CN111086243B - 一种复合材料c型梁的成型方法及成型工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料C型梁的成型方法及成型工装，属于复合材料成型技术领域。本发明所提供的成型方法包括如下步骤：S1、将复合材料板定位在预成型工装的成型面上，对所述复合材料板进行热隔膜预成型以形成C型料片；S2、拆除所述预成型工装端部的盖板，使所述预成型工装的内部空腔与外界连通；S3、将所述预成型工装固定在固化工装的底座上；S4、将所述C型料片固化成型形成C型梁。该成型方法通过整体移动预成型工装和C型料片，不仅避免了二次定位，简化了制造难度，且避免了单独转移C型料片造成的褶皱、折弯等现象的出现，提高了C型梁的成型质量。

Description

一种复合材料C型梁的成型方法及成型工装
技术领域
本发明涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种复合材料C型梁的成型方法及成型工装。
背景技术
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或者化学方法组成新性能的材料。随着复合材料制造技术的快速发展，复合材料已经广泛应用到民用航空领域内，飞机上包括壁板、长桁和梁在内的三大主要结构件均可以采用复合材料制成。
由复合材料制成的C型梁是飞机上的重要结构件，现有技术中一般采用热隔膜工艺来制造C型梁。传统的热隔膜工艺包括预成型和成型两个工序，每一工序均有对应的工装，在预成型完成后需要将C型料片从预成型工装上拆卸下来，然后转移至固化工装上进行固化成型以形成C型梁。但是当C型料片转移至固化工装上时，需要重新定位，操作繁杂，不利于提高制造效率和制造精度，且在转移过程中，C型料片由于壁厚较薄很容易产生褶皱、折弯等缺陷，会对C型梁最终的成型质量造成很大的影响。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种复合材料C型梁的成型方法，该成型方法操作简单，成型质量高，成型件不易产生褶皱、折弯等缺陷。
本发明的另一个目的在于提供一种复合材料C型梁的成型工装，该成型工装结构简单，利用该成型工装制造的成型件不易产生褶皱、折弯等缺陷，成型质量高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合材料C型梁的成型方法，包括如下步骤：
S1、将复合材料板定位在预成型工装的成型面上，对所述复合材料板进行热隔膜预成型以形成C型料片；
S2、拆除所述预成型工装端部的盖板，使所述预成型工装的内部空腔与外界连通；
S3、将所述预成型工装固定在固化工装的底座上；
S4、将所述C型料片固化成型形成C型梁。
作为优选，所述步骤S1具体包括：
S11、将所述预成型工装放置在热隔膜床上；
S12、将所述复合材料板定位在所述预成型工装的成型面上；
S13、利用热隔膜机对所述复合材料板进行热隔膜预成型。
作为优选，所述步骤S1之前还包括：
利用自动铺带机将预浸料铺设在平板工装上形成所述复合材料板。
作为优选，所述步骤S1之前还包括：
计算所述复合材料板的需求量。
作为优选，所述步骤S3具体包括：
利用连接件穿过设置在所述底座和所述预成型工装上的连接孔将所述预成型工装固定在所述底座上。
作为优选，所述步骤S4具体包括：
采用高温高压对所述C型料片进行固化以形成所述C型梁。
一种复合材料C型梁的成型工装，用于上述的复合材料C型梁的成型方法，所述复合材料C型梁的成型工装包括可拆卸连接的所述预成型工装和所述固化工装。
作为优选，所述预成型工装为梯形块状结构，所述预成型工装的顶面和两侧面为所述成型面。
作为优选，所述内部空腔贯穿所述预成型工装的两端设置；
所述盖板的数量为两个，分别盖设在所述内部空腔的两个端口处。
