CN108099276B - 一种复合材料夹芯结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合材料夹芯结构，包括主体结构(1)、端头集中力扩散块(2)，主体结构(1)包括第一上面板(101)、第一下面板(102)以及位于两者之间的主体芯材(103)，端头集中力扩散块(2)与下面板(102)通过胶膜粘贴对接组成一楔形构件，并将该楔形构件铺贴设置于第一上面板(101)与第二下面板(102)之间，该复合材料夹芯结构通过烘箱加压固化成型。本发明所提供的复合材料夹芯结构及其制造方法，一端可承受集中力，使用组合结构二次固化的方式，使本结构可以在烘箱中固化成型，避免热压罐固化导致成本增加，同时可以防止热压罐的高压将低密度芯材压塌。

Description

一种复合材料夹芯结构及其制造方法
技术领域
本发明属于飞机结构设计领域，具体涉及一种复合材料夹芯结构及其制造方法。
背景技术
复合材料夹芯结构的局部区域厚度超过2mm时，一般需将整个结构放入热压罐中固化，零件尺寸受热压罐尺寸限制，并且制造成本高。有些结构将夹芯结构分为两部分，铺层较厚的部分进热压罐固化，铺层较薄的部分进烘箱固化，然后用紧固件和胶将两部分连接，但连接的强度较难保证，且增加了结构重量和结构复杂程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合材料夹芯结构及其制造方法，克服或减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
本发明的目的通过如下技术方案实现：一种复合材料夹芯结构，包括主体结构、端头集中力扩散块，所述主体结构包括第一上面板、第一下面板以及位于两者之间的主体芯材，端头集中力扩散块与主体芯材通过胶膜粘贴对接组成一楔形构件，并将该楔形构件铺贴设置于第一上面板与第一下面板之间，该复合材料夹芯结构通过烘箱加压固化成型。
优选地是，所述端头集中力扩散块包括第二上面板、第二下面板以及位于两者之间的扩散块夹芯，三者依次铺贴而成。
优选地是，所述复合材料夹芯结构还包括两块稳定块，该两块稳定块分别铺贴于所述第一上面板与所述第一下面板两面板的端头斜削面上。
优选地是，所述稳定块包括楔形芯材以及弯折成Z字形的面板，该面板的一端弯折面上扣合铺贴设置芯材，该面板的另一端弯折面则与该芯材一侧相平齐设置，该芯材另一侧与所述面板端头斜削面相铺接。
优选地是，所述复合材料夹芯结构还包括包边，该包边为C字形的梁条，所述主体结构、所述端头集中力扩散块、所述稳定块构成的组合件的周边外轮廓粘贴设置于包边两缘条之间。
优选地是，所述第一上面板、所述第一下面板、所述第二上面板以及所述第二下面板四面板均在各自端头部位设置相同的供紧固件安装的锯齿状接头。
优选地是，所述第一上面板与所述第一下面板的厚度均不大于2mm。
一种复合材料夹芯结构的制造方法，包括如下步骤，
步骤一：依次铺贴所述第二上面板、第二下面板和所述扩散块夹芯以构成所述端头集中力扩散块，并放入热压罐加压固化成型；
步骤二：将所述端头集中力扩散块与主体芯材通过胶膜粘贴对接组成一楔形构件，并将该楔形构件铺贴设置于所述第一上面板与所述第一下面板之间；
步骤三：在第一上面板与第一下面板两面板的端头斜削面上铺贴于所述稳定块；
步骤四：所述主体结构、端头集中力扩散块、稳定块构成的组合件的周边外轮廓粘贴C字形的梁条包边；
步骤五：将所述复合材料夹芯结构放入烘箱加压固化成型。
本发明所提供的一种复合材料夹芯结构的有益效果在于，一般的大型夹芯整体结构若局部厚度大于2mm，就需要进热压罐固化，制件尺寸受热压罐尺寸限制，制造陈本高；一般的组合结构需要紧固件连接，铺层间断，重量大，结构复杂，制造繁琐，本发明是一种大型夹芯结构，局部厚度超过7mm，结构主体只需要在烘箱中固化成型，制造陈本低，对于端头集中力传递区，设置了集中力扩散块，集中力扩散块体积小，可以单独进热压罐成型，无厚度限制，相比于传统组合结构，本结构无紧固件连接，二次固化将集中力扩散快作为一块芯材嵌入，表层铺层连续，实现了结构一体化成型，传力大，重量轻。
附图说明
图1为本发明复合材料夹芯结构的结构示意图；
图2为本发明复合材料夹芯结构的主视图；
图3为图2中A-A处的剖视图；
图4为图2中C-C处的剖视图；
图5为图3中B处的放大细节图；
图6为图4中D处的放大细节图；
图7为本发明复合材料夹芯结构的爆炸视图；
图8为图7中E处的放大细节图；
图9为本发明复合材料夹芯结构中端头集中力扩散块的分解示意图；
图10为本发明复合材料夹芯结构中稳定块的分解示意图。
附图标记：
1-主体结构、2-端头集中力扩散块、3-稳定块、4-包边、101-第一上面板、102-第一下面板、201-第二上面板、202-第二下面板、203-扩散块夹芯、301-面板、302-芯材。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图通过实施例对本发明的复合材料夹芯结构及其制造方法做进一步详细说明。
