CN107599452A - 一种组合结构工艺盖板及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合结构工艺盖板，包括多个相互搭接的分体赋型面板，分体赋型面板包括设置有阶梯面的边界部以及与边界部远离阶梯面一端连接的连接部，边界部与连接部一次固化成型；分体赋型面板之间通过阶梯面相互搭接。采用阶梯面的边界部，提升了工艺盖板内部结构活动协调性，优化了工艺盖板与蒙皮坯体的贴合程度，保证了内部质量；有利于避免搭接间隙形成，降低溢料问题出现，即使有溢料问题也仅仅是树脂溢出，通过简单打磨即可处理；有效的精简操作程序，提升了分体赋型面板分离搭接效果，降低了分体面板搭接区溢料出现可能，结构独特，思路新颖，所制备的组合结构工艺盖板不仅具有橡胶工艺盖板的高结构活动协调性。

Description

一种组合结构工艺盖板及制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料制造技术领域，具体的说，是一种组合结构工艺盖板及制备方法。

背景技术

工艺盖板是制造复合材料蒙皮类结构常用的辅助成型工具，其中，复合材料材质的工艺盖板基于自身刚度和高质量的赋型面，目前在航空航天等高端复合材料结构制造领域受到广泛应用。

然而，复合材料工艺盖板高刚度性能，导致活动协调性差，容易造成位置失配，尤其是外表面质量要求高，采用阳模成型的异型蒙皮。异型蒙皮富集R区、折角以及断点，制备难度极大，若采用传统的复合材料工艺盖板，虽然给予了异型蒙皮高质量表面，但因其刚度大，内部结构活动协调性差，容易与蒙皮坯体产生位置失配，造成R区、折角以及断点等结构突变区，形成折角突起、富树脂、分层等内部缺陷，显然亦无法满足此类复合材料异型蒙皮的制造需求。因此，针对性地开发兼具高结构活动协调性内部结构与高质量表面赋型效果的新型工艺盖板就成为高效制造复合材料异型蒙皮的必然选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合结构工艺盖板，结构独特，思路新颖，所制备的组合结构工艺盖板，不仅具有橡胶工艺盖板的高结构活动协调性，同时还具有复合材料工艺盖板的高质量外表面赋型效果。

本发明的目的在于提供一种组合结构工艺盖板的制备方法，有效的精简操作程序，提升了分体赋型面板分离搭接效果，最大限度地降低了分体面板搭接区溢料出现可能，采用刚性的复合材料材质作为蒙皮坯体的赋型表面，保留了复合材料工艺盖板高质量的外型面赋型效果特点。

本发明通过下述技术方案实现：一种组合结构工艺盖板，用于复合材料结构制造，包括多个相互搭接的分体赋型面板，所述分体赋型面板包括设置有阶梯面的边界部以及与边界部远离阶梯面一端连接的连接部，所述边界部与连接部一次固化成型；所述分体赋型面板之间通过阶梯面相互搭接。

本发明中采用阶梯面的边界部，有效的提升了工艺盖板内部结构活动协调性，优化了工艺盖板与蒙皮坯体的贴合程度，最大程度上保证了内部质量；同时，倒“Z”字型形边界结构有利于避免搭接间隙形成，降低溢料问题出现，即使有溢料问题也仅仅是树脂溢出，通过简单打磨即可处理。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述阶梯面包括中间边界面和两个边缘边界面，所述中间边界面平行于分体赋型面连接部的上平面/下平面，所述两个边缘边界面垂直于分体赋型面板连接部的上平面/下平面。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述中间边界面的数量为多个，相邻的中间边界面之间形成连接面；所述连接面垂直于中间边界面。

以垂直于边缘边界面和中间边界面的面为参考面，所述中间边界面参考面的上的投影为中间边界轮廓线，所述中间边界轮廓线的长度介于0～10mm之间；所述边缘边界面在参考面上的投影为边缘轮廓线，所述连接面在在参考面上的投影为连接轮廓线，所述边缘轮廓线的长度介于0～3mm之间，所述连接轮廓线长度介于0～3mm之间。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述增强体包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种，所述增强体的形式为单向、平纹、斜纹、缎纹中的一种或多种；所述树脂基体包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯并噁嗪树脂、氰酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和树脂中的一种或多种。

