CN110948905A - 一种蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法 - Google Patents
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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结构格栅的净尺寸成型方法。本发明蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，先准备加工至净尺寸的格栅蜂窝芯，采用上下组合模具及限位工装对蜂窝夹层结构格栅进行限位，以上下组合模具周边型面同时作为格栅翻边的成型工作面进行格栅翻边，用发泡胶对蜂窝夹层结构周围进行补偿，然后采用热压罐进行格栅固化净尺寸成型。本发明方法可减少蜂窝芯层膨胀或侧面挤压失稳导致的格栅尺寸变形，保证格栅成型尺寸精度，进而确保了格栅与复合材料制件组装时的定位精度，降低加工成本，为大型多格栅复杂结构部件制造提供了工艺技术支撑。
Description
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结构格栅的净尺寸成型方法。
背景技术
复合材料制件由于比强度高、比模量大，耐疲劳性能好等优点被越来越多地应用于性能要求苛刻的航空、航天领域。复合材料格栅结构具有更好的可设计性和结构效率，已经成为综合了材料技术与结构设计优点的新型空间结构，已被广泛应用于航空、航天等承力结构中。
由于格栅通常结构复杂且与复合材料罩体或壳体之间要求极高的型面匹配精度，因此要求成型过程保证较高的尺寸精度，所以格栅成型的模具相对复杂，成型也比较困难。中国专利文献(申请号：200910050994.7)公开了一种航空飞机控速用复合材料叶片格栅的成型方法，采用硅橡胶软模成型、无纬布预浸料手工铺层，热压罐固化工艺制备；专利文献(申请号：201710092892.6)公开了一种碳纤维复合材料格栅的成型方法采用低熔点合金芯模、RTM工艺实现了表面高光洁度格栅的低成本制造。但是上述工艺存在以下问题：
(1)采用采用硅橡胶软模成型时，芯模膨胀会产生无规律的挤压变形，无法保证格栅尺寸精度，易变形报废；
(2)采用RTM成型工艺仅适用于实芯结构格栅成型，无法实现内部存在大量格孔空腔的蜂窝夹层结构格栅成型。
蜂窝夹层结构格栅成型与实芯结构格栅不同，除了其内部存在蜂窝格孔空腔不能采用RTM等液体成型工艺外，各向异性的蜂窝芯层由于L向、W向膨胀系数不一致会导致格栅尺寸变形，蜂窝侧面受压易挤压失稳等问题也会严重影响格栅成型尺寸精度。
发明内容
本发明的目的是：提供一种蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，解决夹层结构格栅成型过程中变形和尺寸精度控制问题，同时实现格栅的净尺寸成型，减少加工成本。
本发明的技术方案是：一种蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，先准备加工至净尺寸的格栅蜂窝芯，采用上下组合模具及限位工装对蜂窝夹层结构格栅进行限位，以上下组合模具周边型面同时作为格栅翻边的成型工作面进行格栅翻边，用发泡胶对蜂窝夹层结构周围进行补偿，然后采用热压罐进行格栅固化净尺寸成型。
所述的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其包括如下步骤：
步骤1：成型模具准备
准备上下组合模具，并在模具的工作型面上制造脱模层，待用；
步骤2：下层预浸料的铺贴
将自动下料后的预浸料按照铺层设计依次在组合模下模体工作面上铺贴，格栅下翻边区域一并铺贴；
步骤3：胶膜蜂窝组合
依次在铺贴完毕的下层预浸料表面铺贴下层胶膜、蜂窝芯，并在蜂窝芯表面铺贴上层胶膜；
步骤4：上层预浸料的铺贴
在胶膜表面铺贴上层预浸料织物并预留上翻边；
步骤5：格栅翻边成型
在上层预浸料织物表面准确组装成型模上盖板，并将上翻边预浸料铺贴至上盖板周缘工作型面；在蜂窝芯层周围侧面铺贴发泡胶并在发泡胶和上、下翻边预浸料表面整体铺贴预浸料；
步骤6：格栅固化
将组合模整体密封真空袋后，进入热压罐升温并保温完成格栅固化；
步骤7：脱模
固化结束降温后，拆分周围挡板和上、下模体，将格栅取出脱模。
所述格栅周边及上、下翻边区域与制件胶接型面相匹配。
所述制件为蜂窝夹层结构格栅所安装处的复合材料罩体或壳体。
所述发泡胶为胶膜或胶片。
所述发泡胶厚度为0.2～2mm。
在步骤5的翻边预浸料上安装限位挡板，覆盖上下翻边区及发泡胶。
步骤6中，热压罐固化时，压力为0.2～0.8MPa，升温至模具温度125±10℃恒温1h～5h，恒温结束降温，卸压。
本发明的技术效果是：本发明提供了一种蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，适用于各种尺寸、形状夹层结构格栅的铺层制备，可减少蜂窝芯层膨胀或侧面挤压失稳导致的格栅尺寸变形，保证格栅成型尺寸精度，进而确保了格栅与复合材料制件组装时的定位精度，降低加工成本，为大型多格栅复杂结构部件制造提供了工艺技术支撑。
附图说明
图1是蜂窝夹层结构格栅结构示意图；
其中，01是格栅、02是翻边。
图2是本发明蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法流程图；
图3是翻边示意图。
其中，1是上层预浸料、2是蜂窝芯层、3是下层预浸料、4是发泡胶、5是上翻边、6是下翻边、7是翻边加强预浸料。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，其中，未详尽部分为常规技术。
