CN105128356A - 复合材料三角填充区单圆弧结构的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料结构成型工艺技术领域，涉及一种复合材料三角填充区单圆弧结构的制造方法。本发明的工装包括左支撑滚子，右支撑滚子，滚盘，摇臂，支架，左支撑滚子、右支撑滚和滚盘围成工装型腔与单圆弧三角区填充结构的横截面精确一致；滚盘上安装有摇臂；左支撑滚子、右支撑滚子、滚盘通过各自的轴线简支固定在支架上，各轴可以自由转动；滚盘的外环面是弧面，其弧线是三角区单圆弧的弧线。本发明提供的工装和成型工艺方法，实现了复合材料结构三角区填充结构的精确制造。

Description

复合材料三角填充区单圆弧结构的制造方法
技术领域
本发明属于复合材料结构成型工艺技术领域，涉及一种复合材料三角填充区单圆弧结构的制造方法。
背景技术
复合材料机翼壁板，复合材料机身壁板等飞机复合材料结构，往往都设计成加筋结构的形式。这些加筋结构在筋条与蒙皮的连接处，存在一个三角区。三角区的形状，这里定义为：有一个圆弧的三角区定义为单圆弧三角区；有两个圆弧的三角区定义为双圆弧三角区。通常的复合材料壁板制造成型过程中，三角填充区是这样制造的：采用零度纤维，根据三角区面积的大小，计算填充需要零度纤维的数量，将零度纤维搓捻成圆柱状，直接填充至三角区。封装成型，制造出复合材料加筋壁板结构。
这样成型的复合材料壁板结构，通常在三角区会存在各种各样的缺陷，例如，在三角区纤维屈曲缺陷、三角区富脂缺陷、三角区分层缺陷、三角区填充区偏移等。有试验统计表明，复合材料缺陷60％～70％发生在三角区。而且用这种方法制造的复合材料，三角区的成型质量难以控制，受人为因素的影响严重，如，零度纤维捻子条搓的松紧、圆柱度的大小，圆柱直线度的大小，不符合制造结构的一致性原则。
复合材料机翼壁板，复合材料机身壁板是飞机结构中的大型重要结构，三角区制造缺陷的存在可能直接导致产品无法交付；微小的尚未检测出的三角区制造缺陷使飞机存在一定的安全隐患。因此改变传统的复合材料三角区结构的制造方法，采用三角区精确的制造技术是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是为提高带三角区复合材料的成型质量，提出一种复合材料三角填充区单圆弧结构的制造方法，来精确制造复合材料三角填充区单圆弧结构。本发明的技术解决方案是：
(1)成型工装的制备
成型工装包括左支撑滚子，右支撑滚子，滚盘，摇臂，支架，左支撑滚子、右支撑滚子和滚盘的轴线在一个垂直于支架平台的平面内，左支撑滚子轴线与右支撑滚子轴线垂直，滚盘置于左支撑滚子与右支撑滚子的正上方，滚盘的外表面是凸型的，其弧线的弧度与三角区单圆弧的弧线弧度相同，由左支撑滚子的母线、右支撑滚子的母线和滚盘的截面弧线围成的型腔与三角填充区单圆弧结构的横截面相同；滚盘的轴端安装有摇臂；左支撑滚子、右支撑滚子、滚盘通过各自的轴采用轴承固定在支架上，各轴自由转动；
(2)成型三角填充区单圆弧结构
将由复合材料单向带搓捻成的捻子条置于成型工装的型腔中，均匀转动摇臂，得到需要的复合材料三角填充区单圆弧结构。
左支撑滚子、右支撑滚子的高度尺寸可以不一致。
本发明具有的优点和有益效果，本发明采用复合材料单圆弧三角区填充结构成型工装，将零度纤维捻子条通过工装挤压成精确的三角区结构形状，在零度纤维捻子条表面与滚盘表面摩擦力的拉动作用下，在工装型腔的挤压作用下，就形成了精确的复合材料单圆弧三角区填充结构。再填充进入筋条与蒙皮连接的三角区，封装成型，制造出高质量的复合材料加筋壁板结构。本发明提供的工装和成型工艺方法，实现了复合材料结构三角区填充结构的精确制造。有利于复合材料结构三角区填充结构的精确制造；有利于三角区填充结构的标准化制造；有利于提高复合材料机翼壁板，复合材料机身壁板等飞机复合材料结构的成型质量，降低废品率。节约成本，提高劳动效率。为复合材料机翼壁板，复合材料机身壁板等飞机复合材料结构精确制造提供了有力的保障。
附图说明
图1为本发明的工装结构示意图。
图2是本发明工装的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明：该种用于复合材料单圆弧三角区填充结构制造的工装，他是由左支撑滚子1，右支撑滚子2，滚盘3，摇臂4，支架5组成。左支撑滚子1、右支撑滚子2和滚盘3围成工装型腔与单圆弧三角区填充结构的横截面精确一致；滚盘3上安装有摇臂4；左支撑滚子1、右支撑滚子2、滚盘3通过各自的轴线简支固定在支架5上，各轴可以自由转动；滚盘3的外表面是凸型的，其弧线是三角区单圆弧的弧线。采用这种成型工装，制造复合材料单圆弧三角区填充结构的过程是这样的：采用零度纤维，根据三角区面积的大小，计算填充需要零度纤维的数量；将零度纤维搓捻成圆柱状；手持零度纤维捻子条，置于本工装的型腔中，手动缓慢转动滚盘3的摇臂4。
操作时，
第一步、首先根据三角区面积的大小，计算填充但圆弧三角区需要零度纤维的数量。零度纤维可以从单向带中直接提取。选定后的零度纤维的横截面面积与欲成型复合材料结构三角区界面面积一致。
第二步、将零度纤维搓捻成圆柱状。捻子条的形状近似成圆柱状就可以了，捻子条不要搓捻得太紧。
第三步、手持零度纤维捻子条，置于本工装的型腔中，手动缓慢转动滚盘3上的摇臂4。由于捻子条截面形状与工装型腔形状不一致，开始时需要用一定的力量，将捻子条压入工装型腔中。转动滚盘3上的摇臂4的速度保持在30-50mm/min。

