CN104369395A - 含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法，包括以下步骤：1）在中心主轴的四周分别设有通过液压杆上连接有壁板成型工装，将液压杆伸开后，在每两个壁板成型工装之间通过紧固件连接壁板辅助工装；2）在壁板辅助工装与壁板成型工装之间的连接处通过粘接密封材料；3）在整体成型工装的外表面涂覆脱模剂，然后在工装表面缠绕预浸料，制造未固化的复合材料坯料；4）对双曲面复合材料坯料及工装进行整体封装，然后利用热压罐进行固化成型；5）固化成型后，实现轻松脱模。该成型方法可以在实现机身尾段结构复合材料结构件整体成型的基础上，实现固化后复合材料结构件的有效整体脱模。

Description

含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法
技术领域
本发明涉及一种含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法，适用于机身尾段双曲型面结构复合材料结构件的整体成型及脱模，属于复合材料成型技术领域。
背景技术
机身尾段双曲型面结构复合材料结构件的传统制造方法常采用将机身尾段结构壁板分块制造，再通过机加过程、装配过程将分块零件组合成筒段结构复合材料结构件的模式。由于存在大量的机加及装配过程，不仅在机加过程中易使复合材料分块零件产生分层以及在零件连接处易产生应力集中进而发生破坏，而且由于装配过程引入了大量的紧固件用于连接分块零件，不利于维持复合材料结构件的整体性能以及达到机身的减重目的。而实现机身尾段结构复合材料结构件整体成型的关键技术在于工装的设计以及如何实现复合材料结构件的整体脱模。目前，国外早已掌握机身尾段双曲结构复合材料结构件的整体成型以及有效脱模技术，但是对我国实行技术封锁，使得国内通常采用机身尾段结构壁板分块制造再通过紧固件装配成整体的模式，不利于整机的减重以及综合性能的保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法，该成型方法可以在实现机身尾段结构复合材料结构件整体成型的基础上，实现固化后复合材料结构件的有效整体脱模。 
为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法，包括以下步骤：
1）在中心主轴的四周分别设有若干成组的液压杆，在液压杆上连接有壁板成型工装，将液压杆伸开后，在每两个壁板成型工装之间通过紧固件连接壁板辅助工装，通过定位块使壁板辅助工装与壁板成型工装实现精确定位，保证壁板辅助工装与壁板成型工装的外圆周整体为双曲型面的筒段结构的整体成型工装；
2）在壁板辅助工装与壁板成型工装之间的连接处通过粘接密封材料，使整体成型工装保持良好的气密性；
3）在整体成型工装的外表面涂覆脱模剂，然后在工装表面缠绕预浸料，制造未固化的复合材料坯料；
4）对双曲面复合材料坯料及工装进行整体封装，然后利用热压罐进行固化成型；
5）固化成型后，首先对壁板辅助工装进行移除，然后通过液压杆将壁板成型工装缩回，从而实现轻松脱模。
所述的液压杆完全收缩时，壁板成型工装型面的最上缘距中心主轴的距离小于复合材料结构件的双曲型面最下缘距中心主轴的距离。
所述的壁板辅助工装上设有吊耳和实现精确定位的定位块。
该含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法采用上述结构的工装及成型方法，实现了复合材料结构整体成型工装的组合和分块过程，有效克服了以往整体成型后不易脱模的缺点，从而实现机身尾段双曲型面结构复合材料结构件的自动化制造。
由于机身尾翼为双曲度结构，所以只有限定了壁板成型工装在收缩状态的距离小于复合材料的最下缘的距离，即可轻松脱模。
在壁板辅助工装上设有吊耳和实现精确定位的定位块，有助于壁板辅助工装的移动和定位。
附图说明
图1为双曲面型面结构复合材料结构件的外形图。
图2为双曲面型面结构复合材料结构件工装结构示意图。
图3为双曲面型面结构复合材料结构件工装分解示意图。
图4为壁板成型工装在液压杆控制伸缩的示意图。
具体实施方式
一种含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法，包括以下步骤：
1）如图1至图4所示，在中心主轴3的四周分别设有若干成组的液压杆2，在液压杆2上连接有壁板成型工装1，将液压杆伸开后，在每两个壁板成型工装1之间通过紧固件连接壁板辅助工装4，通过定位块使壁板辅助工装4与壁板成型工装1实现精确定位，保证壁板辅助工装4与壁板成型工装1的外圆周整体为双曲型面的筒段结构的整体成型工装；
2）在壁板辅助工装4与壁板成型工装1之间的连接处通过粘接密封材料，使整体成型工装保持良好的气密性；
3）在整体成型工装的外表面涂覆脱模剂，然后在工装表面缠绕预浸料，制造未固化的复合材料坯料，预浸料的铺叠可采用自动铺丝机，以8卷碳纤维预浸丝束进行缠绕，然后使用密封胶条将表面一次铺叠隔离材料、透气材料以及真空袋的未固化复合材料坯件封装；
4）对双曲面复合材料坯料及工装进行整体封装，然后利用热压罐进行固化成型；
5）固化成型后，首先利用吊耳对壁板辅助工装4进行移除，然后通过液压杆2将壁板成型工装缩回，从而实现轻松脱模。
所述的液压杆完全收缩时，壁板成型工装型面的最上缘距中心主轴的距离小于复合材料结构件的双曲型面最下缘距中心主轴的距离。
所述的壁板辅助工装4上设有吊耳和实现精确定位的定位块。
本发明的具体解决方案如下以解决上述技术难点：
1）采用紧固件将液压杆连接在中心主轴上，并在液压杆保持伸开状态的情况下，将双曲型面带有长桁结构的壁板成型工装同样通过紧固件与液压杆保持相连，使壁板成型工装、液压杆以及中心主轴成为一个不仅可以轻松实现拆卸，而且可以以中心主轴为核心实现伸缩调节的整体；
2）实现上述工序后，待液压杆伸开时，通过定位块使壁板辅助工装与两侧的壁板成型工装实现精确定位，并通过紧固件和壁板成型工装连接在一起，使四块壁板成型工装和四块壁板辅助工装形成包含双曲型面与单曲型面的筒段结构复合材料结构件的整体成型工装；
3）在整体成型工装表面的壁板成型工装与壁板辅助工装连接处，粘贴密封材料使整体成型工装保持良好的气密性，工装表面均匀涂覆脱模剂后采用自动铺丝技术制造并对上述含双曲型面结构复合材料坯件及工装进行整体封装，进而利用热压罐即可实现含双曲型面结构复合材料结构件的固化成型；
（4）对于固化后的复合材料结构件，移除型面较为简单的单曲型面带长桁结构的壁板辅助工装后，排除加压液体使液压杆收缩，复合材料结构件即可实现轻松脱模。
本发明的优点，其解决了传统由壁板分块成型后通过紧固件连接在一起零件、加强件以及紧固件数量多，零件容易因为机加过程和装配过程造成复合材料结构整体性能下滑，减重性差等问题。
该整体成型方法由于将原有机身尾段结构零件数缩减至一件，减少了复合材料零件数的同时，减少了加强件的使用，进而减少了机加和装配工作量，真正实现了机身机构的有效减重。而且，由于采用壁板成型工装与壁板辅助工装相结合的模式，通过壁板辅助工装与壁板成型工装的组合以及壁板辅助工装的移除，可以实现复合材料结构件整体成型工装的组合和分块过程，有限克服了以往整体成型后不易脱模的缺点，有望实现机身尾段双曲型面结构复合材料结构件的自动化制造。