一种组合结构工艺盖板的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：铺贴预浸料第一坯体；

步骤S2：将预浸料第一坯体沿上断面垂直切开，形成预浸料第二坯体；

步骤S3：对预浸料第二坯体的切断面与临近的中间边界面区域粘贴隔离膜，形成第三坯体；

步骤S4：继续铺贴预浸料，并沿隔离膜下断面垂直切割，得到第四坯体；

步骤S5：在第四坯体上断面再次置入隔离膜，得到第五坯体；

步骤S6：组合、固化成型、修整后得到组合工艺盖板。

本发明通过在整个结构固化过程中内置隔离膜制造倒“Z”字型边界结构，将倒“Z”字型边界结构制备工序有效融入整个组合结构工艺盖板的固化成型过程，不仅精简操作程序，而且提升了分体赋型面板分离搭接效果，最大限度地降低了分体面板搭接区溢料出现可能，是实现本发明所提出的组合结构工艺盖板思路的有效途径。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述隔离膜为附带热塑性胶粘剂的聚四氟乙烯薄膜。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明中采用阶梯面的边界部，有效的提升了工艺盖板内部结构活动协调性，优化了工艺盖板与蒙皮坯体的贴合程度，最大程度上保证了内部质量；阶梯面结构有利于避免搭接间隙形成，降低溢料问题出现，即使有溢料问题也仅仅是树脂溢出，通过简单打磨即可处理；

（2）本发明有效的精简操作程序，而且提升了分体赋型面板分离搭接效果，最大限度地降低了分体面板搭接区溢料出现可能，是实现本发明所提出的组合结构工艺盖板思路的有效途径；

（3）本发明结构独特，思路新颖，所制备的组合结构工艺盖板不仅具有橡胶工艺盖板的高结构活动协调性，同时还具有复合材料工艺盖板的高质量外表面赋型效果，对于采用阳模成型的复合材料异型结构蒙皮制造具有重要的工程应用参考价值；

（4）本发明结构简单、使用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中分体赋型面板的结构示意图；

图3为本发明的制备流程示意图；

其中1-分体赋型面板，11-边缘边界面，12-中间边界面，21-第一坯体，22-第二坯体，23-第三坯体，24-第四坯体，25-第五坯体，7-上断面，8-中间边界面区域，9-下断面。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“厚度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，一种组合结构工艺盖板，用于复合材料结构制造，包括多个相互搭接的分体赋型面板1，所述分体赋型面板1包括设置有阶梯面的边界部以及与边界部远离阶梯面一端连接的连接部，所述边界部与连接部一次固化成型。所述分体赋型面板1之间通过阶梯面相互搭接。

需要说明的是，通过上述改进，阶梯面与阶梯面相互完全接触，并进行搭接。提升了工艺盖板内部结构活动协调性，优化了工艺盖板与蒙皮坯体的贴合程度，最大程度上保证了内部质量。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述阶梯面包括中间边界面12和两个边缘边界面11，所述中间边界面12平行于分体赋型面连接部的上平面/下平面，所述两个边缘边界面11垂直于分体赋型面板1连接部的上平面/下平面。以垂直于边缘边界面和中间边界面的面为参考面，所述中间边界面12参考面的上的投影为中间边界轮廓线，所述中间边界轮廓线的长度介于0～10mm之间；所述边缘边界面11在参考面上的投影为边缘轮廓线，所述连接面在在参考面上的投影为连接轮廓线，所述边缘轮廓线的长度介于0～3mm之间，所述连接轮廓线长度介于0～3mm之间。

优选的连接面的在参考面上的投影为连接轮廓线，所述连接轮廓线的长度为0mm。即形成倒“Z”型边界部。

所述连接部为等厚度结构，厚度介于0～3mm之间。边界部为等厚度结构，厚度介于0～10mm之间。所述边缘边界面11的厚度介于0～3mm之间。

所述阶梯面包括中间边界面12和两个边缘边界面11，所述中间边界面12平行于连接部的上平面或下平面，所述两个边缘边界面11垂直于连接部的上平面或下平面。所述连接部为等厚度结构，厚度介于0～3mm之间。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述分体赋型面板1为复合材料材质，所述增强体包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种，所述增强体的形式为单向、平纹、斜纹、缎纹中的一种或多种；所述树脂基体包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯并噁嗪树脂、氰酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和树脂中的一种或多种。

