CN114536785B - 无捻条帽型长桁加筋壁板的成型工艺 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无捻条帽型长桁加筋壁板的成型工艺，涉及先进复合材料零部件制造领域。该成型工艺包括：将R角空腔区域帽型长桁的开口朝上，利用平板覆盖开口以预设腔，腔体在帽型长桁与平板的连接处具有截面呈楔形的两个R角空腔区域。预制尺寸与各R角空腔区域内的共胶接时产生的溢胶尺寸相同且材质相同的胶条；预制与去除各R角空腔区域后的预设腔匹配的芯模。将胶条嵌设于对应的R角空腔区，将芯模放置于预设腔内，去除平板后翻转，利用蒙皮覆盖开口后封真空袋，进热压罐高温固化，使胶条融化且与共胶接产生的胶层一体成型并填充于各R角空腔区域。上述制备工艺操作简单，成本低，可制得成型质量高的无捻条帽型长桁加筋壁板结构。

Description

无捻条帽型长桁加筋壁板的成型工艺

技术领域

本申请涉及先进复合材料零部件制造领域，具体而言，涉及一种无捻条帽型长桁加筋壁板的成型工艺。

背景技术

随着轻量化需求市场的发展和先进复合材料制造技术的进步，树脂基纤维增强复合材料因其高强低重、可设计性强的特点在民用航空器制造等领域的应用越来越趋于广泛和深入。

帽型结构长桁自身结构稳定且轴向载荷效率高，在机身筒段结构设计中有较多成熟应用，此种结构设计中，一般在长桁与壁板连接配合区域的R角结构处设计有纤维增强的预制捻条，帽型长桁内部会形成一个较为光滑的内型腔，但是在一些机身装配结构件上，也会出现无捻条填充设计的帽型长桁加筋壁板结构，目前针对无捻条填充设计的帽型长桁加筋壁板结构，发生帽型长桁的夹角端铺层褶皱、纤维屈曲及外来物污染等问题的风险极高。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种无捻条帽型长桁加筋壁板的成型工艺，其能够改善现有无捻条帽型长桁加筋壁板的帽型长桁的夹角端铺层褶皱、纤维屈曲及外来物污染等问题，同时也能解决芯模破坏导致的外来物污染风险高的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种无捻条帽型长桁加筋壁板的成型工艺。

帽型长桁加筋壁板包括：帽型长桁以及蒙皮，蒙皮封闭帽型长桁的开口并共同形成腔体，腔体在帽型长桁与蒙皮的连接处具有截面呈楔形的两个R角空腔区域，帽型长桁与蒙皮共胶接连接且形成胶层，各R角空腔区域内被共胶接时产生的溢胶填充。

成型工艺包括以下步骤：

将R角空腔区域帽型长桁的开口朝上，利用平板覆盖开口，平板与帽型长桁之间形成与腔体相同的预设腔，腔体在帽型长桁与平板的连接处具有截面呈楔形的两个R角空腔区域。

预制胶条，胶条的尺寸与各R角空腔区域内的共胶接时产生的溢胶尺寸相同，胶条的材质与胶层相同。

获得与去除各R角空腔区域后的预设腔匹配的芯模。

将胶条嵌设于对应的R角空腔区域后，将芯模放置于预设腔内，去除平板，形成第一组件。

将第一组件翻转，利用蒙皮覆盖开口后封入真空袋，进热压罐高温固化，使胶条融化且与长桁和蒙皮共胶接产生的溢胶一体成型并填充于各R角空腔区域。

在上述实现过程中，利用制备工艺的改进使得最终产品为无捻条帽型长桁加筋壁板，其中在制备的过程中，利用在组装时预先设置胶条，然后在组装时将胶条嵌设于对应的R角空腔区域，将芯模放置于预设腔内，再进行热压固化的设置方式，不仅能够使胶条融化且与胶层一体成型并填充于各R角空腔区域，使R角空腔区域被紧密填充且最终产品对应的R角空腔区域的部分没有几何形状可见的捻条，而且由于预先填充了R角空腔区域，因此在后续热压固化步骤中不易对芯模的边缘产生挤压及机械咬合，降低芯模在脱模过程中结构破坏导致外来物污染的概率，也杜绝了因压力传输路径中断带来的纤维屈曲、铺层褶皱及异物夹杂风险的产生，最终脱模后制得纤维分布均匀，无纤维屈曲褶皱变形，厚度均匀的无捻条帽型长桁加筋壁板结构。

