CN104669631A - 一种l形复合材料零件的回弹角补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合材料的回弹角补偿方法，尤其是一种L形复合材料零件的回弹角补偿方法，包括以下步骤：1.根据零件的动力学和装配要求，确定采用凸模或凹模成型；2.按零件的结构设计参数设计并制造试验用成型模具，其夹角α试验等于零件的名义夹角θ0；3.将与零件的结构设计参数相同的试验件铺贴在试验用成型模具上，按零件的固化工艺参数将试验件固化成型；4.测量试验件的夹角β测；5.按调整后的顶角设计并制造零件用的成型模具，制造零件的模具顶角α=θ0+β。本发明是在模具上进行回弹角补偿，提高了零件尺寸精度，保证成型后零件的回弹角小于0.5°。节约了成本，保证了L形零件成型质量和稳定性，有利于实现机体结构疲劳寿命。

Description

一种L形复合材料零件的回弹角补偿方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料的回弹角补偿方法，尤其是一种L形复合材料零件的回弹角补偿方法。
背景技术
L形航空先进碳纤维增强热固性环氧树脂复合材料零件广泛应用于直升机机体的承力结构中。L形零件固化成型的特点是角回弹，即角材的两个边固化脱模后相互聚拢，夹角变小。如果零件的夹角是90°，模具顶角也用90°，则不论采用凸模还是凹模，成型出的零件的夹角都小于90°。这种变形一般会超出1°，这种变形降低了复合材料件的形状/尺寸的制造准确度，不利于实现工业化互换生产，降低了产品合格率，增加了报废率、制造成本和机体重量，严重时可能造成装配后机体结构变形。
传统方法是通过调整固化工艺参数，如固化压力、升温速率、对流换热系数等；结构设计参数，如铺层方向、厚度、拐角半径等；模具材料等控制回弹角。但其影响因子较多，各影响因子对回弹角的影响机理及最终影响大小和趋势尚不明确，无法通过控制单一试验变量减小或消除角回弹变形，且效果有限。
发明内容
针对现有技术存在的无法通过控制单一试验变量减小或消除角回弹变形，且效果有限的不足，本发明提供一种新型L形复合材料零件的回弹角补偿方法，在模具上进行回弹角补偿，通过控制补偿量这一单一变量，提高了零件尺寸精度，即回弹角小于0.5°。缩短了调整变量所需时间，节约了成本，保证了L形零件成型质量和稳定性，有利于实现机体结构疲劳寿命。
本发明采取的技术方案来实现为，一种L形复合材料零件的回弹角补偿方法，包括以下步骤：
步骤1：根据零件的动力学和装配要求，确定采用凸模或凹模成型；
步骤2：按零件的结构设计参数设计并制造试验用成型模具，其夹角α试验等于零件的名义夹角θ0；
步骤3：将与零件的结构设计参数相同的试验件铺贴在试验用成型模具上，按零件的固化工艺参数将试验件固化成型；
步骤4：测量试验件的夹角β测，计算试验件的回弹角θ测=α试验-β测；
根据零件厚度及拐角半径对测得回弹角进行调整，最终零件的回弹角β=θ测+γ，调整值γ在0°～0.5°；
步骤5：按调整后的顶角设计并制造零件用的成型模具，制造零件的模具顶角α=θ0+β。
该方法通过改变模具形状可以补偿回弹影响。实际做法是加大模具顶角，即：模具顶角α=零件的名义夹角θ0+回弹角β。回弹角β可按经验调整后的试验用模具成型的试验件回弹角θ测+γ，试验件的材料和实际零件的材料一致，铺层相似，固化曲线完全一致，这样回弹角β基本能代表零件的实际回弹角。
本发明是在模具上进行回弹角补偿，在不改变产品固化工艺参数及结构设计参数的情况下，适当增加同一材料的模具的顶角，通过控制顶角处增加的补偿量这一单一变量，提高了零件尺寸精度，保证成型后零件的回弹角小于0.5°。缩短了调整变量所需时间，节约了成本，保证了L形零件成型质量和稳定性，有利于实现机体结构疲劳寿命。
附图说明