作为优选，所述盖板上设置有把手。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种复合材料C型梁的成型方法，该成型方法通过将预成型工装和复合材料板形成的C型料片整体转移至固化工装的底座上，不仅解决了单独转移C型料片产生的需要将C型料片与固化工装重新定位的问题，取消了定位工序，简化了成型难度，且避免了单独转移C型料片造成的褶皱、折弯等现象的出现，在极大程度上提高了C型梁的成型质量。此外，通过盖板的组装和拆卸，从而使预成型工装的内部空腔与外界隔离或者连通，不仅能够实现热隔膜预成型，还能够保证固化成型过程中热传递和气路的通畅，有利于提高固化效果。
附图说明
图1是本发明所提供的复合材料C型梁的成型方法的流程图；
图2是本发明所提供的复合材料板在热隔膜成型前的状态图；
图3是本发明所提供的复合材料板在热隔膜成型后的状态图；
图4是本发明所提供的复合材料C型梁的成型工装的主视图；
图5是本发明所提供的复合材料C型梁的成型工装的俯视图。
图中：
1、复合材料板；2、预成型工装；201、内部空腔；3、盖板；4、把手；5、底座；501、连接孔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种复合材料C型梁的成型方法，利用该成型方法能够将复合材料板1制成飞机等设备上所需要的C型梁，C型梁整体呈“C”型结构，其包括一顶板和凸设在顶板两端的两侧板。具体地，如图1所示，该成型方法具体包括如下步骤：
S1、将复合材料板1定位在预成型工装2的成型面上，对复合材料板1进行热隔膜预成型以形成C型料片；
S2、拆除预成型工装2端部的盖板3，使预成型工装2的内部空腔201与外界连通；
S3、将预成型工装2固定在固化工装的底座5上；
S4、将C型料片固化成型形成C型梁。
相较于现有技术中成型方法需要在预成型工序和固化工序之间将C型料片从预成型工装2上拆卸下来，然后重新定位安装至固化工装上，本实施中的成型方法通过将预成型工装2和C型料片整体转移至固化工装上，不仅省略了将C型料片重新定位的工序，有利于保证定位精度，且避免了单独转移壁厚较薄的C型料片的过程中，由于受力不均且无支撑从而导致的褶皱、折弯等现象的出现，有利于提高最终成型成品C型梁的成型质量。此外，通过在预成型工装2上设置内部空腔201和盖板3，从而使预成型工装2的内部空腔201能够与外界隔离或者连通，不仅能够保证热隔膜预成型的效果和成型率，还能够保证固化成型过程中热传递和气路的通畅，以便热能能够及时从内部空腔201内散发出去，有利于提高固化效果。
进一步地，步骤S1具体包括如下步骤：
S11、将预成型工装2放置在热隔膜床上；
S12、将复合材料板1定位在预成型工装2的成型面上；
S13、利用热隔膜机对复合材料板1进行热隔膜预成型。
热隔膜床和热隔膜机能够在复合材料板1和预成型工装2周围形成一个密闭空间，通过对该密闭空间抽真空，能够将呈板状结构的复合材料板1吸附在成型面上，并按照成型面的形状进行折弯，从而形成与成型面形状相同的料片。在本实施例中，如图2至图4所示，预成型工装2为块状结构，复合材料板1置于预成型工装2的顶面上，利用热隔膜床和热隔膜机对复合材料板1进行预成型时，复合材料板1的两端受力向下弯折贴附在预成型工装2的侧面上，从而形成C型料片。整个预成型过程操作简单、预成型质量高、预成型效率高。
进一步地，在步骤S1之前还包括利用自动铺带机将预浸料铺设在平板工装上形成复合材料板1。平板工装为具有水平面的工装，例如可以为水平板等。预浸料是用树脂基体浸渍连续纤维或织物等增强体制成形成的树脂基体与增强体的组合物，其是制造复合材料的中间材料。自动铺带机能够将成卷设置的预浸料铺设在平板工装上形成平铺的复合材料板1，以便能够精确、快速地定位在预成型工装2的成型面上。具体的定位方式在此不做限制，可以利用划线定位，也可以利用定位体定位。在制作复合材料板1前，需要先根据C型梁的结构和尺寸计算复合材料板1的尺寸，计算方法可以利用计算机软件计算，也可以人工计算，在此不做限制。由于预浸料一般成卷设置，且宽幅较窄，当复合材料板1的尺寸确定后，即可计算出所需预浸料的条数，然后利用自动铺带机将预浸料逐条铺设在平板工装以形成复合材料板1。