也即是，上述无捻条帽型长桁加筋壁板的制备工艺操作简单，成本低，可制得成型质量高的无捻条帽型长桁加筋壁板结构。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请提供的帽型长桁加筋壁板的结构示意图；

图2为本申请提供的帽型长桁加筋壁板的剖面示意图；

图3为本申请提供的长桁成型工装的结构示意图；

图4为本申请提供的增压块组件未真空压实前的结构示意图；

图5为本申请提供的帽型长桁和平板的配合示意图；

图6为本申请提供的帽型长桁和芯模的配合示意图；

图7为实施例1提供的蒙皮和帽型长桁配合的尖端R角区域的断面图；

图8为对比例1提供的蒙皮和帽型长桁配合的尖端R角区域的断面图。

图标：10-帽型长桁加筋壁板；100-帽型长桁；101-第二阴R角区；105-R角空腔区域；110-蒙皮；120-芯模；123-真空封袋层；130-胶层；140-胶条；200-长桁成型工装；201-第一阴R角区；300-增压块组件；301-第一无孔隔离膜；303-增压块；310-柔性垫片；320-可剥布；400-平板；500-预设腔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

发明人经研究发现，现有的无捻条填充设计的帽型长桁加筋壁板结构，不仅易发生帽型长桁的夹角端蒙皮铺层褶皱、纤维屈曲及外来物污染等问题，同时也使芯模结构破坏残留外来物污染的风险极高的原因在于：现有的无捻条填充设计的帽型长桁加筋壁板结构的制备过程中，R角空腔区域呈楔形空腔结构，传统工艺方案中制备帽型长桁加筋壁板结构时，此处保持空腔结构，利用真空袋对长桁型腔内封闭夹角端的加压，蒙皮与长桁共胶接产生的溢胶填充于各R角空腔区域，此时真空袋对长桁型腔内封闭夹角端的蒙皮传压路径存在中断，此区域的蒙皮加压效果不理想，容易产生铺层褶皱、纤维屈曲及外来物污染等故障，另外，无捻条填充设计的帽型长桁加筋壁板结构即使采用芯模填充辅助成型工艺，因制备时R角区域的楔型结构特征，加压成型过程中长桁会对型腔内芯模的边缘产生挤压及机械咬合，脱模过程中对芯模造成结构破坏，从而导致外来物污染的风险极高。

基于上述发现，特此提出本申请。

本申请提供一种无捻条帽型长桁加筋壁板的成型工艺。

其中，请参阅图1，帽型长桁加筋壁板10包括：帽型长桁100以及蒙皮110。

蒙皮110封闭帽型长桁100的开口并共同形成腔体，腔体在帽型长桁100与蒙皮110的连接处具有截面呈楔形的两个R角空腔区域105，帽型长桁100与蒙皮110经共胶接连接并形成胶层130，各R角空腔区域105内被共胶接时产生的溢胶填充，也即是最终获得的无捻条帽型长桁加筋壁板10的剖视图中，R角空腔区域105的部分无几何形状可见的捻条，而是被共胶接时的溢胶填充。

