CN109532059A - 一种中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法 - Google Patents

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郭蕊娜
黄红初
马军
梅钦海
刘逸
吴霞
李延平
李云龙
郑美侠
王明宇
倪圆苹
张钊瑀
屈思源
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Abstract

本发明涉及一种中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，所属复合材料制造技术领域。本发明根据复合材料件的外形尺寸制造组合件成型模具，再根据公差±0.08δ（δ为层压板理论厚度）制造完成预浸料层压板零件，采用胶膜将各层压板连接，使得该翼型结构件中的所有层压板成为一体，最后将零件整体组装在上下合模的固化成型模具中按照规定的加温参数在热压床上加温使得胶膜固化，以此完成各层压板之间的连接，并保证零件外形。

Description

一种中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法
技术领域
本发明涉及一种中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，所属复合材料制造技术领域。
背景技术
碳纤维复合材料凭借它轻质高强、不易腐蚀、成型方便、质量美观等优点已在航空产品上广泛应用，且复合材料零件的结构越来越复杂，其中翼面类结构件由复合材料制造已屡见不鲜。翼型结构复合材料件为多个预浸料层压板的组合件。
该复合材料结构件为中间空腹、薄壁结构翼面形式，针对该类结构件，在保证零件外形的前提下，成型方法是个极大的挑战。通常采用：将各预浸料层压板零件预先进行装配演示，配合完成后用铆接方式对各零件进行连接。上述工艺增加了结构件的重量，且生产效率低，又因铆接方式需破坏复合材料件，导致零件存在密封性不好的风险。
对于这种中空薄壁翼型结构复合材料件，本发明采用一体成型技术完成中空薄壁翼型件的制造，更好的做到减轻零件重量提高生产效率，并保证零件外形精度。
发明内容
本发明目的是提供一种中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，达到保证零件外形精度，减轻零件重量，提高生产效率的目的。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，该制作方法的步骤：
（A）、制作成型模具，模具为开敞式，上下合模结构；
（B）、制作预浸料的层压板Ⅰ、层压板Ⅱ、层压板Ⅲ和层压板Ⅳ；
（C）、按照装配关系，在层压板Ⅰ、层压板Ⅱ、层压板Ⅲ和层压板Ⅳ之间放置辅助材料进行间隙检查，检查完成后，测量间隙为d；
（D）、层压板Ⅰ、层压板Ⅱ、层压板Ⅲ和层压板Ⅳ胶接位置铺贴胶膜（6），胶膜层数n按公式：d=0.1×n计算得出；
将层压板Ⅰ、层压板Ⅱ、层压板Ⅲ和层压板Ⅳ粘接为一体式组合件，再将组合件安装在成型模具中，模具放置在热压床上，进行加温固化；
（E）、加温过程中，当复合材料件温度升高至胶膜软化点时，通过压床对模具增加0.1-0.2MPa压力，保持3-5min，再增加0.1-0.2MPa压力，保持3-5min，随后加压至模具上下模合模；保持压力至复合材料件完成整个固化过程，卸压取出复合材料件。
进一步的，层压板Ⅲ和层压板Ⅳ的截面为“工”字型，并水平排列。
进一步的，层压板Ⅰ的下表面通过胶膜与层压板Ⅲ和层压板Ⅳ粘接。
进一步的，层压板Ⅱ的上表面通过胶膜与层压板Ⅲ和层压板Ⅳ粘接。
进一步的，层压板Ⅰ的一端通过胶膜与层压板Ⅱ粘接。
进一步的，层压板Ⅰ、层压板Ⅱ、层压板Ⅲ和层压板Ⅳ厚度公差取（-0.08δ，0）。
进一步的，步骤（E）中复合材料件温度升高至胶膜软化点温度为70℃。
进一步的，步骤（A）模具公差取（0，+0.1）。
本发明根据复合材料件的外形尺寸制造组合件成型模具，再根据公差±0.08δ（δ为层压板理论厚度）制造完成预浸料层压板零件，采用胶膜将各层压板连接，使得该翼型结构件中的所有层压板成为一体，最后将零件整体组装在上下合模的固化成型模具中按照规定的加温参数在热压床上加温使得胶膜固化，以此完成各层压板之间的连接，并保证零件外形。
本发明的有益效果：
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点：减轻零件重量，提高生产效率，保证零件外形精度。
附图说明
图1为本发明的层压板Ⅰ、层压板Ⅱ、层压板Ⅲ和层压板Ⅳ的分解结构示意图；
图2为本发明的制备结构示意图。
具体实施方式
下面接合附图对本发明进行详细描述：
