CN111231364B - 用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，包括步骤：蒙皮铺贴；工艺盖板放置：将工艺盖板放置在铺贴完成的蒙皮上，所述工艺盖板具有多个用于放置工字型长桁的长桁预留槽；长桁准备；长桁预装配；长桁与蒙皮胶接组合；长桁芯模填充；真空袋封装；固化；脱模。

Description

用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法
技术领域
本发明属于复合材料制造领域，具体涉及一种用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法。
背景技术
复合材料加筋壁板结构由蒙皮和工字型长桁组成，可以获得较大结构刚度和抗屈曲能力，提高结构效率。采用共胶接的工艺方法进行复合材料加筋壁板制造，通过胶膜将工字型长桁与蒙皮进行粘接，简化了传统的铆接连接方式，减少了紧固件数量，具有较好的降低装配成本及减重效果。共胶接相比较于共固化的工艺方法，不仅可以降低模具的设计及制造难度，而且还可以降低制件整体报废风险；相比较于二次胶接的工艺方法，不仅减少了蒙皮与长桁之间的“干-干”配合难度，而且减少了进罐次数，降低了能源消耗。因此，共胶接工艺方法是目前在复合材料加筋壁板制造过程中较为常用的工艺方法。
“干长桁+湿蒙皮”的共胶接工艺方法是先将长桁进行固化，固化完成后进行后续无损检测及机械加工，在与蒙皮进行共胶接前能够保证长桁满足工程要求，在一定程度上减小了制件整体报废风险。但是，在长桁与蒙皮进行共胶接时，除了必须保证胶接面粘接质量外，还必须解决长桁凹陷、长桁轴线偏移、胶膜及树脂在蒙皮面内四处流淌、厚度均匀性难以保证等严重影响制件质量的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，该工艺方法具有一定的普遍适用性，能够解决共胶接工艺过程中容易出现的长桁凹陷、长桁轴线偏移、胶膜及树脂在蒙皮面内四处流淌、厚度均匀性难以保证等严重影响制件质量的问题，同时还能够保证形成较好的胶接面质量。
为了实现本发明的目的，用于复合材料加筋壁板共胶接成形的工艺方法包括步骤：
蒙皮铺贴：在壁板成形工装上铺贴蒙皮；
工艺盖板放置：将工艺盖板放置在铺贴完成的蒙皮上，所述工艺盖板具有多个用于放置工字型长桁的长桁预留槽；
长桁准备：在固化完成的工字型长桁的下缘条的胶接面粘贴胶膜，保留胶膜背面衬纸；
长桁预装配：将准备完成的工字型长桁按照工艺盖板上的长桁预留槽的位置进行预装配；
长桁与蒙皮胶接组合：在预装配状态下逐个取出工字型长桁，将下缘条的胶接面上的胶膜的胶膜背面衬纸撕去，然后进行工字型长桁与蒙皮的胶接组合；
长桁芯模填充：在工字型长桁的腹板位置填充与工字型长桁长度及腔体高度均相同的橡胶芯模；
真空袋封装：在组装好的工字型长桁、工艺盖板和蒙皮上放置无孔隔离膜和透气毡，糊制真空袋；
固化：检查真空袋内真空泄露情况，达到要求后进入热压罐进行固化；
脱模：固化完成后，去除真空袋、透气粘、无孔隔离膜、橡胶芯模以及工艺盖板，将制件从壁板成形工装上取下。
其中，所述长桁预留槽具有延伸到所述工艺盖板的一侧并开口，或者所述长桁预留槽是封闭的。
其中，所述工艺盖板的厚度与所述工字型长桁的下缘条的厚度相同。
其中，所述工艺盖板的外侧设有定位耳片，所述定位耳片具有圆形定位孔和/或椭圆形定位孔。
其中，所述工字型长桁与所述长桁预留槽之间的间隙小于0.5mm。
其中，在真空袋封装的步骤中，将无孔隔离膜、透气毡剪裁为条带状，并依次沿长度方向覆盖在工字型长桁及橡胶芯模上，每一条无孔隔离膜、透气毡用于覆盖一个工字型长桁，相邻的无孔隔离膜之间和透气毡之间搭接布置。
其中，在真空袋封装的步骤中，在蒙皮的四周放置导气玻璃纤维布与透气毡相连。
其中，所述真空袋和蒙皮之间采用密封胶带进行封装。
本发明采用工艺盖板预留槽来确定长桁位置，能够使长桁定位方式由点定位变为线定位，消除了长桁变形对定位精度的影响，提高了长桁定位的准确性及重复定位的一致性，有效地保证了长桁绝对位置及相对位置的正确性。
工艺盖板厚度与长桁下缘条厚度相同，在热压罐内压力的作用下，由于不存在阶差，因而避免了干长桁在湿蒙皮中凹陷。同时，工艺盖板还起到了均压板的作用，使蒙皮整体受力十分均匀，蒙皮厚度能够得到很好的控制并且还能形成较好的表面质量。
附图说明
本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好地理解，其中：
图1示出了根据发明的工艺盖板的一种形式的示意图；
图2示出了根据发明的工艺盖板的另一种形式的示意图；
图3示出了根据发明的工字型长桁与蒙皮胶接组合的示意图；