其中，帽型长桁100的数量为一个或多个，多个帽型长桁100间隔布置于蒙皮110，芯模120的数量与帽型长桁100一一对应。

请参阅图1至图6，无捻条帽型长桁加筋壁板10的成型工艺包括以下步骤：

S1、获得帽型长桁100。

其中帽型长桁100可按照常规操作将预浸料叠加、压实、固化等操作以制备得到帽型长桁100。

实际使用过程中，发明人发现由于帽型长桁100存在阴R角区域以及阳R角区域，因此在热压罐中进行固化过程时，因其自身结构特性会在阴R角区域产生固化压力衰减，从而使帽型长桁100的预浸料中的树脂发生流动传递导致帽型长桁100在阴R角区域厚度超厚，目前广泛采用的工艺盖板工艺进行帽型长桁100外形及厚度控制的方案中，存在制造成本高、使用寿命短、对复杂外形结构尺寸稳定性差、适配性差等缺点，尤其是在实际生产研制过程中，帽型长桁100多具有双曲率变化较大的外形结构特征，因此对工艺盖板的型面精度、型面稳定性及组合定位准确性提出了极高的要求，制备难度大且成本高。

基于此，在一些可选地实施例中，为了使帽型长桁100的压力衰减区的厚度控制，提高帽型长桁100整体的成型质量，请参阅图3至图4，帽型长桁100由以下制备方法制得：

S11、获得外表面与帽型长桁100的内型面匹配的长桁成型工装200，长桁成型工装200对应帽型长桁100的开口端的两侧分别具有第一阴R角区201，将预浸料铺叠于长桁成型工装200的外表面且两端向外延伸并覆盖第一阴R角区201，层叠期间每间隔2-4层，将层叠后的预浸料进行一次真空压实，形成帽型长桁坯，帽型长桁坯具有位置与第一阴R角区201对应的第二阴R角区101。

需要说明的是，此时虽然第二阴R角区101和第一阴R角区201位置对应，但基于结构特性会使帽型长桁坯在真空热压固化时在第二阴R角区101产生固化压力衰减，导致此时直接进行固化成型的帽型长桁100会在第二阴R角区101的厚度超厚，无法达到厚度均匀的要求。

S12、获得材质为柔性未固化橡胶的增压块303，增压块303具有内表面以及外表面，内表面面向第二阴R角区101，外表面背离第二阴R角区101，内表面的两端分别与外表面的两端连接并形成边缘，增压块303的内表面和外表面分别被一层舒展延伸的第一无孔隔离膜301覆盖，且第一无孔隔离膜301伸出边缘，增压块303和第一无孔隔离膜301共同构成组件，将组件放置于第二阴R角区101真空压实，接着减薄边缘，获得增压块组件300。

由于在帽型长桁坯的表面铺覆了一层可剥布320，因此在利用增压块组件300对帽型长桁坯的第二阴R角区101进行补充增压固化后，移除可剥布320可降低增压块组件300边缘在最终形成的帽型长桁100的表面产生的印痕。

基于增压块303的材质为柔性未固化的橡胶，因此在使用过程中按需灵活铺放，不需提前固化成型，获得能够在真空热压固化时，使帽型长桁坯的第二阴R角区101的厚度均匀的增压块组件300的形状。

可选地，如图4所示，增压块303由以下制备方法获得：以一条柔性未固化丁腈橡胶棒、两片的柔性未固化丁腈橡胶片进行搭接，形成类三角结构。

具体地，请继续参阅图3以及图4，步骤S12包括：

以一条柔性未固化丁腈橡胶棒、两片的柔性未固化丁腈橡胶片进行搭接，形成类三角结构，在各第二阴R角区101分别依次铺设舒展延伸的一层第一无孔隔离膜301、类三角结构以及舒展延伸的另一层第一无孔隔离膜301，两层第一无孔隔离膜301无褶皱覆盖类三角结构的表面，获得样品。

将样品放置于帽型长桁坯的第二阴R角区101，封真空袋进行全真空压实，稳定抽真空30分钟后，在真空袋外使用刮板手工对第二样品进行擀压，对边缘进行重点擀压，将边缘进行圆滑过渡，获得碾压件。

拆除真空袋后，将碾压件取出，在平板400工装上，使用手工刮板对其边缘进行手工擀压，以减薄碾压件的边缘厚度。其中，两次碾压的过程中均保持两层第一无孔隔离膜301舒展延伸，无卷边或破损。

