CN111497284A - 一种飞机球面框的共固化成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞机球面框的共固化成型方法，包括以下步骤：步骤一：泡沫夹芯机加成型；步骤二：帽型长桁的预浸料片铺贴；步骤三：泡沫夹芯长桁的定位与合模；步骤四：球皮铺放成型；步骤五：共固化一体成型。其球皮铺设效率高，缩短制造周期。

Description

一种飞机球面框的共固化成型方法
技术领域
本发明涉及了结构和功能一体化航空材料成型技术领域，具体的是一种飞机球面框的共固化成型方法。
背景技术
球面框是飞机中后机身的后端框，主要承受气密压力作用。传统的球面框大多采用金属结构，零件重量大，逐渐被比强度、比刚度高的复合材料取代。目前复合材料球面框多使用树脂膜熔浸成型(RFI)工艺或利用真空辅助液体成型(VARTM)工艺成型，例如A380、B787的球面框，虽然这些工艺形式简单易操作，但是树脂液体在注胶的过程中，由于纤维的表面状态不尽相同，造成树脂浸润性差异很大，最终造成零件固化后孔隙率较大，纤维体积含量低，抗疲劳、耐腐蚀性能较差。
树脂基碳纤维复合材料具有比强度、比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，尺寸稳定性好等优越的性能，是目前航空、航天、交通等领域中应用十分广泛的高性能结构材料。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种飞机球面框的共固化成型方法，其球皮铺设效率高，缩短制造周期。
为实现上述目的，本申请实施例公开了一种飞机球面框的共固化成型方法，包括以下步骤：
步骤一：将泡沫坯料使用夹具固定，启动五轴机床，按照零件数模对所述泡沫坯料的外形面进行机械加工成型，所述泡沫坯料机加后为横截面呈梯形的长条状泡沫夹芯；
步骤二：将所述泡沫夹芯支撑固定，在所述泡沫夹芯一侧的外表面铺贴有帽型的预浸料片，所述预浸料片沿所述泡沫夹芯的长度方向铺贴；在铺贴过程中，使用真空袋预压实，得到预成型的帽型泡沫夹芯长桁；
步骤三：将所述泡沫夹芯长桁置于球面框成型工装上的凹槽中，所述凹槽的纵截面呈帽型；将所述泡沫夹芯长桁上铺贴的所述预浸料片与所述凹槽的表面贴合设置，进一步的，沿所述凹槽的边缘将所述泡沫夹芯长桁两端的边缘修齐并定位，进一步的，进行真空袋预压实，将所述泡沫夹芯长桁压入所述球面框成型工装的凹槽；
步骤四：使用自动铺丝机在所述球面框成型工装上铺放预浸丝束形成球皮；所述自动铺丝机定位已经填充所述泡沫夹芯长桁的球面框成型工装，在所述球面框成型工装设有凹槽的一面上铺设预浸丝束形成球皮，得到球面框；
步骤五：使用隔离膜、透气毡以及真空袋对铺放成型的所述球面框进行封装，测漏合格后，对封装的所述球面框进行热压罐共固化成型。
优选的，所述泡沫坯料为PMI泡沫和PVC泡沫中的一种。
优选的，所述泡沫夹芯与所述预浸料片之间通过一层结构胶膜进行粘接。
优选的，所述结构胶膜为环氧树脂结构胶膜。
优选的，所述预浸料片采用手工铺贴在所述泡沫夹芯上；所述预浸料片使用裁布机根据Fibersim软件仿真计算后的外形尺寸精确裁剪成型。
优选的，所述共固化成型的条件为：最高固化温度174-186℃，升温速率1-3℃/min，降温速率1-2.5℃/min，最高固化温度保温时间至少2h，固化压力0.6-0.7Mpa。
优选的，所述预浸料为高温环氧树脂预浸料。
本发明的有益效果如下：
1、与传统手工铺放成型工艺相比，采用自动铺丝机铺放成型大尺寸的球皮能在保证零件的成型质量的前提下有效提高铺贴效率；
2、球皮与泡沫夹芯长桁一体固化成型简化了成型工序，缩短了零件制造周期，且热压罐共固化成型零件成型质量更稳定。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中飞机球面框的结构示意图；
以上附图的附图标记：
1、球皮；
2、泡沫夹芯长桁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为达到上述目的，本发明提供一种飞机球面框的共固化成型方法，包括以下步骤：
步骤一：将泡沫坯料使用夹具固定，启动五轴机床，按照零件数模对所述泡沫坯料的外形面进行机械加工成型，所述泡沫坯料机加后为横截面呈梯形的长条状泡沫夹芯。
步骤二：将所述泡沫夹芯支撑固定，在所述泡沫夹芯一侧的外表面铺贴有帽型的预浸料片，所述预浸料片沿所述泡沫夹芯的长度方向铺贴。