图4示出了根据发明的长桁填充橡胶芯模的示意图；
图5示出了根据发明的真空袋封装的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细讨论根据本发明的优选实施方式的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施方式仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、左、右、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，当图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。
如图1到图5中所示，根据本发明的复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法是通过下述步骤实现的：
(1)蒙皮铺贴：在壁板成形工装100上铺贴蒙皮20，可采用自动铺带、自动铺丝或手工方式进行铺贴。
(2)工艺盖板放置：将工艺盖板10放置在铺贴完成的蒙皮20上，通过工艺盖板10的定位耳片30与壁板成形工装100上的定位孔进行配合，使工艺盖板10在蒙皮20上进行定位。工艺盖板10的厚度与工字型长桁40的下缘条42的厚度相同。
根据不同制件的结构形式可以将工艺盖板10的长桁预留槽11设计成图1的开口式或图2的封闭式，定位孔设计充分考虑制件尺寸及模具热膨胀系数，例如多个定位耳片30，或者具有圆形定位孔31，或者具有椭圆形定位孔32。
(3)长桁准备：对已经固化完成的工字型长桁40的下缘条42进行处理，在下缘条42的胶接面粘贴胶膜，将胶膜背面衬纸暂时保留。
(4)长桁预装配：将准备完成的工字型长桁40按照工艺盖板10上长桁预留槽11的位置进行预装配。
(5)长桁与蒙皮胶接组合：在预装配状态下取出1根工字型长桁40，将工字型长桁40的下缘条42胶接面处胶膜背面衬纸撕去，然后进行工字型长桁40与蒙皮20的胶接组合。完成后另取1根长桁，重复上述步骤，直至所有工字型长桁40与蒙皮20均完成胶接组合，保证组合过程中长桁下缘条42与工艺盖板10的长桁预留槽11之间间隙小于0.5mm，如图3所示。
(6)长桁芯模填充：在工字型长桁40的腹板43位置填充与长桁长度及腔体高度均相同的橡胶芯模50，减小进行真空袋封装时的难度。橡胶芯模50需要具有较小的热膨胀系数并且尺寸不应超出长桁下缘条位置，如图4所示，橡胶芯模50的上端不超出工字型长桁40的上缘条41，下端不超出工字型长桁40的下缘条42。
(7)真空袋封装：将无孔隔离膜60、透气毡70剪裁为条带状，并依次沿长度方向覆盖在工字型长桁40及橡胶芯模50上，每一条无孔隔离膜60、透气毡70用于覆盖一个工字型长桁40。条带状无孔隔离膜60之间相互搭接避免树脂溢出，条带状透气毡70之间相互搭接确保导气通路连通，这样可以防止无孔隔离膜及透气毡整块放置时出现架桥情况。在零件四周放置导气玻璃纤维布90与透气毡70相连，最后用密封胶带进行真空袋80封装，如图5所示。
(8)固化：在入罐前检查真空袋内真空泄露情况，达到要求后进入热压罐进行固化。
(9)脱模：固化完成后，去除真空袋80、透气粘70及无孔隔离膜60等辅助材料及橡胶芯模50、工艺盖板10等，钻定位孔，然后将制件从壁板成形工装100上取下。
本发明采用工艺盖板预留槽来确定长桁位置，能够使长桁定位方式由点定位变为线定位，消除了长桁变形对定位精度的影响，提高了长桁定位的准确性及重复定位的一致性，有效地保证了长桁绝对位置及相对位置的正确性。
工艺盖板厚度与长桁下缘条厚度相同，在热压罐内压力的作用下，由于不存在阶差，因而避免了干长桁在湿蒙皮中凹陷。同时，工艺盖板还起到了均压板的作用，使蒙皮整体受力十分均匀，蒙皮厚度能够得到很好的控制并且还能形成较好的表面质量。
此外，由于工艺盖板与长桁下缘条之间配合间隙较小，起到了一定的挡胶作用，有效避免了胶膜及树脂在固化过程中从长桁下缘条侧边溢出流淌。使用该工艺方法进行复合材料工字型加筋壁板制造能够极大地简化模具设计方式，降低操作难度，减少由模具引起的制件架桥风险，保证制件成形质量。
以上已揭示本发明的具体实施例的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的各种特征和未在此明确示出的特征的组合作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是示例性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (7)