所述增强体为碳纤维材料和玻璃纤维材料组成的材料、碳纤维材料和芳纶材料组成的材料、碳纤维材料、玻璃纤维材料、芳纶材料组成的材料中的任意一种。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，一种组合结构工艺盖板的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：铺贴预浸料第一坯体；

步骤S2：将预浸料第一坯体沿上断面7垂直切开，形成预浸料第二坯体22；

步骤S3：对预浸料第二坯体22的切断面与临近的中间边界面12区域粘贴隔离膜，形成第三坯体23；

步骤S4：继续铺贴预浸料，并沿隔离膜下断面9垂直切割，得到第四坯体24；

步骤S5：在第四坯体24上断面7再次置入隔离膜，得到第五坯体25；

步骤S6：组合、固化成型、修整后得到组合工艺盖板。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

一种组合结构工艺盖板，用于复合材料结构制造，包括多个相互搭接的分体赋型面板1，所述分体赋型面板1包括设置有阶梯面的边界部以及与边界部远离阶梯面一端连接的连接部，所述边界部与连接部一次固化成型。所述分体赋型面板1之间通过阶梯面相互搭接。所述阶梯面包括中间边界面12和两个边缘边界面11，所述中间边界面12平行于分体赋型面连接部的上平面/下平面，所述两个边缘边界面11垂直于分体赋型面板1连接部的上平面/下平面。所述中间边界面12的数量为多个，相邻的中间边界面12之间形成连接面。所述连接面垂直于中间边界面12。以垂直于边缘边界面和中间边界面12的面为参考面，所述中间边界面12参考面的上的投影为中间边界轮廓线，所述中间边界轮廓线的长度介于0～10mm之间；，所述边缘边界面11在参考面上的投影为边缘轮廓线，所述连接面在在参考面上的投影为连接轮廓线，所述边缘轮廓线的长度介于0～3mm之间，所述连接轮廓线长度介于0～3mm之间。所述连接轮廓线长度为0mm。

所述增强体包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种，所述增强体的形式为单向、平纹、斜纹、缎纹中的一种或多种；所述树脂基体包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯并噁嗪树脂、氰酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和树脂中的一种或多种。

复合材料异型蒙皮由于结构复杂，采用传统复合材料工艺盖板，存在着活动协调性差的短板，对于异型蒙皮，难以做到与蒙皮坯体的完全贴合，尤其是在R区、折角以及断点等结构突变区，极易造成位置失配，并在相应位置形成压力缺失，最终引起折角突起、富树脂或分层等内部质量缺陷产生。针对上述问题，借鉴现有的复合材料工艺盖板技术基础，本发明提出了一种组合结构工艺盖板及制备方法，该组合结构工艺盖板采用刚性的复合材料材质作为蒙皮坯体的赋型表面，保留了复合材料工艺盖板高质量的外型面赋型效果特点。同时，分体赋型面板1采用倒“Z”字型形边界结构，提升了工艺盖板内部结构活动协调性，优化了工艺盖板与蒙皮坯体的贴合程度，最大程度上保证了内部质量。同时，倒“Z”字型形边界结构有利于避免搭接间隙形成，降低溢料问题出现，即使有溢料问题也仅仅是树脂溢出，通过简单打磨即可处理。除此之外，本发明还提出了上述组合结构工艺盖板的一种制备方法，该方法通过在整个结构固化过程中内置隔离膜制造倒“Z”字型边界结构，将倒“Z”字型边界结构制备工序有效融入整个组合结构工艺盖板的固化成型过程，不仅精简操作程序，而且提升了分体赋型面板1分离搭接效果，最大限度地降低了分体面板搭接区溢料出现可能，是实现本发明所提出的组合结构工艺盖板思路的有效途径。总之，本发明提出一种组合结构工艺盖板及其制备方法，结构独特，思路新颖，所制备的组合结构工艺盖板不仅具有橡胶工艺盖板的高结构活动协调性，同时还具有复合材料工艺盖板的高质量外表面赋型效果，对于采用阳模成型的复合材料异型结构蒙皮制造具有重要的工程应用参考价值。

