CN114179390B - 一种复合材料格栅类零件成型方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及复合材料加工技术领域，公开了一种复合材料格栅类零件成型方法，主要包括格栅零件成型工装组装步骤、铺层铺叠步骤、封袋组装步骤、固化成型步骤以及脱模步骤。本申请在格栅类零件的成型工装中引入可插拔式拔钉的设计思路，将格栅孔的位置使用分块/可拆卸式拔钉代替；零件铺叠时在拔钉位置预留出孔径，零件环绕拔钉进行横纵向铺叠，固化成型后，将分块式拔钉去除，即可脱模格栅零件，由于拔钉与制件接触面积少、表面也涂覆有脱模剂材料，在去除拔钉时不会伤到格栅孔壁，易于成型复杂结构的格栅类零件。

Description

一种复合材料格栅类零件成型方法
技术领域
本申请涉及复合材料加工技术领域，具体涉及一种复合材料格栅类零件成型方法。
背景技术
目前，飞机进气格栅类零件常采用金属材料进行制造，该类格栅零件通常壁厚很薄，壁厚基本在1mm左右，格栅区的厚度则通常为8mm-10mm，尺寸为10mm×10mm，格栅倾斜与底板具有一定的夹角，并且格栅数量较多。采用金属材料所成型的格栅类零件质量大、格栅孔壁容易被氧化腐蚀，影响产品寿命。复合材料格栅类零件仍处于研究起步阶段，对于如何成型复杂格栅孔壁、保持孔壁尺寸精度以及零件在工装上脱模时不损坏制件质量，仍然未见成数有效的零件成型工艺方法。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提出了一种复合材料格栅类零件的成型方法，本方法有效解决了复合材料格栅零件成型困难、脱模不易及制件质量差等问题。
为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种复合材料格栅类零件成型方法，具体包括以下步骤：
格栅零件成型工装组装步骤：成型工装包括工装上模以及工装下模，工装下模上固定设置有第一拔钉，将第二拔钉可拆卸的安装在工装下模上，第二拔钉的一侧与第一拔钉的一侧接触，第一拔钉与第二拔钉形成组合拔钉，接着将横向格栅壁和纵向格栅壁横纵交叉连接形成格栅壁，并将格栅壁置于组合拔钉的间隙中，横向格栅壁和纵向格栅壁的两端均延伸至格栅零件层板区形成紧密连接；零件成型后，组合拔钉部分形成格栅零件的格栅孔，所述格栅孔与格栅零件层板区存在夹角；
铺层铺叠步骤：对格栅芯格区域以及层板区域进行铺叠，芯格区域的料片与层板区域的料片搭接，铺叠至所需的零件厚度；
封袋组装步骤：零件铺叠完成后，将工装上模通过连接销钉与工装下模连接，整体形成一个零件体系，接着清理格栅零件成型工装余量线外多余的铺层材料，按照净边线进行切边，使用透气毡、隔离膜、真空袋以及腻子条对零件体系进行组装封袋，预抽真空并保证不漏气；
固化成型步骤：将封袋后的零件体系放入热压罐中，进行升温固化；
脱模步骤：将固化后的零件冷却至室温，拆除真空袋以及腻子条，然后取下工装上模，接着将第二拔钉取出，最后整体脱模零件。
进一步地，所述第二拔钉包括第二拔钉本体以及设置在第二拔钉本体上下两端的固定杆，工装上模以及工装下模上分别设置有上避让孔和下避让孔，固定杆的两端分别安装在上述避让孔中。
进一步地，所述第一拔钉为一个直角三角形结构，第二拔钉为一个直角梯形结构，格栅零件成型工装在组装时，第一拔钉的直角边和第二拔钉的直角边两者相互接触形成一个组合拔钉。
进一步地，所述格栅壁的高度与组合拔钉的高度一致。
进一步地，所述横向格栅壁和纵向格栅壁上均设置有卡槽，两者通过卡槽卡合连接。
本申请的有益效果：
（1）本申请通过可拆卸式的拔钉工装结构，不仅可以成型交叉式格栅孔结构，同时在材料成型后还能方便去除拔钉，保证成型后的格栅类零件的格栅孔壁及孔径质量。
（2）本申请中，第一拔钉为一个直角三角形结构，第二拔钉为一个直接梯形结构，在安装时，两者的直角边相互接触，形成一个组合拔钉，在脱模时，由于两个拔钉特殊的构造形式，采用竖直上提的方式即可完成第二拔钉的拆除，因此对于格栅孔与格栅零件层板区之间具有夹角的格栅类零件来说，整体脱模的质量更好。
