CN109177436A - 一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法 - Google Patents

一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109177436A
CN109177436A CN201811104418.1A CN201811104418A CN109177436A CN 109177436 A CN109177436 A CN 109177436A CN 201811104418 A CN201811104418 A CN 201811104418A CN 109177436 A CN109177436 A CN 109177436A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber placement
automatic fiber
laying
forming method
molding die
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811104418.1A
Other languages
English (en)
Inventor
程健男
祖英俊
庞志远
王志刚
刘强
徐福泉
肖军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Aircraft Industry Group Co Ltd
Original Assignee
Harbin Aircraft Industry Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Aircraft Industry Group Co Ltd filed Critical Harbin Aircraft Industry Group Co Ltd
Priority to CN201811104418.1A priority Critical patent/CN109177436A/zh
Publication of CN109177436A publication Critical patent/CN109177436A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明属于复合材料成型技术领域，具体涉及一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法。现有的自动铺丝技术容易出现蜂窝底边处架桥、蜂窝倒角拐点褶皱的问题。本发明根据复合材料件的形状制作具有凹形曲面的成型模具，并在成型面转角处倒圆处理；建立数字模型，并基于该数字模型设定铺设方案，在成型模具上验证铺设方案，若满足设计要求则在每次加工时实施以下步骤；根据选定的铺设方案在成型模具上使用自动铺丝设备进行内蒙皮的铺放；在内蒙皮上依次铺放胶膜、蜂窝和胶膜，然后使用自动铺丝设备进行外蒙皮的铺放；封装并放置工艺盖板，整体固化成型。实现了蜂窝夹层结构复合材料件的连续铺放，解决了自动铺放过程中的架桥问题。

Description

一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术领域，具体涉及一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法。
背景技术
复合材料蜂窝夹层结构具有轻质高强、设计制造一体化等特点，在直升机的尾梁、机身等关键部位均有应用，在先进民用直升机结构中，蜂窝夹层复合材料的用量在40％以上，对减轻航空航天器结构重量和提高可靠性具有不可替代的作用。
自动铺丝是先进自动铺放技术的代表，与传统成型方式相比，自动铺丝技术能够减少组装环节和连接紧固件、提高强度与可靠性及可维护性，降低了制造成本、提高生产效率。
目前国内复合材料构件大部分以手工成型为主，手工成形方法成本高、效率低且质量不易控制，仅在翼梁、S进气道、尾锥等双曲面复合材料大型构件实现了自动铺丝技术，在蜂窝夹层结构件还没有相关的自动铺丝成型技术应用。
现有的自动铺丝技术在进行蜂窝夹层复合材料的制造时，容易出现蜂窝底边处架桥、蜂窝倒角拐点褶皱的问题，无法满足产品交付要求。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法，解决了蜂窝夹层复合材料件无法自动铺丝的技术问题，提高生产效率，降低制造成本。
一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法，该方法包括如下步骤：
(一)根据复合材料件的形状制作具有凹形曲面的成型模具，并在成型面转角处倒圆处理；
(二)根据复合材料件的形状和尺寸建立数字模型，并基于该数字模型设定铺设方案，在成型模具上验证铺设方案，若满足设计要求则在每次加工时实施以下步骤；
(三)根据选定的铺设方案在成型模具上使用自动铺丝设备进行内蒙皮的铺放；
(四)在内蒙皮上依次铺放胶膜、蜂窝和胶膜，然后使用自动铺丝设备进行外蒙皮的铺放；
(五)封装并放置工艺盖板，整体固化成型。
在步骤(一)中，依据压辊对成型模具的成型面夹角进行倒圆处理，上表面圆角R的半径为0-50mm，下表面圆角R为35-50mm，侧面的过渡面圆角R为25-50mm。
圆角R的尺寸要大于压辊的半径r。
在步骤(四)中，蜂窝尺寸略大于理论数值。
在步骤(五)中，在成型模具上打真空袋，固化温度120-180℃，固化过程升降温速率0.5～3℃/min，固化时间6-8h，固化压力0.3MPa。
在步骤(五)结束后，还需切边和去毛刺。
所述成型模具为金属或复合材料硬模具。
所述内蒙皮和外蒙皮的材料为碳纤维或玻璃纤维单向带预浸料。
所述蜂窝为倒角尺寸不大于45°的芳纶纸蜂窝。
所述工艺盖板为0.5mm厚金属板或2-4层玻璃纤维复合材料固化成型后制得的带有一定外形的硬板。
本发明的有益效果是：使用具有凹型面的硬模具，并对模具的尖角进行适应性倒圆处理，实现了蜂窝夹层结构复合材料件的连续铺放，并通过工艺盖板保证了零件的厚度均匀性及外观质量，解决了自动铺放过程中的架桥问题。
采用自动铺丝进行复合材料蜂窝夹层件的制造，避免了制造过程中的人为操作失误，提高了产品的质量。同时使用自动铺放制造技术还能够提升原材料的利用率，降低制造成本、提高生产效率。
附图说明
图1为成型模具的俯视示意图；
图2为蜂窝夹层复合材料件的成型示意图。
1-外蒙皮 2-内蒙皮 3-蜂窝 4-成型模具 5-工艺盖板
具体实施方式
平板结构蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型
(1)成型模具的设计及制造
在平面结构工装材料上，去除蜂窝+内蒙皮厚度尺寸的体积，制成具有凹型面的成型模具4，如附图1所示。依据铺丝所用压辊的半径对成型模具4的成型面夹角进行倒圆处理，通常圆角R的尺寸要大于压辊的半径r，圆角R的具体尺寸选择范围：上表面圆角R的半径为0-50mm，下表面圆角R为35-50mm，侧面的过渡面圆角R为25-50mm。
(2)铺丝路径的规划和验证
对成型模具建模，依据成型模具模型对内蒙皮2、外蒙皮1设计自动铺丝路径，并在成型模具4上验证铺丝路径的合理性。
(3)内蒙皮的自动铺放
使用自动铺丝设备完成内蒙皮2的自动铺放，对于铺放困难的±45°铺层，换用半径较小的压辊完成铺放工作。
(4)蜂窝的铺放
在内蒙皮2上铺放蜂窝3，蜂窝3与内蒙皮2、外蒙皮1之间需要铺放胶膜保证粘接强度。
(5)外蒙皮的铺放
使用自动铺丝设备完成外蒙皮1的铺放，进行封装固化，然后放置一层工艺盖板5，保证铺层实体区与蜂窝区在固化过程中受到外界压力基本相同，不在界面出产生阶差。
(6)固化
在成型模具4上打真空袋，将成型模具4转移到固化设备中进行固化，固化温度120-180℃，整个固化过程升降温速率0.5～3℃/min，固化时间6-8h，固化压力0.3MPa。
(7)切边、去毛刺
固化成型后对产品边缘进行修整，切除多余量并打磨掉毛刺，完成平板蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝制造。