采用边缘碾压的方式，以及两次碾压的过程中均保持两层第一无孔隔离膜301舒展延伸，无卷边或破损的配合，以在利用增压块组件300对帽型长桁坯的第二阴R角区101进行补充增压时，有效降低在最终形成的帽型长桁100的表面产生印痕的风险。

可选地，边缘的厚度小于0.1mm。利用上述边缘合理减薄，可在利用增压块组件300对帽型长桁坯的第二阴R角区101进行补充增压时，进一步降低增压块组件300在最终形成的帽型长桁100的表面产生印痕的风险。

S13、在帽型长桁坯的表面铺叠一层可剥布320，随后增压块组件300放置在第二阴R角区101，内表面与第二阴R角区101贴合，真空热压固化后脱模，去除可剥布320以及增压块组件300，获得帽型长桁100。

增压块组件300无需提前固化，其具有一定的形状保持性能，因此将其与帽型长桁坯一同进罐同步完成自身固化，并且能够对帽型长桁坯的整体均压，从而保证制得的帽型长桁100各处厚度及外形的均匀一致性。

采用可剥布320的设置，可在增压块组件300对帽型长桁坯的第二阴R角区101进行补充增压时，进一步降低增压块组件300在最终形成的帽型长桁100的表面产生印痕的风险。

可选地，在帽型长桁坯的表面铺叠一层可剥布320后，成型工艺还包括：在可剥布320对应边缘的区域分别放置柔性垫片310，随后再将增压块组件300放置在第二阴R角区101，以使每个柔性垫片310分别垫设于可剥布320与对应的边缘之间，柔性垫片310的厚度≤0.1mm。

也即是，在增压块组件300两侧边缘对应的帽型长桁100表面的可剥布320之上增加柔性垫片310，也即是柔性垫片310存在于可剥布320与对应的边缘之间，以进一步降低增压块组件300两侧边缘在长桁表面产生印痕故障的风险，柔性垫片310形式包括但不限于：复材垫片、金属薄片及脱模布等，柔性垫片310厚度若大于0.1mm，无法降低或避免印痕故障。

S2、请参阅图5，将R角空腔区域105帽型长桁100的开口朝上，利用平板400覆盖开口，平板400与帽型长桁100之间形成与腔体相同的预设腔500，腔体在帽型长桁100与平板400的连接处具有截面呈楔形的两个R角空腔区域105。

其中，为了便于观察后续胶条140填充状态，可选地，平板400为透明质地。

可选地，R角空腔区域105的开放端的高度为0.5-2mm，尺寸大小与共胶接工艺产生的溢胶尺寸相当。

需要说明的是，实际的制备过程中，R角空腔区域105的尺寸可能大于上述要求，但不管如何，以R角的开放端高度为0.5-2mm的位置作为R角空腔区域105的开放端端面。

S3、预制胶条140。

其中，胶条140的尺寸与各R角空腔区域105内的共胶接时产生的溢胶尺寸相同，胶条140的材质与胶层130相同。

可选地，预制与各R角空腔区域105配合的胶条140的步骤包括：

S31、在R角空腔区域105的开放端设置闭合端面以形成闭合的R角型腔，以R角型腔的轮廓为基准设置胶条140成型工装。

闭合端面为R角空腔区域105的开放端的高度为0.5-2mm的位置。

S32、获得R角型腔的截面面积，以填充胶膜的单层厚度计，获得填充R角型腔所需的胶膜的理论宽度，以理论宽度的102％～105％作为胶膜的实际宽度，将实际宽度的胶膜捻为一圆棒，置于胶条140成型工装中，在真空环境中压实，以形成截面形状与R角型腔匹配的胶条140。

S4、获得与去除各R角空腔区域105后的预设腔500匹配的芯模120。

其中，在芯模120成型过程中，在芯模120成型工装的工作表面粘贴单面带胶脱模布，脱模布对接铺叠，任意相邻的两个单面带胶脱模布的对接拼缝的宽度小于1mm，从而制备获得负差尺寸的芯模120。

S5、在平板400辅助下，将胶条140嵌设于如图5所示的对应的R角空腔区域105后，去除平板400，请参阅图6，将芯模120使用第二无孔隔离膜包覆后放置于预设腔500内，形成第一组件。