Claims (3)

1.一种含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在中心主轴（3）的四周分别设有若干成组的液压杆（2），在液压杆（2）上连接有壁板成型工装（1），将液压杆伸开后，在每两个壁板成型工装（1）之间通过紧固件连接壁板辅助工装（4），通过定位块使壁板辅助工装（4）与壁板成型工装（1）实现精确定位，保证壁板辅助工装（4）与壁板成型工装（1）的外圆周整体为双曲型面的筒段结构的整体成型工装；
2）在壁板辅助工装（4）与壁板成型工装（1）之间的连接处通过粘接密封材料，使整体成型工装保持良好的气密性；
3）在整体成型工装的外表面涂覆脱模剂，然后在工装表面缠绕预浸料，制造未固化的复合材料坯料；
4）对双曲面复合材料坯料及工装进行整体封装，然后利用热压罐进行固化成型；
5）固化成型后，首先对壁板辅助工装（4）进行移除，然后通过液压杆（2）将壁板成型工装缩回，从而实现轻松脱模。
2.如权利要求1所述的含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法，其特征在于：所述的液压杆完全收缩时，壁板成型工装型面的最上缘距中心主轴的距离小于复合材料结构件的双曲型面最下缘距中心主轴的距离。
3.如权利要求1或2所述的含双曲面型面结构复合材料结构件的整体成型方法，其特征在于：所述的壁板辅助工装（4）上设有吊耳和实现精确定位的定位块。
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