Claims (10)

1.一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(一)根据复合材料件的形状制作具有凹形曲面的成型模具(4)，并在成型面转角处倒圆处理；
(二)根据复合材料件的形状和尺寸建立数字模型，并基于该数字模型设定铺设方案，在成型模具(4)上验证铺设方案，若满足设计要求则在每次加工时实施以下步骤；
(三)根据选定的铺设方案在成型模具(4)上使用自动铺丝设备进行内蒙皮(2)的铺放；
(四)在内蒙皮(2)上依次铺放胶膜、蜂窝和胶膜，然后使用自动铺丝设备进行外蒙皮(1)的铺放；
(五)封装并放置工艺盖板(5)，整体固化成型。
2.根据权利要求1所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：在步骤(一)中，依据压辊对成型模具(4)的成型面夹角进行倒圆处理，上表面圆角R的半径为0-50mm，下表面圆角R为35-50mm，侧面的过渡面圆角R为25-50mm。
3.根据权利要求2所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：圆角R的尺寸要大于压辊的半径r。
4.根据权利要求1所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：在步骤(四)中，蜂窝尺寸略大于理论数值。
5.根据权利要求1所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：在步骤(五)中，在成型模具(4)上打真空袋，固化温度120-180℃，固化过程升降温速率0.5～3℃/min，固化时间6-8h，固化压力0.3MPa。
6.根据权利要求1所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：在步骤(五)结束后，还需切边和去毛刺。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：所述成型模具(4)为金属或复合材料硬模具。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：所述内蒙皮(2)和外蒙皮(1)的材料为碳纤维或玻璃纤维单向带预浸料。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：所述蜂窝为倒角尺寸不大于45°的芳纶纸蜂窝。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的自动铺丝成型方法，其特征在于：所述工艺盖板(5)为0.5mm厚金属板或2-4层玻璃纤维复合材料固化成型后制得的带有一定外形的硬板。
CN201811104418.1A 2018-09-21 2018-09-21 一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法 Pending CN109177436A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811104418.1A CN109177436A (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811104418.1A CN109177436A (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109177436A true CN109177436A (zh) 2019-01-11