一种中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，该制作方法包括以下步骤：
A、制作成型模具5，模具为开敞式，上下合模结构；
B、制作预浸料的层压板Ⅰ1、层压板Ⅱ4、层压板Ⅲ2和层压板Ⅳ3；
C、按照装配关系，在层压板Ⅰ1、层压板Ⅱ4、层压板Ⅲ2和层压板Ⅳ3之间放置辅助材料进行间隙检查，检查完成后，测量间隙为d；
D、层压板Ⅰ1、层压板Ⅱ4、层压板Ⅲ2和层压板Ⅳ3胶接位置铺贴胶膜6，胶膜层数n按公式：d=0.1×n计算得出；
将层压板Ⅰ1、层压板Ⅱ4、层压板Ⅲ2和层压板Ⅳ3粘接为一体式组合件，再将组合件安装在成型模具5中，模具放置在热压床上，进行加温固化；
E、加温过程中，当复合材料件温度升高至胶膜软化点时，通过压床对模具增加0.1-0.2MPa压力，保持3-5min，再增加0.1-0.2MPa压力，保持3-5min，随后加压至模具上下模合模；保持压力至复合材料件完成整个固化过程，卸压取出复合材料件。
层压板Ⅲ2和层压板Ⅳ3的截面为“工”字型，并水平排列。
层压板Ⅰ1的下表面通过胶膜6与层压板Ⅲ2和层压板Ⅳ3粘接。
层压板Ⅱ4的上表面通过胶膜6与层压板Ⅲ2和层压板Ⅳ3粘接。
层压板Ⅰ1的一端通过胶膜6与层压板Ⅱ4粘接。
层压板Ⅰ1、层压板Ⅱ4、层压板Ⅲ2和层压板Ⅳ3厚度公差取（-0.08δ，0）。
步骤E中复合材料件温度升高至胶膜软化点温度为70℃。
步骤A模具公差取（0，+0.1）。
本发明根据复合材料件的外形尺寸制造组合件成型模具，再根据公差±0.08δ（δ为层压板理论厚度）制造完成预浸料层压板零件，采用胶膜将各层压板连接，使得该翼型结构件中的所有层压板成为一体，最后将零件整体组装在上下合模的固化成型模具中按照规定的加温参数在热压床上加温使得胶膜固化，以此完成各层压板之间的连接，并保证零件外形。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，该制作方法的特征在于以下步骤：
（A）、制作成型模具（5），模具为开敞式，上下合模结构；
（B）、制作预浸料的层压板Ⅰ（1）、层压板Ⅱ（4）、层压板Ⅲ（2）和层压板Ⅳ（3）；
（C）、按照装配关系，在层压板Ⅰ（1）、层压板Ⅱ（4）、层压板Ⅲ（2）和层压板Ⅳ（3）之间放置辅助材料进行间隙检查，检查完成后，测量间隙为d；
（D）、层压板Ⅰ（1）、层压板Ⅱ（4）、层压板Ⅲ（2）和层压板Ⅳ（3）胶接位置铺贴胶膜（6），胶膜层数n按公式：d=0.1×n计算得出；
将层压板Ⅰ（1）、层压板Ⅱ（4）、层压板Ⅲ（2）和层压板Ⅳ（3）粘接为一体式组合件，再将组合件安装在成型模具（5）中，模具放置在热压床上，进行加温固化；
（E）、加温过程中，当复合材料件温度升高至胶膜软化点时，通过压床对模具增加0.1-0.2MPa压力，保持3-5min，再增加0.1-0.2MPa压力，保持3-5min，随后加压至模具上下模合模；保持压力至复合材料件完成整个固化过程，卸压取出复合材料件。
2.根据权利要求1所述的中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，其特征在于：层压板Ⅲ（2）和层压板Ⅳ（3）的截面为“工”字型，并水平排列。
3.根据权利要求1所述的中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，其特征在于：层压板Ⅰ（1）的下表面通过胶膜（6）与层压板Ⅲ（2）和层压板Ⅳ（3）粘接。
4.根据权利要求1所述的中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，其特征在于：层压板Ⅱ（4）的上表面通过胶膜（6）与层压板Ⅲ（2）和层压板Ⅳ（3）粘接。
5.根据权利要求1所述的中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，其特征在于：层压板Ⅰ（1）的一端通过胶膜（6）与层压板Ⅱ（4）粘接。
6.根据权利要求1所述的中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，其特征在于：层压板Ⅰ（1）、层压板Ⅱ（4）、层压板Ⅲ（2）和层压板Ⅳ（3）厚度公差取（-0.08δ，0）。
7.根据权利要求1所述的中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，其特征在于：步骤（E）中复合材料件温度升高至胶膜软化点温度为70℃。
8.根据权利要求1所述的中空薄壁翼型结构复合材料件的制作方法，其特征在于：步骤（A）模具公差取（0，+0.1）。
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