进一步地，在步骤S3中利用连接件穿过设置在底座5和预成型工装2上的连接孔501将预成型工装2固定在固化工装的底座5上。具体地，连接件可以为螺钉或者螺栓等。为了提高连接稳定性，在本实施中，如图5所示，底座5和预成型工装2的周向上均匀设置有多个连接孔501，且底座5或者预成型工装2上相邻两个连接孔501之间的距离为1m。当然在其他实施例中，相邻连接孔501之间的距离也可以根据实际需求具体设定。进一步地，在步骤S4中通过对C型料片进行高温高压处理，从而将C型料片固化形成C型梁，固化过程中的具体温度和具体压力在此不做具体限定，根据具体情况具体设置。
在上述复合材料C型梁的成型方法的基础上，本实施例还提供了一种用于该成型方法的成型工装，该成型工装包括上述预成型工装2和固化工装，预成型工装2和固化工装可拆卸连接。在本实施中，预成型工装2为梯形块状结构，预成型工装2的顶面和两侧面为成型面。为了提高散热效果和气体流通的通畅性，预成型工装2的内部空腔201贯穿预成型工装2的两端设置，盖板3的数量为两个，两个盖板3分别盖设在内部空腔201的两个端口处。为了便于拆卸和组装盖板3，在盖板3上还设置有把手4，在本实施例中，把手4为U型结构，通过螺钉连接在盖板3上。该成型工装结构简单，利用该成型工装制成的C型梁精度高，不易出现褶皱和变形。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合材料C型梁的成型方法，包括：
S1、将复合材料板(1)定位在预成型工装(2)的成型面上，对所述复合材料板(1)进行热隔膜预成型以形成C型料片；
其特征在于，还包括如下步骤：
S2、拆除所述预成型工装(2)端部的盖板(3)，使所述预成型工装(2)的内部空腔(201)与外界连通；
S3、将所述预成型工装(2)固定在固化工装的底座(5)上；
S4、将所述C型料片固化成型形成C型梁。
2.根据权利要求1所述的复合材料C型梁的成型方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11、将所述预成型工装(2)放置在热隔膜床上；
S12、将所述复合材料板(1)定位在所述预成型工装(2)的成型面上；
S13、利用热隔膜机对所述复合材料板(1)进行热隔膜预成型。
3.根据权利要求1所述的复合材料C型梁的成型方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
利用自动铺带机将预浸料铺设在平板工装上形成所述复合材料板(1)。
4.根据权利要求3所述的复合材料C型梁的成型方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
计算所述复合材料板(1)的需求量。
5.根据权利要求1所述的复合材料C型梁的成型方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
利用连接件穿过设置在所述底座(5)和所述预成型工装(2)上的连接孔(501)将所述预成型工装(2)固定在所述底座(5)上。
6.根据权利要求1所述的复合材料C型梁的成型方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
采用高温高压对所述C型料片进行固化以形成所述C型梁。
7.一种复合材料C型梁的成型工装，其特征在于，用于权利要求1-6任一项所述的复合材料C型梁的成型方法，所述复合材料C型梁的成型工装包括可拆卸连接的所述预成型工装(2)和所述固化工装。
8.根据权利要求7所述的复合材料C型梁的成型工装，其特征在于，
所述预成型工装(2)为梯形块状结构，所述预成型工装(2)的顶面和两侧面为所述成型面。
9.根据权利要求8所述的复合材料C型梁的成型工装，其特征在于，
所述内部空腔(201)贯穿所述预成型工装(2)的两端设置；
所述盖板(3)的数量为两个，分别盖设在所述内部空腔(201)的两个端口处。
10.根据权利要求9所述的复合材料C型梁的成型工装，其特征在于，
所述盖板(3)上设置有把手(4)。
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