Family

ID=64909060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811104418.1A Pending CN109177436A (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109177436A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110299598A (zh) * 2019-05-24 2019-10-01 北京卫星制造厂有限公司 一种芳纶蒙皮-纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法和应用
CN112644100A (zh) * 2020-11-26 2021-04-13 西安交通大学 一种大曲率蜂窝夹层复合材料结构及其一体化成型方法
CN113770667A (zh) * 2021-08-16 2021-12-10 中国航发贵阳发动机设计研究所 异型喷管隔热层工艺型胎加工工艺
CN114919241A (zh) * 2022-05-10 2022-08-19 宁波曙翔新材料股份有限公司 一种适用于含有大厚度纸蜂窝的盒状复合材料成型工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102196898A (zh) * 2008-10-22 2011-09-21 塞特克技术公司 聚合物基复合材料的改进加工方法
US20120312922A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Rosman Richard R Boron Fiber Reinforced Structural Components
CN103747931A (zh) * 2011-07-12 2014-04-23 波音公司 复合部件的快速制造

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102196898A (zh) * 2008-10-22 2011-09-21 塞特克技术公司 聚合物基复合材料的改进加工方法
US20120312922A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Rosman Richard R Boron Fiber Reinforced Structural Components
CN103747931A (zh) * 2011-07-12 2014-04-23 波音公司 复合部件的快速制造

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙华凯等: "Nomex 蜂窝夹层复合材料的自动铺丝成型工艺研究", 《航空制造技术》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110299598A (zh) * 2019-05-24 2019-10-01 北京卫星制造厂有限公司 一种芳纶蒙皮-纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法和应用
CN112644100A (zh) * 2020-11-26 2021-04-13 西安交通大学 一种大曲率蜂窝夹层复合材料结构及其一体化成型方法
CN113770667A (zh) * 2021-08-16 2021-12-10 中国航发贵阳发动机设计研究所 异型喷管隔热层工艺型胎加工工艺
CN113770667B (zh) * 2021-08-16 2024-03-29 中国航发贵阳发动机设计研究所 异型喷管隔热层工艺型胎加工工艺
CN114919241A (zh) * 2022-05-10 2022-08-19 宁波曙翔新材料股份有限公司 一种适用于含有大厚度纸蜂窝的盒状复合材料成型工艺
CN114919241B (zh) * 2022-05-10 2024-04-16 宁波曙翔新材料股份有限公司 一种适用于含有大厚度纸蜂窝的盒状复合材料成型工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109177436A (zh) 一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法
CN110181835A (zh) 一种变截面双锥度芳纶蜂窝夹层结构成型方法
CN105150557B (zh) 一种用于大曲率异形c型框类零件成型的自制辅助工装制造方法
CN105172164B (zh) 一种用于制造变截面类工型复合材料制件的工装及制造方法
CN106182801A (zh) 一种飞行器泡沫夹芯复合材料舵面成型方法
CN104786491B (zh) 一种复合材料多筋壁板结构胶接成型工艺内增压方法
CN110193956B (zh) 一种小型无人机复合材料垂直尾翼成型工艺方法
CN106891548A (zh) 一种复合材料t型加筋壁板成型工装及成型方法
CN106113522B (zh) 一种含波纹形缘板的变截面工字梁软膜辅助成型方法
CN105034403A (zh) 一种复合材料壳体的制造方法
CN113829638B (zh) 一种复合材料舱段一体化成型方法
CN106985413A (zh) 一种用于泡沫夹芯复合材料结构翼梢小翼的成型工装
CN110228213B (zh) 复合材料进气道唇口的热压罐成型方法
CN108959744A (zh) 一种中小型无人机复合材料机翼翼盒制造方法
CN112873904B (zh) 一种防止复合材料成型工装漏气的工装制造方法
CN103231464A (zh) 一种用于大曲率复合材料夹层件的蜂窝预成型方法
CN108891040A (zh) 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法
CN114801237B (zh) 一种全高度包边夹芯复合材料制件的成型方法
CN110103487A (zh) 一种成型z形截面复合材料零件的工艺方法
CN206528102U (zh) 一种复合材料t型加筋壁板成型工装
CN108284620A (zh) 一种复合材料多墙式共固化整体壁板成形模具
TW201822993A (zh) 整合式耐燒蝕絕熱披覆
CN102225623A (zh) S弯玻璃钢进气道的成型方法
CN108215241B (zh) 一种树脂基复合材料快速成型方法
CN110978560B (zh) 一种泡沫夹层结构壁板及其成型方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190111

RJ01 Rejection of invention patent application after publication