请参阅图1，其是某实施例中，蜂窝夹层结构格栅的结构示意图。所述蜂窝夹层结构格栅包括上下蒙皮、蜂窝芯层及翻边。其中，蜂窝芯层设置在上下蒙皮之间，翻边位于格栅周边上下面，与蜂窝夹层结构垂直，整体形成格栅结构。
请参阅图2，其该实施例的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法流程图，其具体实施过程如下：
步骤1：准备组合模具
所述的组合模具包括下模体、上盖板和周围挡板，以及设置在下模体与上模体之间的限位工装，用于保证格栅上、下型面精度；
其中，所述组合模下模体工作型面符合格栅下表面型面精度要求，下模体四周为格栅一侧翻边成型工作面；
步骤2：下层预浸料的铺贴
将自动下料后的预浸料按照铺层设计依次在组合模下模体工作面上铺贴，格栅下翻边区域一并铺贴；
所述预浸料为玻璃纤维、石英纤维、碳纤维单向纤维或织物增强环氧树脂预浸料；
步骤3：胶膜蜂窝组合
依次在铺贴完毕的下层预浸料表面铺贴下层胶膜、蜂窝芯，并在蜂窝芯表面铺贴上层胶膜，其中，所述胶膜为尼龙纱网载体的改性环氧胶膜，能够与预浸料一起固化；所述蜂窝芯在组合前需精确加工至符合格栅型面尺寸精度要求；
步骤4：上层预浸料的铺贴
在胶膜表面铺贴上层预浸料织物并预留上翻边；
步骤5：格栅翻边成型
在上层预浸料织物表面准确组装成型模上盖板，并将上翻边预浸料铺贴至上盖板周缘工作型面；在蜂窝芯层侧面铺贴发泡胶并在发泡胶和上、下翻边预浸料表面整体铺贴翻边加强预浸料；在翻边区组装限位挡板；
其中，所述格栅周边及上、下翻边区域与制件胶接型面相匹配，具体的上盖板工作型面符合格栅上表面型面设计及精度要求，上盖板四周为格栅另一侧翻边的成型工作面，以保证翻边型面精度，实现净尺寸成型；所述发泡胶为环氧类发泡胶，膨胀比1.5～3.0，使得能够实现格栅整体一起固化，保证成型性能；所述限位挡板为分段设计，与各挡板型面设计符合格栅翻边型面要求，避免结构变形，保证成型精度；
步骤6：格栅固化
将组合模整体密封真空袋后，进入热压罐升温并保温完成格栅固化；所述固化工艺为：热压罐固化，室温加压，压力为0.30±0.1MPa，升温至模具温度125±5℃恒温1h～3h，恒温结束降温至模具70℃，卸压，上述工艺参数可以有效保证该蜂窝夹层结构格栅成型质量，且根据实际工艺需求，可以进行适当的优化；
步骤7：脱模。
拆分周围挡板和上、下模体，将格栅取出脱模。
经过检测，根据上述方法成型的夹层结构格栅，如图1所示，轮廓尺寸精度可达到±0.1mm，表面粗糙度Ra1.6，比现有技术精度高10倍以上，满足与复合材料制件的装配要求，并且可实现夹层结构格栅的多批次高尺寸稳定性制造。
Claims (8)
1.一种蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其特征在于，准备加工至净尺寸的格栅蜂窝芯，采用上下组合模具及限位工装对蜂窝夹层结构格栅进行限位，以上下组合模具周边型面同时作为格栅翻边的成型工作面进行格栅翻边，用发泡胶对蜂窝夹层结构周围进行补偿，然后采用热压罐进行格栅固化净尺寸成型。
2.根据权利要求1所述的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：成型模具准备
准备上下组合模具，并在模具的工作型面上制造脱模层，待用；
步骤2：下层预浸料的铺贴
将自动下料后的预浸料按照铺层设计依次在组合模下模体工作面上铺贴，格栅下翻边区域一并铺贴；
步骤3：胶膜蜂窝组合
依次在铺贴完毕的下层预浸料表面铺贴下层胶膜、蜂窝芯，并在蜂窝芯表面铺贴上层胶膜；
步骤4：上层预浸料的铺贴
在胶膜表面铺贴上层预浸料织物并预留上翻边；
步骤5：格栅翻边成型
在上层预浸料织物表面准确组装成型模上盖板，并将上翻边预浸料铺贴至上盖板周缘工作型面；在蜂窝芯层周围侧面铺贴发泡胶并在发泡胶和上、下翻边预浸料表面整体铺贴预浸料；
步骤6：格栅固化
将组合模整体密封真空袋后，进入热压罐升温并保温完成格栅固化；
步骤7：脱模
固化结束降温后，拆分周围挡板和上、下模体，将格栅取出脱模。
3.根据权利要求1所述的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其特征在于，所述格栅周边及上、下翻边区域与制件胶接型面相匹配。
4.根据权利要求1所述的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其特征在于，所述制件为蜂窝夹层结构格栅所安装处的复合材料罩体或壳体。
5.根据权利要求1所述的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其特征在于，所述发泡胶为胶膜或胶片。
6.根据权利要求1所述的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其特征在于，所述发泡胶厚度为0.2～2mm。
7.根据权利要求1所述的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其特征在于，
在步骤5的翻边预浸料上安装限位挡板，覆盖上下翻边区及发泡胶。
8.根据权利要求1所述的蜂窝夹层结构格栅的净尺寸成型方法，其特征在于，步骤6中，热压罐固化时，压力为0.2～0.8MPa，升温至模具温度125±10℃恒温1h～5h，恒温结束降温，卸压。
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