CN114347507A

CN114347507A - 一种基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴方法

Info

Publication number: CN114347507A
Application number: CN202111395524.1A
Authority: CN
Inventors: 黎玉钦; 马秀菊; 高志强; 孙龙港; 谢海洋; 孙成; 何凯; 陈志霞; 闫涛; 沈科君; 郭渊; 盛毅
Original assignee: Aerospace Haiying Zhenjiang Special Material Co ltd
Current assignee: Aerospace Haiying Zhenjiang Special Material Co ltd
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-04-15

Abstract

本发明公开了一种基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，将大厚度超复杂曲面制件划分成若干子铺层，采用同一数据源制作相邻子铺层的匀压板和铺贴工装分模型面，分别进行铺贴后热压成型，减少多次进罐热压带来的热损失，解决采用累计铺层多次循环热压影响制件最终力学性能的问题。采用同数据源制作子铺层铺贴工装及匀压板，保证成型各层间的匹配关系，保证制件组装的准确性。而将大厚度、超复杂曲面制件划分成若干子铺层，保证中线上下铺层厚度一致，保证制件外形质量。各子铺层同时铺贴，且多个铺层可一次热压完成，提高生产效率，大大的缩短了产品铺贴周期，具有良好实用价值。

Description

一种基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴方法

技术领域

本发明涉及一种基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法。

背景技术

碳纤维复合材料产品由于具有高比强度、高比模量、可设计性好等特点在航空领域得到了广泛的应用，军事和航空航天领域采用较多的是热压罐工艺。该工艺使用的中间材料是预浸料，它是用树脂基体在严格控制条件下浸溃连续纤维和织物，制成树脂基体与增强体的组合物。将预浸料按照结构设计的要求铺贴在预先定制的模具上面，制件的厚度不同，铺贴的层数也不相同。在铺贴过程中，不可避免地造成预浸料层与层之间存在气泡，这时需要对整个铺贴制件进行压实，其目的是排除层与层之间的气泡，提高制件的质量，通常选择每铺贴4-6层预浸料进行一次压实，抽真空，靠大气压进行压实，压实的真空度要求在-0.85MPa以上。

然而，对于超大厚度（＞50mm）、复杂曲面的制件，由于受厚度以及曲率影响，传统的复合材料预成型工艺无法保证其成型质量，常温抽真空压实很难完全排出碳纤维预浸料层间的空气，为避免零件固化后出现孔隙、分层等内部质量缺陷，针对大厚度超复杂曲面制件会采用一次或多次热压实工艺，即在一定的温度下施加一定的压力，以完全将预浸料层间空气排出，达到压实的效果以保证最终的产品内部质量。

由于制件厚度超大，如果采用累计铺层，每铺到一定厚度需要进行热压，全部铺贴完毕可能需要经历多次循环热压，针对整个厚度铺层，每层预浸料经历热循环次数不一致，导致首铺层预浸料多次进罐热压，存在一定的热损失有可能影响制件最终力学性能，且很难保证制件厚度方向中线上下铺层厚度一致，从而影响零件外形质量等。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种基于同数据源的大厚度、超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，将大厚度超复杂曲面制件划分成若干层，同时进行铺贴预压实，避免多次循环热压，保证制件质量。具体技术方案如下：

本发明提供一种基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，该方法将大厚度超复杂曲面制件划分成若干子铺层，采用同一数据源制作相邻子铺层的匀压板和铺贴工装分模型面，分别进行铺贴后热压成型。

作为优选的技术方案的，前述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法包括如下步骤：

步骤一：根据大厚度超复杂曲面制件的厚度情况，将其分模划分成若干个子铺层，并进行分模设计；

步骤二：采用软件提取各子铺层的分模型面数据，并采用同一数据源制作相邻子铺层在下铺层的匀压板型面和在上铺层的铺贴工装分模型面；

步骤三：按要求将各子铺层铺贴在制作的铺贴工装分模上，并覆盖匀压板；

步骤四：将铺贴好的子铺层进行热压成型；

步骤五：将热压成型的各子铺层依次组合成完整的大厚度超复杂曲面制件。

前述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，所述子铺层厚度相等。

前述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，所述子铺层的厚度为10～25mm，优选为10～25mm。

前述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，所述热压成型为各子铺层按分模顺序放置送入热压罐进行热压。

优选的，前述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，所述热压成型为各子铺层同时进行热压成型。

前述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，所述热压成型的参数为：热压温度为50～85℃，优选为60～85℃；热压压力为0.3～0.65MPa ，优选为0.5～0.65MPa；热压保温时间为20～50min，优选为30～50min。

前述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，所述各子铺层依次组合为各子铺层在按分模顺序成型模具上依次进行组装组合。

本发明的有益效果：

1）本发明提供了一种针对大厚度、超复杂曲面制件的成型方法，将大厚度、超复杂曲面制件划分成若干子铺层，同时铺贴热压后组装，减少多次进罐热压带来的热损失，解决采用累计铺层多次循环热压影响制件最终力学性能的问题。

2）本发明采用同数据源制作子铺层铺贴工装及匀压板，保证成型各层间的匹配关系，保证制件组装的准确性。

3）本发明将大厚度、超复杂曲面制件划分成若干子铺层，保证中线上下铺层厚度一致，保证制件外形质量。

4）本发明方法子铺层同时铺贴，且多个铺层可一次热压完成，提高生产效率，大大的缩短了产品铺贴周期，具有良好实用价值。

附图说明

图1为本发明大厚度超复杂曲面制件分层示意图；

图2为本发明相邻子铺层匀压板型面与铺贴工装分模型面匹配示意图；

图3为本发明子铺层与铺贴工装分模及均压板匹配示意图；

图4为本发明各子铺层在成型模具上匹配组合示意图。

图中：1、大厚度超复杂曲面制件；11、子铺层；2、匀压板；3、铺贴工装分模；4、成型模具。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明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较佳实施例，而不是全部的实施例，亦并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用所揭示的技术内容加以变更或改型等同变化。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