在本实施例中，所述预浸料片设置在所述泡沫夹芯的三个侧面上。
在铺贴过程中，使用真空袋预压实，得到预成型的帽型泡沫夹芯长桁2。
步骤三：将所述泡沫夹芯长桁2置于球面框成型工装上的凹槽中，所述凹槽的纵截面呈帽型；将所述泡沫夹芯长桁2上铺贴的所述预浸料片与所述凹槽的表面贴合设置。
进一步的，沿所述凹槽的边缘将所述泡沫夹芯长桁2两端的边缘修齐并定位。
进一步的，进行真空袋预压实，将所述泡沫夹芯长桁2压入所述球面框成型工装的凹槽。
步骤四：使用自动铺丝机在所述球面框成型工装上铺放预浸丝束，形成球皮1；
进一步的，将铺丝料卷装于铺丝机纱箱中，所述自动铺丝机定位已经填充所述泡沫夹芯长桁2的球面框成型工装，并引导丝束与铺丝头，在所述球面框成型工装设有凹槽的一面上根据自动铺丝规划程序自动铺放成型球皮1，得到球面框。
可以理解的是，与传统手工铺放成型工艺相比，采用自动铺丝机铺放成型大尺寸的球皮1能在保证零件的成型质量的前提下有效提高铺贴效率。
步骤五：使用隔离膜、透气毡以及真空袋对铺放成型的所述球面框进行封装，测漏合格后，对封装的所述球面框进行热压罐共固化成型，得到球面框。
可以理解的是，球皮1与泡沫夹芯长桁2一体固化成型简化了成型工序，缩短了零件制造周期，且热压罐共固化成型零件成型质量更稳定。
进一步的，在本实施例中，所述泡沫坯料为PMI泡沫和PVC泡沫中的一种。
进一步的，所述泡沫夹芯与所述预浸料片之间通过一层结构胶膜进行粘接。
进一步的，所述结构胶膜为环氧树脂结构胶膜。
进一步的，所述预浸料片采用手工铺贴在所述泡沫夹芯上；所述预浸料片使用裁布机根据Fibersim软件仿真计算后的外形尺寸精确裁剪成型。
进一步的，在本实施例中，所述最高固化温度180℃。
进一步的，在本实施例中，升温速率2℃/min。
进一步的，在本实施例中，降温速率2℃/min。
进一步的，在本实施例中，最高固化温度保温时间为2h。
进一步的，在本实施例中，固化压力0.6Mpa。
进一步的，在本实施例中，所述预浸料为高温环氧树脂预浸料。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种飞机球面框的共固化成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将泡沫坯料使用夹具固定，启动五轴机床，按照零件数模对所述泡沫坯料的外形面进行机械加工成型，所述泡沫坯料机加后为横截面呈梯形的长条状泡沫夹芯；
步骤二：将所述泡沫夹芯支撑固定，在所述泡沫夹芯一侧的外表面铺贴有帽型的预浸料片，所述预浸料片沿所述泡沫夹芯的长度方向铺贴；在铺贴过程中，使用真空袋预压实，得到预成型的帽型泡沫夹芯长桁；
步骤三：将所述泡沫夹芯长桁置于球面框成型工装上的凹槽中，所述凹槽的纵截面呈帽型；将所述泡沫夹芯长桁上铺贴的所述预浸料片与所述凹槽的表面贴合设置，进一步的，沿所述凹槽的边缘将所述泡沫夹芯长桁两端的边缘修齐并定位，进一步的，进行真空袋预压实，将所述泡沫夹芯长桁压入所述球面框成型工装的凹槽；
步骤四：使用自动铺丝机在所述球面框成型工装上铺放球皮；所述自动铺丝机定位已经填充所述泡沫夹芯长桁的球面框成型工装，在所述球面框成型工装设有凹槽的一面上铺设球皮，得到球面框；
步骤五：使用隔离膜、透气毡以及真空袋对铺放成型的所述球面框进行封装，测漏合格后，对封装的所述球面框进行热压罐共固化成型。
2.如权利要求1所述的一种飞机球面框的共固化成型方法，其特征在于，所述泡沫坯料为PMI泡沫和PVC泡沫中的一种。
3.如权利要求1所述的一种飞机球面框的共固化成型方法，其特征在于，所述泡沫夹芯与所述预浸料片之间通过一层结构胶膜进行粘接。
4.如权利要求3所述的一种飞机球面框的共固化成型方法，其特征在于，所述结构胶膜为环氧树脂结构胶膜。
5.如权利要求1所述的一种飞机球面框的共固化成型方法，其特征在于，所述预浸料片采用手工铺贴在所述泡沫夹芯上；所述预浸料片使用裁布机根据Fibersim软件仿真计算后的外形尺寸精确裁剪成型。
6.如权利要求1所述的一种飞机球面框的共固化成型方法，其特征在于，所述共固化成型的条件为：最高固化温度174-186℃，升温速率1-3℃/min，降温速率1-2.5℃/min，最高固化温度保温时间至少2h，固化压力0.6-0.7Mpa。
7.如权利要求1所述的一种飞机球面框的共固化成型方法，其特征在于，所述预浸料为高温固化环氧树脂体系。
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