（3）本申请通过纵、横零件“卡槽”方式进行交叉连接，形成十字格栅壁结构，不仅能保证横、纵纤维的连续性，从而确保良好的力学性能，同时保证了纵、横格栅壁材料在脱模时不易被拔钉带起、从而造成格栅壁损坏。
（4）本申请中，工装上模通过定位销钉与工装下模连接，在固化施加大气压力时，可以保证工装上模在设计要求的压力条件下，在预浸料材料常温软态至高温硬态的转化过程中，贴紧零件预浸料体系及工装下模，确保零件预浸料体系均匀受压固化。
附图说明
图1为本申请格栅类零件俯视图；
图2为本申请格栅类零件剖视图（θ为格栅孔与格栅零件层板区之间的夹角）；
图3为本申请格栅零件成型工装整体示意图；
图4为本申请横、纵向格栅壁安装示意图；
图5为本申请第二拔钉结构示意图；
图6为本申请横向格栅壁以及纵向格栅壁结构示意图。
附图中：
1、工装上模；2、工装下模；3、第一拔钉；4、第二拔钉；5、横向格栅壁；6、纵向格栅壁；7、格栅零件层板区；8、格栅孔；9、上避让孔；10、下避让孔；11、卡槽；12、组合拔钉；41、第二拔钉本体；42、固定杆。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步地详细说明，但本申请的实施方式不限于此。
实施例1
参照说明书附图1和图2所示，复合材料格栅零件由格栅零件层板区和1mm厚的格栅壁组成，其中格栅孔是由四周的格栅壁形成的空腔结构，格栅孔与格栅零件层板区之间存在夹角。针对上述复杂特殊结构的零件成型，本实施例公开了一种复合材料格栅类零件的成型方法，主要包括格栅零件成型工装组装步骤、铺层铺叠步骤、封袋组装步骤、固化成型步骤以及脱模步骤，具体的流程如下：
a、格栅零件成型工装组装步骤：格栅零件成型工装包括一个工装上模1和一个工装下模2，工装下模2上固定设置有若干第一拔钉3，在组装时，首先将第二拔钉4可拆卸的安装在工装下模2上，第二拔钉4的数量与第一拔钉3的数量对应，在安装时，第二拔钉4的一侧与第一拔钉3的一侧接触，第一拔钉3与第二拔钉4两两组合在工装下模2上形成若干个组合拔钉12，相邻的组合拔钉12之间有间隙，并且间隙相同，接着将横向格栅壁5和纵向格栅壁6横纵交叉连接形成格栅壁，并将格栅壁置于组合拔钉12的间隙中（横向格栅壁5和纵向格栅壁6的安装方式参照说明书附图4所示），横向格栅壁5和纵向格栅壁6的两端均延伸至格栅零件层板区7形成紧密连接，从而形成整体格栅零件；工装组装完成后，组合拔钉12相当于格栅孔预留孔模具，零件成型后，组合拔钉12部分即形成格栅零件的格栅孔8，并且所述格栅孔8与格栅零件层板区7存在夹角θ；
b、铺层铺叠步骤：对格栅芯格区域以及层板区域进行铺叠，芯格区域的料片与层板区域的料片搭接，铺叠至所需的零件厚度；
c、封袋组装步骤：零件铺叠完成后，将工装上模1盖合在工装下模2上，两者通过连接销钉固定连接，最终形成一个零件体系（结构如图3所示），接着清理格栅零件成型工装余量线外多余的铺层材料，按照净边线进行切边，使用透气毡、隔离膜、真空袋以及腻子条对零件体系进行组装封袋，预抽真空并保证不漏气；
d、固化成型步骤：将封袋后的零件体系放入热压罐中，进行升温固化；
e、脱模步骤：将固化后的零件冷却至室温，拆除真空袋以及腻子条，然后取下工装上模1，接着将第二拔钉4取出，最后整体脱模零件。
在本实施例中，工装组合完成后，还需要对所有工装零件涂刷脱模剂。
在本实施例中，格栅孔与格栅零件层板区之间的夹角θ根据格栅零件的结构要求，可以进行调整和变化，例如60°、30°等。
本申请在格栅类零件的成型工装中引入可插拔式拔钉的设计思路，将格栅孔的位置使用分块/可拆卸式拔钉代替；零件铺叠时在拔钉位置预留出孔径，零件环绕拔钉进行横纵向铺叠，固化成型后，将分块式拔钉去除，即可脱模格栅零件，由于拔钉与制件接触面积少、表面也涂覆有脱模剂材料，在去除拔钉时不会伤到格栅孔壁，易于成型复杂结构的格栅类零件。