实施例1

本实施例是一种基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，该方法将大厚度超复杂曲面制件1划分成若干子铺层11，并采用同一数据源制作相邻子铺层11的匀压板2和铺贴工装分模3型面，分别进行铺贴后热压成型，减少多次进罐热压带来的热损失，解决采用累计铺层多次循环热压影响制件最终力学性能的问题，保证制件的质量。本实施例采用如下具体步骤：

步骤一：将大厚度超复杂曲面复合材料制件1（厚度≥50mm）根据总厚度情况划分为若干子铺层，如图1所示，每个子铺层厚度控制在10～25毫米，为了保证铺层质量同时考虑效率和成本，建议每个子铺层厚度控制在15～25毫米，各铺层厚度优选为相等，保证制件厚度方向中线上下铺层厚度一致，保证制备的外形质量。

步骤二：采用复合材料设计制造软件Fibersim提取各子铺层11的分模型面数据，并采用同一数据源制作相邻子铺层11在下铺层的匀压板2型面和在上铺层的铺贴工装分模3型面。即在下子铺层的均压板2型面和与其相邻的在上子铺层铺贴工装分模3的铺贴型面一致（同一个工装型面），如图2所示，以A和B子铺层为例，A铺层的上表面（均压板型面）为B铺层的下表面（铺贴工装分模型面），即A铺层的均压板型面与B铺层铺贴工装分模型面通过同一数据源设计，以保证每个子铺层型面间的匹配性。为了保证型面对应，每个子铺层、子铺层的铺贴工装分模，及子铺层的匀压板均进行编号，保证成型各层间的匹配关系，保证制件组装的准确性。

步骤三：按要求将各子铺层11的预浸料按照相应铺层顺序，同时铺贴在各自铺贴工装分模型面3上，并覆盖对应序号的匀压板2，如图3所示，以保证与相邻的上下铺层间的匹配性。

步骤四：将铺贴好的子铺层11连同对应的匀压板2一起封装，可以按照按分模顺序放置；所有子铺层优选同时送入热压罐进行热压成型。热压成型的参数控制为：热压温度为50～85℃，优选为60～85℃；热压压力为0.3～0.65MPa ，优选为0.5～0.65MPa；热压保温时间为20～50min，优选为30～50min。

步骤五：热压完成，待各子铺层11温度降至室温，将其取出，最后按分模编号顺序在成型模具上进行依次组合，如图4所示，即将在上子铺层与铺贴工装分模3型面相接触的一面组合到在下子铺层的与匀压板相接触的一面上，并保证铺层间组合的准确性，获得完整的大厚度超复杂曲面制件。

本发明提供的针对大厚度、超复杂曲面制件的成型方法，将大厚度、超复杂曲面制件划分成若干子铺层，同时铺贴热压后组装，减少多次进罐热压带来的热损失，解决采用累计铺层多次循环热压影响制件最终力学性能的问题。并且，本发明采用同数据源制作子铺层铺贴工装及匀压板，保证成型各层间的匹配关系，保证制件组装的准确性。而将大厚度、超复杂曲面制件划分成若干子铺层，保证中线上下铺层厚度一致，保证制件外形质量。个子铺层同时铺贴，且多个铺层可一次热压完成，提高生产效率，大大的缩短了产品铺贴周期，具有良好实用价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：将大厚度超复杂曲面制件（1）划分成若干子铺层（11），采用同一数据源制作相邻子铺层（11）的匀压板（2）和铺贴工装分模（3）型面，分别进行铺贴后热压成型。

2.根据权利要求1所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：根据所需制备的大厚度超复杂曲面制件（1）的厚度情况，将其分模成若干个子铺层（11），并进行分模设计；

步骤二：采用软件提取各子铺层（11）的分模型面数据，并采用同一数据源制作相邻子铺层（11）在下铺层的匀压板（2）型面和在上铺层的铺贴工装分模（3）型面；

步骤三：按要求将各子铺层（11）铺贴在制作的铺贴工装分模（3）上，并覆盖匀压板（2）；

步骤四：将铺贴好的子铺层（11）进行热压成型；

步骤五：将热压成型的各子铺层（11）依次组合成完整的大厚度超复杂曲面制件。

3.根据权利要求1或2所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：所述子铺层（11）厚度相等。

4.根据权利要求1或2所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：所述子铺层（11）的厚度为10～25mm。

5.根据权利要求4所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：所述子铺层（11）的厚度为15～25mm。

6.根据权利要求1或2所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：所述热压成型为各子铺层（11）按分模顺序放置送入热压罐进行热压。

7.根据权利要求6所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：所述热压成型为各子铺层（11）同时进行热压成型。

8.根据权利要求1或2所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：所述热压成型的参数为：热压温度为50～85℃，热压压力为0.3～0.65MPa，热压保温时间为20～50min。

9.根据权利要求8所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：所述热压成型的参数为：热压温度为60～85℃，热压压力为0.5～0.65MPa，热压保温时间为30～50min。

10.根据权利要求1或2所述的基于同数据源的大厚度超复杂曲面制件分模铺贴成型方法，其特征在于：所述各子铺层（11）依次组合为各子铺层按照分模的顺序在成型模具（4）上依次进行组装组合。