可选地，将胶条140嵌设于对应的R角空腔区域105时，使胶条140在R角空腔区域105内填充紧实，无孔隙松动。芯模120的内部用于放置内层真空封袋层，有利于后续S6中高温固化时内外压力相同。

S6、将第一组件翻转，利用蒙皮110覆盖开口后封入真空袋，然后进热压罐高温固化，使胶条140融化且与长桁和蒙皮110共胶接产生的胶层一体成型并填充于各R角空腔区域105，脱模，此时帽型长桁加筋壁板10的结构如图2所示。

需要说明的是，由于在共胶接的步骤之前采用胶条填充了各R角空腔区域105，因此进热压罐高温固化时，此时胶层不会在R角空腔区域105溢胶，此时胶条140融化填充各R角空腔区域105，且胶条140与未设置胶条140时直接共胶接时胶层在各R角空腔区域105内的溢胶大小尺寸相同，也即是，本申请最终获得的无捻条帽型长桁加筋壁板10在纤维分布均匀，无纤维屈曲褶皱变形，厚度均匀的前提下，其剖面结构与未设置胶条140时直接共胶接的最终产品结构相同。

需注意的是，翻转时应当手扶芯模120，避免芯模120和胶条140脱落。

以下结合实施例对本申请的无捻条帽型长桁加筋壁板10的成型工艺作进一步的详细描述。

实施例1

步骤如下：

(1)帽型长桁垂直高度100mm，阳R角半径5mm，阴R角半径6mm，以帽型长桁的内型面为基准制造长桁成型工装，长桁成型工装的表面刻出零件的净边缘线及25mm余量线，长桁成型工装对应帽型长桁的开口端的两侧外表面分别具有第一阴R角区，在长桁成型工装上完成用于制备帽型长桁的预浸料铺叠工序，每间隔3层进行全真空压实一次，形成帽型长桁坯，帽型长桁坯具有位置与第一阴R角区对应的第二阴R角区。

(2)在平板工装上铺放一片第一无孔隔离膜，取一条条带状未固化丁腈橡胶手工捻成圆条状，置于第一无孔隔离膜中间，另取两片片状的未固化丁腈橡胶，在中间1/2位置进行搭接，并将搭接区域放置在已捻成的圆条上以形成呈类三角形堆叠的增压块，使用另一片第一无孔隔离膜覆盖增压块，两片第一无孔隔离膜分别伸出边缘且两片第一无孔隔离膜均没有卷曲或褶皱，增压块和两片第一无孔隔离膜共同形成增压块组件。

(3)将增压块组件对准帽型长桁坯的第二阴R角区域的根部放置，封真空袋进行全真空压实，稳定抽真空30分钟后，在真空袋外使用刮板手工对增压块组件进行擀压，对增压块的边缘进行重点擀压，将边缘进行圆滑过渡且厚度≤0.1mm。

(4)拆除真空袋后，将增压块组件取出，在平板工装上，使用手工刮板对增压块组件边缘进行手工擀压。

(5)在帽型长桁坯的表面铺叠一层可剥布，将步骤(4)制得的增压块组件放置在帽型长桁坯的第二阴R角区域内，封真空袋，进热压罐进行高温高压固化，脱模，去除可剥布以及增压块组件，获得帽型长桁。

(6)使用三维软件提取帽型长桁与平板配合区域的尖端R角的空腔形状，在R角开放端选取的闭合高度为1.5mm的空腔作为R角型腔，依据闭合后的R角型腔的外形为基准制造胶条成型工装。

(7)使用三维软件提取计算R角型腔的面积，除以选定填充胶膜的单层名义厚度0.2mm，计算出拟填充胶膜的理论宽度，填充的胶膜的实际宽度为理论胶膜填充宽度的102％，依据计算结果裁剪实际宽度的胶膜后，将其手工捻成一个圆棒，置于胶条成型工装中，上表面盖上刚性盖板，封真空袋进行全真空压实，压实后，目视检查预成型胶条，并裁剪修切两端，实际使用的胶条在长度方向上对接连接。