实施例2
本实施例公开了一种复合材料格栅类零件成型方法，在实施例1的基础上，本实施例做出了进一步的限定，具体如下：
在本实施例中，参照说明书附图5所示，所述第二拔钉4包括第二拔钉本体41以及设置在第二拔钉本体41上下两端的固定杆42，工装上模1以及工装下模2上分别设置有上避让孔9和下避让孔10，两端的固定杆42分别安装在上述避让孔中。
在本实施例中，参照说明书附图3和图5所示，所述第一拔钉3为一个直角三角形结构，第二拔钉4为一个直角梯形结构，格栅零件成型工装在组装时，第一拔钉3的直角边和第二拔钉4的直角边两者相互接触形成一个组合拔钉12，最终组合拔钉12形成的格栅孔为一个平行四边形形状的格栅孔。在脱模时，由于两个拔钉特殊的构造形式，采用竖直上提的方式即可完成第二拔钉的拆除，因此对于格栅孔与格栅零件层板区之间存在夹角的格栅类零件来说，整体脱模的质量更好。
在本实施例中，所述格栅壁的高度与组合拔钉12的高度一致。
在本实施例中，参照说明书附图6，所述横向格栅壁5和纵向格栅壁6的结构相同，两者均设置有卡槽11，卡槽的宽度为1mm，横向格栅壁5和纵向格栅壁6通过卡槽11卡合连接。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种复合材料格栅类零件成型方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
格栅零件成型工装组装步骤：成型工装包括工装上模（1）以及工装下模（2），工装下模（2）上固定设置有第一拔钉（3），将第二拔钉（4）可拆卸的安装在工装下模（2）上，第二拔钉（4）的一侧与第一拔钉（3）的一侧接触，第一拔钉（3）与第二拔钉（4）形成组合拔钉（12），接着将横向格栅壁（5）和纵向格栅壁（6）横纵交叉连接形成格栅壁，并将格栅壁置于组合拔钉（12）的间隙中，横向格栅壁（5）和纵向格栅壁（6）的两端均延伸至格栅零件层板区（7）形成紧密连接；零件成型后，组合拔钉（12）部分形成格栅零件的格栅孔（8），所述格栅孔（8）与格栅零件层板区（7）存在夹角；
铺层铺叠步骤：对格栅芯格区域以及层板区域进行铺叠，芯格区域的料片与层板区域的料片搭接，铺叠至所需的零件厚度；
封袋组装步骤：零件铺叠完成后，将工装上模（1）通过连接销钉与工装下模（2）连接，整体形成一个零件体系，接着清理格栅零件成型工装余量线外多余的铺层材料，按照净边线进行切边，使用透气毡、隔离膜、真空袋以及腻子条对零件体系进行组装封袋，预抽真空并保证不漏气；
固化成型步骤：将封袋后的零件体系放入热压罐中，进行升温固化；
脱模步骤：将固化后的零件冷却至室温，拆除真空袋以及腻子条，然后取下工装上模（1），接着将第二拔钉（4）取出，最后整体脱模零件；
所述第一拔钉（3）为一个直角三角形结构，第二拔钉（4）为一个直角梯形结构，格栅零件成型工装在组装时，第一拔钉（3）的直角边和第二拔钉（4）的直角边两者相互接触形成一个组合拔钉（12）；
所述横向格栅壁（5）和纵向格栅壁（6）上均设置有卡槽（11），两者通过卡槽（11）卡合连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料格栅类零件成型方法，其特征在于：所述第二拔钉（4）包括第二拔钉本体（41）以及设置在第二拔钉本体（41）上下两端的固定杆（42），工装上模（1）以及工装下模（2）上分别设置有上避让孔（9）和下避让孔（10），两端的固定杆（42）分别安装在上述避让孔中。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料格栅类零件成型方法，其特征在于：所述格栅壁的高度与组合拔钉（12）的高度一致。
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