Claims (2)

1.一种复合材料三角填充区单圆弧结构的制造方法，其特征是，
(1)成型工装的制备
成型工装包括左支撑滚子(1)，右支撑滚子(2)，滚盘(3)，摇臂(4)，支架(5)，左支撑滚子(1)、右支撑滚子(2)和滚盘(3)的轴线在一个垂直于支架(5)平台的平面内，左支撑滚子(1)轴线与右支撑滚子(2)轴线垂直，滚盘(3)置于左支撑滚子(1)与右支撑滚子(2)的正上方，滚盘(3)的外环面是弧面，其弧线的弧度与三角区单圆弧的弧线弧度相同，由左支撑滚子(1)的母线、右支撑滚子(2)的母线和滚盘(3)的截面弧线围成的型腔与三角填充区单圆弧结构的横截面相同；滚盘(3)的轴端安装有摇臂(4)；左支撑滚子(1)、右支撑滚子(2)、滚盘(3)通过各自的轴采用轴承固定在支架(5)上，各轴自由转动；
(2)成型三角填充区单圆弧结构
根据三角区面积的大小，计算填充但圆弧三角区需要零度纤维的数量，将零度纤维搓捻成圆柱状，手持零度纤维捻子条，置于左支撑滚子(1)的母线、右支撑滚子(2)的母线和滚盘(3)的截面弧线围成的型腔中，均匀转动摇臂(4)，得到需要的复合材料三角填充区单圆弧结构。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料三角填充区单圆弧结构的制造方法，其特征是，左支撑滚子(1)、右支撑滚子(2)的高度尺寸可以不一致。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101472730A (zh) * 2006-04-25 2009-07-01 塞拉索尔达杜拉股份公司 用于用树脂预浸渍的纤维条生产固体型材的方法和设备
CN104712582A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 航空技术空间股份有限公司 涡轮机的压缩机复合环形壳体

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