description

一种复合材料双面加筋壁板的热压罐整体成型方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术领域，涉及一种适用于复合材料双面纵横加筋壁板的热压罐整体成型方法。
背景技术
复合材料具有较高的比强度和比模量，已在新一代航空飞行器上大量使用。复合材料整体成型技术可大大减少紧固件的使用，有效降低结构重量，主要应用于军用、民用飞机的主承力或次承力构件上。在主承力部件上，一些关键构件为采用双面加筋结构，可有效提高刚度及传递载荷效率。
针对这种零件的结构特征，现有的技术方案是先固化单面筋条，然后采用二次胶接或机械连接的方案连接另一侧筋条。采用二次胶接方案，会增加热压罐的使用次数，且多次热历程会给已固化的复合材料构件内部质量及状态带来风险。二次胶接对零件配合面的贴合度要求很高，成型可靠性较差，制造成本较高。采用机械连接方案，将会大量使用紧固件，原材料成本和和人工成本会大大增加，制造效率也较低，且会大大增加零件重量，将会使复合材料构件的减重效果大大降低。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够一次整体成型出双面纵横加筋壁板的制造方法，提高双面纵横加筋壁板的成型质量，降低此类复合材料构件的制造风险，提高生产效率，从而降低生产成本。
本发明的技术解决方案是：（1）在成型工装[1]上相对于内型面筋条位置开设凹槽[2],凹槽外形尺寸与筋条外形尺寸一致；
（2）将处理好的内形面筋条[3]预埋到成型工装上的凹槽中;
（3）在预埋了筋条的工装上面用浸料铺叠蒙皮[4]，蒙皮铺叠完成后，在蒙皮上表面放置外型面筋条[5]；
（4）用真空袋封装工装，进罐固化成型。
所述的筋条截面形状可为工型、T型、J型、帽型、L型、π型或C型。
所述的预浸料纤维与树脂的复合材料，为单向带预浸料或织物预浸料，纤维为碳纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维或玻璃纤维，树脂为环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂或聚酰亚胺树脂。
所述的蒙皮形状为π型，U型、单曲率弧形、双曲率弧形或平面型。
所述的成型方案可为共胶接成型、共固化成型。
本发明具有的优点：本发明通过成型工装加工时预先加工出可放置内型面筋条的凹槽，本发明的方案实现了在筋条埋放的同时，即对筋条实行定位，筋条轴线精度可达到数控机床加工精度，远远高于现有的复合材料加筋壁板轴线精度。可实现双面加筋复合材料壁板整体共胶接/共固化成型，减少了复合材料构件的进罐次数，降低了制造成本。
采用本发明的方案，可以实现双面加筋壁板的一次整体成型，壁板固化变形量远小于二次进罐胶接成型方案的固化变形。本发明的一次进罐整体成型方案避免了重复进罐而造成复合材料构件内部缺陷扩展的风险。
附图说明
图1是π型双面纵横加筋壁板成型方案示意图
图2是平板型双面纵横加筋壁板成型方案示意图
图3是U型双面纵横加筋板成型方案示意图
具体实施方式
（1）在成型工装上相对于内型面筋条位置开设凹槽,凹槽外形尺寸与筋条外形尺寸一致；
（2）将内形面筋条在铺叠工装上铺好后，抽真空预压实或进罐固化后，预埋到成型工装上的凹槽中;
（3）在预埋了筋条的工装上面用预浸料铺叠蒙皮，蒙皮铺叠完成后，在蒙皮上表面放置外型面筋条；
（4）用真空袋封装工装，进罐固化成型。
实施例1
本实施例中，采用图1所示的工装为π型双面加筋壁板成型工装。工装主体为框架式，所成型的复合材料壁板为π型，采用阳模成型方案。依据贴模面（即复合材料构件的内型面）T型复合材料纵向筋条的实际位置开设T形槽，T型槽外形尺寸与纵向T型复合材料筋条尺寸一致，宽度为90mm，深度为60mm。
将纵向复合材料T型筋条先进罐固化，机械加工到图纸尺寸后，埋放进π型双面加筋壁板成型工装的T型槽里面，检查配合状态后，在筋条外掾条面铺覆胶接用的胶膜，然后进行蒙皮铺叠。铺叠完成后利用外型面定位装置和激光投影进行外型面筋条定位。封装后进热压罐固化。固化后的零件进行无损检测和型面检测，无超差缺陷。
实施例2
本实施例中，采用图1所示的工装为平面型双面加筋壁板成型工装。工装主体为框架结构，在保证工装刚度的同时，有利于热扩散。所成型的复合材料壁板筋条为帽型，采用阳模成型方案。依据贴模面（即复合材料构件的外型面）横向筋条的实际位置开设工形槽。由于纵向筋条底面掾条宽度为50mm，筋条高度为35mm，所以方形槽的宽度定为80mm，深度为45mm。
将加工好的工型筋条预先埋放进定位工装里面，检查配合状态后进行蒙皮铺叠。铺叠完成后利用外型面定位装置和激光投影进行外型面筋条定位。封装后进热压罐固化。固化后的零件进行无损检测和型面检测，无超差缺陷。
实施例3
本实施例中，采用图3所示的U型双面加筋壁板成型工装。工装主体为框架结构，在保证工装刚度的同时，有利于热扩散。所成型的复合材料壁板为U板型，依据贴模面（即复合材料构件的外型面）纵向筋条的实际位置开设T形槽。由于纵向筋条底面掾条宽度为60mm，筋条高度为40mm，所以方形槽的宽度定为90mm，深度为55mm。
将加工好的T型筋条预先埋放进定位工装里面，检查配合状态后进行蒙皮铺叠。铺叠完成后利用外型面定位装置和激光投影进行外型面帽筋条定位。封装后进热压罐固化。固化后的零件进行无损检测和型面检测，无超差缺陷。

Claims (5)

1.一种复合材料双面加筋壁板的热压罐整体成型方法，其特征是：（1）在成型工装[1]上相对于内型面筋条位置开设凹槽[2],凹槽外形尺寸与筋条外形尺寸一致；
（2）将处理好的内形面筋条[3]预埋到成型工装上的凹槽中;
（3）在预埋了筋条的工装上面用浸料铺叠蒙皮[4]，蒙皮铺叠完成后，在蒙皮上表面放置外型面筋条[5]；
（4）用真空袋封装工装，进罐固化成型。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料双面加筋壁板的热压罐整体成型方法，其特征是：所述的筋条为工型筋条、T型筋条、J型筋条、帽型筋条、L型筋条、π型或C型筋条。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料双面加筋壁板的热压罐整体成型方法，其特征是：所述的预浸料为单向带预浸料或织物预浸料，纤维为碳纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维或玻璃纤维，树脂为环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂或聚酰亚胺树脂。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料双面加筋壁板的热压罐整体成型方法，其特征是：所述的蒙皮形状为π型，U型、单曲率弧形、双曲率弧形或平面型。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料双面加筋壁板的热压罐整体成型方法，其特征是：所述的固化成型为共胶接成型、共固化成型。
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