图1已补偿回弹角的L形零件模具设计图，回弹角β=1.5°；
图2已补偿回弹角的工形零件模具设计图，回弹角β=0.5°；其中，1：上缘条、2：上模体、3：下缘条、4：侧模体、5：下模体、6：框架。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详述：
实施例1：L形零件，零件的名义夹角θ0=90°
该种L形复合材料零件的回弹角补偿方法，其操作步骤如下：
1.在航空航天中动力学表面一般指机体的外表面。该零件的无动力学表面，在零件外表面具有装配要求，因此模具形式采用凹模，如图1所示；
2.按L形零件的结构设计参数，如材料、尺寸、铺层、厚度、拐角等设计并制造试验用成型模具，试验模具的夹角α试验等于零件的名义夹角θ0，即α试验=θ0=90°；
3.将与零件的结构设计参数大致相同试验件铺贴在试验用成型模具上，按零件的固化工艺参数将试验件固化成型；
4.测量试验件的夹角β测，计算试验件的回弹角θ测=α试验-β测=1.7°。根据零件厚度及拐角半径对测得回弹角进行经验调整，调整值γ在0-0.5°，最终零件的回弹角β=θ测+γ=1.5°；
5.按调整后的顶角设计并制造零件用的成型模具，制造零件的模具顶角α=θ0+β=90°+1.5°=91.5°。按此补偿后的顶角设计并制造制造零件用的成型模具，成型的零件夹角回弹在0.5°以内。
实施例2：工形零件，零件的名义夹角θ0=90°，
工形零件可以看作是L形的变形形式，该种工形复合材料零件的回弹角补偿方法，其操作步骤如下：
1.该零件无动力学表面，在零件上缘条1和下缘条3具有装配要求。如图2所示，工装方案为下模体5梁腹板区包括圆角区、侧模体4及框架6为钢模，上模2为硅橡胶，硅橡胶传递加压。下部与下模体定位、螺栓预压连接；
2.按工形零件的结构设计参数，如材料、尺寸、铺层、厚度、拐角等设计并制造试验用成型模具，试验模具的夹角α试验等于零件的名义夹角θ0，即α试验=θ0=90°；
3.将与零件的结构设计参数相似的试验件铺贴在试验用成型模具上，按零件的固化工艺参数将试验件固化成型；
4.测量试验件的夹角β测，计算试验件的回弹角θ测=α试验-β测=0.4°。根据零件厚度及拐角半径对测得回弹角进行经验调整，调整值γ在0-0.5°，最终零件的回弹角β=θ测+γ=0.5°；
5.按调整后的顶角设计并制造零件用的成型模具，制造零件的模具顶角α=θ0+β=90°+0.5°=90.5°。按此补偿后的顶角设计并制造制造零件用的成型模具，成型的零件夹角回弹在0.5°以内。
本发明是在模具上进行回弹角补偿，在不改变产品固化工艺参数及结构设计参数的情况下，适当增加同一材料的模具的顶角，通过控制顶角处增加的补偿量这一单一变量，提高了零件尺寸精度，保证成型后零件的回弹角小于0.5°。缩短了调整变量所需时间，节约了成本，保证了L形零件成型质量和稳定性，有利于实现机体结构疲劳寿命。

Claims (1)

1.一种L形复合材料零件的回弹角补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据零件的动力学和装配要求，确定采用凸模或凹模成型；
步骤2：按零件的结构设计参数设计并制造试验用成型模具，其夹角α试验等于零件的名义夹角θ0；
步骤3：将与零件的结构设计参数相同的试验件铺贴在试验用成型模具上，按零件的固化工艺参数将试验件固化成型；
步骤4：测量试验件的夹角β测，计算试验件的回弹角θ测=α试验-β测；
根据零件厚度及拐角半径对测得回弹角进行调整，最终零件的回弹角β=θ测+γ，调整值γ在0°～0.5°；
步骤5：按调整后的顶角设计并制造零件用的成型模具，制造零件的模具顶角α=θ0+β。
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