实施例6：

本实施例为本发明另外一种表述，如图1、图2、图3所示，一种组合结构工艺盖板由数个具有倒“Z”字型形边界结构的分体赋型面板1构成，各分体赋型面板1以倒“Z”字型形边界结构相互搭接。其中，所述的复合材料其增强体包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种，形式为单向、平纹、斜纹或者缎纹中的一种或多种。所述的复合材料其树脂基体包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯并噁嗪树脂、氰酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和树脂中的一种或多种。所述一种组合结构工艺盖板，分体赋型面板1非边界区域为等厚度结构，分体赋型面板1非边界区域的面板厚度介于0～3mm。所述分体赋型面板1非边界区域具有倒“Z”字型形边界结构，倒“Z”字型形边界结构含有一个中间边界线和两个边缘边界线。构成倒“Z”字型形边界结构的中间边界线平行于分体赋型面板1非边界区域的上平面/下平面，厚度介于0～10mm。构成“Z”字型形边界结构的两个边缘边界线垂直于分体赋型面板1非边界区域的上平面/下平面，厚度介于0～3mm之间，两个边缘边界面厚度之和与分体赋型面板1非边界区域的面板厚度相等。所述倒“Z”字型形边界在内的整个结构采用一次固化成型，倒“Z”字型形边界结构通过在整个结构固化过程中内置隔离膜实现。

参见图2，如上面所述的一种组合工艺盖板，其制造过程包括如下步骤：

步骤A:铺贴预浸料分体赋型面板1第一坯体。

步骤B:将预浸料第一坯体沿上端面垂直切开，形成第二坯体22。

步骤C：在预浸料第二坯体22的切断面区域与临近的中间边界面区域8粘贴隔离膜，形成第三坯体23。

步骤D:在C基础上继续铺贴预浸料，并沿隔离膜下断面9垂直切割，得到第四坯体24。

步骤E:在第四坯体24上断面7区再次置入隔离膜，得到第五坯体25。

步骤F:组合、固化成型、修整后得到组合工艺盖板。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种组合结构工艺盖板，用于复合材料结构制造，包括多个相互搭接的分体赋型面板（1），其特征在于：所述分体赋型面板（1）包括设置有阶梯面的边界部以及与边界部远离阶梯面一端连接的连接部，所述边界部与连接部一次固化成型；所述分体赋型面板（1）之间通过阶梯面相互搭接。

2.根据权利要求1所述一种组合结构工艺盖板，其特征在于：所述阶梯面包括中间边界面（12）和两个边缘边界面（11），所述中间边界面（12）与连接部的上平面/下平面平行，所述两个边缘边界面（11）与连接部的上平面/下平面垂直。

3.根据权利要求2所述一种组合结构工艺盖板，其特征在于：所述中间边界面（12）的数量为多个，相邻的中间边界面（12）之间形成连接面；所述连接面垂直于中间边界面（12）。

4.根据权利要求2所述一种组合结构工艺盖板，其特征在于：以垂直于边缘边界面（11）和中间边界面（12）的面为参考面，所述中间边界面（12）参考面的上的投影为中间边界轮廓线，所述中间边界轮廓线的长度介于0～10mm之间；所述边缘边界面（11）在参考面上的投影为边缘轮廓线，所述连接面在在参考面上的投影为连接轮廓线，所述边缘轮廓线的长度介于0～3mm之间，所述连接轮廓线长度介于0～3mm之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种组合结构工艺盖板，其特征在于：所述增强体包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种，所述增强体的形式为单向、平纹、斜纹、缎纹中的一种或多种；所述树脂基体包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯并噁嗪树脂、氰酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和树脂中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5任一项所述一种组合结构工艺盖板的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：铺贴预浸料第一坯体（21）；

步骤S2：将预浸料第一坯体（21）沿上断面（7）垂直切开，形成预浸料第二坯体（22）；

步骤S3：对预浸料第二坯体（22）的切断面与临近的中间边界面（12）粘贴隔离膜，形成第三坯体（23）；

步骤S4：继续铺贴预浸料，并沿隔离膜下断面（9）垂直切割，得到第四坯体（24）；

步骤S5：在第四坯体（24）上断面（7）再次置入隔离膜，得到第五坯体（25）；

步骤S6：组合、固化成型、修整后得到组合工艺盖板。

7.根据权利要求6所述一种组合结构工艺盖板的制备方法，其特征在于：所述隔离膜为附带热塑性胶粘剂的聚四氟乙烯薄膜。