CN111267370A - 用于ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料构件制造技术的技术领域，具体涉及一种用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法。本发明提供的用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法，采用分体盖板形式，分体盖板在Ω长桁端头处采用敞开式设计，同时设置端头小盖板与之相配合。通过本发明提供的制造方法得到的Ω长桁加筋壁板组合式匀压盖板，解决了大尺寸、大曲率复材盖板固化后易回弹变形的问题，保证了复杂型面下台阶处加压效果，避免了台阶处由于型面不匹配引起的孔隙、分层等内部缺陷。

Description

用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法

技术领域

本发明属于复合材料构件制造技术的技术领域，具体涉及一种用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法。

背景技术

复合材料长桁加筋壁板由于其高强度、高刚度等优点广泛应用于航空航天主、次承力结构中，其中，Ω长桁加筋壁板由于长桁切面尺寸较大，两侧卧边与蒙皮可组成闭合切面，具有较高的受压稳定性，可以承受较高载荷，抗冲击性能好，已广泛应用于飞机机身、机翼结构中，如中国商飞C919、波音B787、空客A350等。

Ω长桁加筋壁板内型面为多台阶结构，阴模成型一般需使用匀压盖板以保证零件受压均匀及型面准确。复合材料盖板由于热膨胀系数与制件相近、刚性可调节、随形性及协调配合性好，较适用于复杂型面复材制件的辅助成型，Ω长桁加筋壁板成型时往往选用此盖板形式。但复材盖板一般存在固化后易回弹的问题，对于大尺寸、大曲率制件该问题尤为严重，若复材盖板铺层及形式设计不合理，将会导致固化变形严重，与制件型面匹配性不好，台阶处加压效果较差，进而导致制件台阶附近产生孔隙、分层等内部缺陷，严重影响复材制件成型质量。

Ω长桁为半封闭腔体结构，成型时长桁内腔需采用工装占位，为便于固化后制件脱模，占位工装一般选择硅橡胶或硫化橡胶材质，且需延伸至制件净尺寸以外。若端头处盖板设计不合理，不仅会导致占位工装放置困难，与长桁内型面匹配性较差，甚至会导致端头纤维褶皱等问题，因此，在盖板结构中长桁端头位置合理设置占位工装躲避尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法，以解决现有技术中存在的上述的问题。

本发明的技术方案为：

一种用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法，其中，所述的组合式匀压盖板包括分体盖板和端头小盖板，其包括以下步骤：

1)分体盖板制造

获得与Ω长桁加筋壁板内型面相同的工艺表面，将其分成数块，工艺表面拼接缝平行于长桁方向，且采用凹凸配合拼接方式，并设置凸台挡边，同时，工艺表面Ω长桁端头处进行端头小盖板占位处理。

以单层厚度为0.21mm的碳纤维织物预浸料A、单层厚度为0.65mm的碳纤维织物预浸料B以及未硫化橡胶为铺层材料进行铺叠。整铺层选用碳纤维织物预浸料A，中间对称采用碳纤维织物预浸料B在Ω长桁区域进行局部加强层铺叠，长桁台阶位置采用未硫化橡胶进行局部铺叠，预浸料全部采用0°铺层。分体盖板间拼接配合位置采用碳纤维织物预浸料A加碳纤维织物预浸料B进行加强。

分体盖板在Ω长桁端头处采用敞开式设计，铺叠出L型配合面，用于与端头小盖板的配合。采用“真空袋-热压罐”工艺成型。

2)端头小盖板制造

获得与Ω长桁端头型面相同的工艺表面，以及与1)中占位台相匹配的净边界凸台，以此为工艺表面及净边界进行端头小盖板铺叠。

小盖板铺层材料采用碳纤维预浸料A，铺层设置为：

以0°为中间层，﹢45°、-45°交叉设置，铺层数依据长桁卧边厚度设置。

采用“真空袋-热压罐”工艺成型。

3)配合方式

分体盖板间通过等厚度凹凸配合，拼缝上方采用硅橡胶匀压垫进行匀压，分体盖板与端头小盖板间同时采用等厚度配合和面配合。

本发明的效果和益处是：

通过本发明提供的制造方法得到的Ω长桁加筋壁板组合式匀压盖板，解决了大尺寸、大曲率复材盖板固化后易回弹变形的问题，保证了复杂型面下台阶处加压效果，避免了台阶处由于型面不匹配引起的孔隙、分层等内部缺陷；分体盖板在长桁端头处采用敞开式设计，便于长桁占位工装的精准放置，保证了Ω长桁内型面加压效果，提高了长桁成型质量，同时设置了端头小盖板与之相配合，分体盖板与端头小盖板同时采用等厚度配合和面配合，避免了拼缝处纤维褶皱的产生，保证了端头区域成型质量。本发明突破了大尺寸、大曲率Ω长桁加筋壁板在实际生产中的技术壁垒，实现了产品的无缺陷制造，可广泛应用于航空、航天等装备制造行业。

附图说明

图1为Ω长桁加筋复合材料壁板示意图。

图2为分体盖板最终工艺表面示意图。

图3为分体盖板结构示意图。

图4为端头小盖板工艺表面。

图5为Ω长桁加筋壁板组合式匀压盖板。

图中：1Ω长桁加筋壁板；2分体盖板工艺表面；3Ω长桁；4凹凸配合拼缝；5凸台挡边；6占位台；7分体盖板；8占位工装；9L型配合面；10端头小盖板；11端头小盖板工艺表面；12净边界凸台。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在所附多个附图中，同样的或等同的部件(元素)以相同的附图标记标引。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例

如图1所示，本实施例中的Ω长桁加筋复合材料壁板长约3米，宽约2米，用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板包括分体盖板7和端头小盖板10，具体制备方法如下：