本发明的复合材料夹芯结构能够应用于机翼的盒形梁，该盒形梁的一个面就是一个复合材料夹芯结构，一根梁由四个本发明的复合材料夹芯结构组合而成。本发明的一端与其他结构连接，需要实现从大面积的夹芯结构转变为可承受集中力的层合板结构，由于结构较大，没有相应尺寸的热压罐，只能用烘箱固化成型，但集中力的区域层合板厚度超过7mm，只能用本发明制造实施。
如图1至8所示，一种复合材料夹芯结构，包括主体结构1、端头集中力扩散块2、稳定块3、包边4，其中该主体结构1包括第一上面板101、第一下面板102以及位于两者之间的主体芯材103，端头集中力扩散块2为夹层结构，包括第二上面板201、第二下面板202以及位于两者之间的扩散块夹芯203，三者依次铺贴而成，其中上下面板进行连续丢层的设计从而减重，第一上面板101与第一下面板102的厚度均选择不大于2mm，丢层必须在出扩散块以后开始。铺贴完成后，放入热压罐加压固化成型，如图9所示，然后将铺贴好的端头集中力扩散块2与主体芯材103通过胶膜粘贴对接组成一楔形构件，如图5和图8所示。接着将该楔形构件铺贴设置于第一上面板101与第一下面板102之间，再在第一上面板101与第一下面板102两面板的端头斜削面上铺贴稳定块3，实现表面平整及传力连续的作用效果。其中该稳定块3包括楔形芯材302以及弯折成Z字形的面板301，该面板301的一端弯折面上扣合铺贴设置芯材302，该面板301的另一端弯折面则与该芯材302一侧面相平齐设置，该芯材302另一侧面则与面板端头斜削面相铺接，如图10所示。之后在主体结构1、端头集中力扩散块2、稳定块3三者的组合件的周边粘贴包边4，其中该包边4为C字形的梁条，即将组合件的周边外轮廓粘贴设置于包边4两缘条之间。需要说明的是，第一上面板101、第一下面板102、第二上面板201以及第二下面板202四面板均在各自端头部位设置相同的供紧固件安装的锯齿状接头。最后将整个复合材料夹芯结构放入烘箱加压固化成型。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种复合材料夹芯结构，其特征在于，包括主体结构(1)、端头集中力扩散块(2)，所述主体结构(1)包括第一上面板(101)、第一下面板(102)以及位于两者之间的主体芯材(103)，端头集中力扩散块(2)与主体芯材(103)通过胶膜粘贴对接组成一楔形构件，并将该楔形构件铺贴设置于第一上面板(101)与第一下面板(102)之间，该复合材料夹芯结构通过烘箱加压固化成型；
所述复合材料夹芯结构还包括两块稳定块(3)，该两块稳定块(3)分别铺贴于所述第一上面板(101)与所述第一下面板(102)两面板的端头斜削面上；
所述稳定块(3)包括楔形芯材(302)以及弯折成Z字形的面板(301)，该面板(301)的一端弯折面上扣合铺贴设置芯材(302)，该面板(301)的另一端弯折面则与该芯材(302)一侧相平齐设置，该芯材(302)另一侧与所述面板端头斜削面相铺接。
2.根据权利要求1所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述复合材料夹芯结构还包括包边(4)，该包边(4)为C字形的梁条，所述主体结构(1)、所述端头集中力扩散块(2)、所述稳定块(3)构成的组合件的周边外轮廓粘贴设置于包边(4)两缘条之间。
3.根据权利要求2所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述端头集中力扩散块(2)包括第二上面板(201)、第二下面板(202)以及位于两者之间的扩散块夹芯(203)，三者依次铺贴而成。
4.根据权利要求3所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述第一上面板(101)、所述第一下面板(102)、所述第二上面板(201)以及所述第二下面板(202)四面板均在各自端头部位设置相同的供紧固件安装的锯齿状接头。
5.根据权利要求4所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述第一上面板(101)与所述第一下面板(102)的厚度均不大于2mm。
6.一种根据权利要求5所述的复合材料夹芯结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤一：依次铺贴所述第二上面板(201)、第二下面板(202)和所述扩散块夹芯(203)以构成所述端头集中力扩散块(2)，并放入热压罐加压固化成型；
步骤二：将所述端头集中力扩散块(2)与主体芯材(103)通过胶膜粘贴对接组成一楔形构件，并将该楔形构件铺贴设置于所述第一上面板(101)与所述第一下面板(102)之间；
步骤三：在第一上面板(101)与第一下面板(102)两面板的端头斜削面上铺贴于所述稳定块(3)；
步骤四：所述主体结构(1)、端头集中力扩散块(2)、稳定块(3)构成的组合件的周边外轮廓粘贴C字形的梁条包边(4)；
步骤五：将所述复合材料夹芯结构放入烘箱加压固化成型。
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