1.用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，其特征在于，包括步骤：
蒙皮铺贴：在壁板成形工装(100)上铺贴蒙皮(20)；
工艺盖板放置：将工艺盖板(10)放置在铺贴完成的蒙皮(20)上，所述工艺盖板(10)具有多个用于放置工字型长桁(40)的长桁预留槽(11)，所述工艺盖板(10)的厚度与所述工字型长桁(40)的下缘条(42)的厚度相同；
长桁准备：在固化完成的工字型长桁(40)的下缘条(42)的胶接面粘贴胶膜，保留胶膜背面衬纸；
长桁预装配：将准备完成的工字型长桁(40)按照工艺盖板(10)上的长桁预留槽(11)的位置进行预装配；
长桁与蒙皮胶接组合：在预装配状态下逐个取出工字型长桁(40)，将下缘条的胶接面上的胶膜的胶膜背面衬纸撕去，然后进行工字型长桁(40)与蒙皮(20)的胶接组合；
长桁芯模填充：在工字型长桁(40)的腹板(43)位置填充与工字型长桁(40)长度及腔体高度均相同的橡胶芯模(50)；
真空袋封装：在组装好的工字型长桁(40)、工艺盖板(10)和蒙皮(20)上放置无孔隔离膜(60)和透气毡(70)，糊制真空袋(80)；
固化：检查真空袋内真空泄露情况，达到要求后进入热压罐进行固化；
脱模：固化完成后，去除真空袋(80)、透气毡(70)、无孔隔离膜(60)、橡胶芯模(50)以及工艺盖板(10)，将制件从壁板成形工装(100)上取下。
2.根据权利要求1所述的用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，其特征在于，所述长桁预留槽(11)具有延伸到所述工艺盖板(10)的一侧并开口，或者所述长桁预留槽(11)是封闭的。
3.根据权利要求1所述的用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，其特征在于，所述工艺盖板(10)的外侧设有定位耳片(30)，所述定位耳片(30)具有圆形定位孔(31)和/或椭圆形定位孔(32)。
4.根据权利要求1所述的用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，其特征在于，所述工字型长桁(40)与所述长桁预留槽(11)之间的间隙小于0.5mm。
5.根据权利要求1所述的用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，其特征在于，在真空袋封装的步骤中，将无孔隔离膜(60)、透气毡(70)剪裁为条带状，并依次沿长度方向覆盖在工字型长桁(40)及橡胶芯模(50)上，每一条无孔隔离膜(60)、透气毡(70)用于覆盖一个工字型长桁(40)，相邻的无孔隔离膜(60)之间和透气毡(70)之间搭接布置。
6.根据权利要求1所述的用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，其特征在于，在真空袋封装的步骤中，在蒙皮(20)的四周放置导气玻璃纤维布(90)与透气毡(70)相连。
7.根据权利要求1所述的用于飞机复合材料工字型加筋壁板共胶接成形的工艺方法，其特征在于，所述真空袋(80)和蒙皮(20)之间采用密封胶带进行封装。
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Address before: 1919 Expo Avenue, Pudong New Area, Shanghai, 200126

Patentee before: COMMERCIAL AIRCRAFT CORPORATION OF CHINA, Ltd.

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Patentee before: SHANGHAI AIRCRAFT MANUFACTURING Co.,Ltd.