1、分体盖板7的制备

1)获得与Ω长桁加筋壁板1内型面相同的分体盖板工艺表面2，将其分成三块，分体盖板工艺表面2的拼接缝平行于Ω长桁3方向，且采用凹凸配合拼缝4，并设置凸台挡边5。同时，在分体盖板工艺表面2的Ω长桁3的端头处做端头小盖板10占位处理，占位台6的高度为Ω长桁3的卧边高度，以此为最终工艺表面进行铺叠。

2)以单层厚度为0.21mm的碳纤维织物预浸料A、单层厚度为0.65mm的碳纤维织物预浸料B以及未硫化橡胶为铺层材料进行铺叠。整铺层选用5层预浸料A，Ω长桁区域采用2层预浸料B作为加强层，长桁台阶位置采用1层1mm厚未硫化橡胶进行局部铺叠。多块分体盖板间拼缝位置采用预浸料A和预浸料B进行加强。

3)铺层顺序：P1、P2采用两层预浸料A进行整体铺叠；P3采用预浸料B在长桁区域进行局部铺叠；P4、P5分别采用窄条预浸料A、预浸料B沿分体盖板拼缝铺叠；P6为窄条未硫化橡胶，在所有长桁卧边台阶下方铺叠；P7为预浸料A整体铺层；P8采用预浸料B在长桁区域进行局部铺叠；P9、P10分别采用窄条预浸料B、预浸料A沿分体盖板拼缝铺叠；P11、P12为预浸料A整体铺层。铺层角度：P1-P5、P7-P12全部采用0°铺层。

4)如图3所示，分体盖板7在Ω长桁3的端头处采用敞开形式，便于占位工装8的放置，铺叠出L型配合面9，用于与端头小盖板10的面配合。

5)固化参数：采用“真空袋-热压罐”工艺成型，固化温度为60℃，0.6MPa下保温6h，后处理温度190℃，保温8h。

2、端头小盖板10的制备

1)获得与每根Ω长桁3的端头型面相同的端头小盖板工艺表面11，以及与占位台6相匹配的净边界凸台12，以此为工艺表面及净边界进行端头小盖板10铺叠。

2)铺层设计：以单层厚度为0.21mm的碳纤维织物预浸料A为铺层材料进行铺叠。共9层整铺层，铺层角度为：

3)固化参数：采用“真空袋-热压罐”工艺成型，固化温度为60℃，0.6MPa下保温6h，后处理温度190℃，保温8h。

3、配合方式

分体盖板7通过等厚度凹凸配合，如图2所示，拼缝上方采用硅橡胶匀压垫进行匀压，分体盖板7与端头小盖板10同时采用等厚度配合和面配合，如图3所示。最终得到的Ω长桁加筋壁板组合式匀压盖板如图5所示。

以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (3)

1.一种用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法，其特征在于，所述的组合式匀压盖板包括分体盖板和端头小盖板，其包括以下步骤：

1)分体盖板制造

1.1)获得与Ω长桁加筋壁板的内型面相同的分体盖板工艺表面，将其分成数块，分体盖板工艺表面的拼接缝平行于Ω长桁的方向，且采用凹凸配合拼缝，并设置凸台挡边；分体盖板工艺表面的Ω长桁端头处进行端头小盖板占位处理，占位台的高度为Ω长桁的卧边高度，以此为最终工艺表面进行铺叠；

1.2)以单层厚度为0.21mm的碳纤维织物预浸料A、单层厚度为0.65mm的碳纤维织物预浸料B以及未硫化橡胶为铺层材料进行铺叠，整铺层选用碳纤维织物预浸料A，中间对称采用碳纤维织物预浸料B在Ω长桁区域进行局部加强层铺叠，长桁台阶位置采用未硫化橡胶进行局部铺叠，预浸料全部采用0°铺层，分体盖板间拼接配合位置采用碳纤维织物预浸料A和预浸料B进行加强；

1.3)分体盖板在Ω长桁端头处采用敞开式设计，铺叠出L型配合面，用于与端头小盖板的配合；

1.4)采用“真空袋-热压罐”工艺成型；

2)端头小盖板制造

2.1)获得与Ω长桁的端头型面相同的端头小盖板工艺表面，以及与步骤1)中占位台相匹配的净边界凸台，以此为工艺表面及净边界进行端头小盖板铺叠；

2.2)小盖板铺层材料采用碳纤维预浸料A，铺层设置为以0°为中间层，﹢45°、-45°交叉设置，铺层数依据Ω长桁卧边厚度设置；

2.3)采用“真空袋-热压罐”工艺成型；

3)配合方式

分体盖板间通过等厚度凹凸配合，拼缝上方采用硅橡胶匀压垫进行匀压，分体盖板与端头小盖板间同时采用等厚度配合和面配合。

2.根据权利要求1所述的用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法，其特征在于，在步骤1.2)中，铺层顺序为P1、P2采用两层预浸料A进行整体铺叠；P3采用预浸料B在长桁区域进行局部铺叠；P4、P5分别采用窄条预浸料A、预浸料B沿分体盖板拼缝铺叠；P6为窄条未硫化橡胶，在所有长桁卧边台阶下方铺叠；P7为预浸料A整体铺层；P8采用预浸料B在长桁区域进行局部铺叠；P9、P10分别采用窄条预浸料B、预浸料A沿分体盖板拼缝铺叠；P11、P12为预浸料A整体铺层，铺层角度：P1-P5、P7-P12全部采用0°铺层。

3.根据权利要求1或2所述的用于Ω长桁加筋复合材料壁板的组合式匀压盖板的制造方法，其特征在于，步骤1.4)及步骤2.3)中“真空袋-热压罐”工艺成型的参数为：固化温度为60℃，0.6MPa下保温6h，后处理温度190℃，保温8h。

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