(8)以去除R角型腔后的帽型长桁的内型面为基准，制造帽型长桁的芯模成型工装，刻出零件的净边缘模线，在此工装的工作面铺叠单层单面带胶脱模布，要求对接铺叠，对接拼缝小于1mm，制造负差尺寸的芯模。

(9)共胶接组合过程中，将帽型长桁已完成固化的长桁胶接区清理干净，胶接区向上，使用卡钳将平直的透明塑料板与帽型长桁的胶接平板区夹紧，使用小镊子将胶条按匹配外形填充在R角空腔区域。

(10)将芯模使用第一无孔隔离膜包覆后，按匹配外形放置在已完成固化的帽型长桁的型腔内，要求轴向两端对齐，芯模与帽型长桁曲率变化一致，将帽型长桁与芯模一同反转，依据激光投影定位线定位在湿蒙皮上，定位公差±2.5mm，完成真空封袋，进热压罐完成固化，使胶条融化且与芯模产生的溢胶一体成型并填充于各R角空腔区域，脱模，获得帽型捻条设计共胶接长桁壁板。

如图7所示，蒙皮的铺层结构断面显示，在框线区域内，在蒙皮铺层用于和帽型长桁配合的尖端R角区域内的蒙皮铺层光顺平滑，无变形。

也即是上述实施例制造的无捻条帽型长桁加筋壁板，帽型长桁纤维分布均匀，无纤维屈曲褶皱变形，厚度均匀且偏差小。

重复实施例1三次，获得无捻条帽型长桁加筋壁板分别作为工件03A、04A以及05A，其中，帽型长桁具有两个第二阴R角区域，测量面R①和R④分别是指两个第二阴R角区域的外表面，限定沿帽型长桁的延伸方向的两端粉分别为前端和后端，距前端距离是指沿帽型长桁的延伸方向的预设位置与前端之间的预设距离，然后测定位于各预设距离处的帽型长桁的厚度。结果如表1所示，其中标准厚度值为2.99mm，且允许偏差±10％。

表1测定结果

根据表1可以看出，实施例1制备的无捻条帽型长桁加筋壁板的位于第二阴R角区域的各处厚度均匀，且符合相关要求。

对比例1

(1)帽型长桁垂直高度100mm，阳R角半径5mm，阴R角半径6mm，以帽型长桁的内型面为基准制造长桁成型工装，长桁成型工装的表面刻出零件的净边缘线及25mm余量线，长桁成型工装对应帽型长桁的开口端的两侧外表面分别具有第一阴R角区，在长桁成型工装上完成用于制备帽型长桁的预浸料铺叠工序，每间隔3层进行全真空压实一次，形成帽型长桁坯，帽型长桁坯具有位置与第一阴R角区对应的第二阴R角区，第二阴R角区铺叠到位，擀压密实。

(2)将帽型长桁坯按热压罐标准工艺，铺放工艺辅助材料后，封真空袋，进热压罐高温高压固化，获得帽型长桁。

(3)将第一无孔隔离膜、透气毡及筒状真空袋按反向封袋顺序铺放在预制的泡沫型材上，将封袋材料及泡沫型材一同放置在已固化的帽型长桁的型腔内。

(4)将帽型长桁及内部填充物一同反转，并按激光投影仪投影的定位基准线，放置在已铺叠好的未固化的蒙皮上，抽出内部的泡沫型材，与外部壁板真空袋连通封袋，进热压罐高温高压固化。

如图8所示，蒙皮的铺层结构断面显示，在框线区域内，蒙皮铺层用于和帽型长桁配合的尖端R角区域内的蒙皮铺层出现明显的面外屈曲、褶皱。

也即是，对比例1中，因未对帽型长桁的第二阴R角区域进行压力补偿，导致帽型长桁的层间发生大量树脂迁移，造成第二阴R角区域厚度超出理论厚度15％，不满足±10％的验收要求；共胶接零件内部，因隔离膜、透气毡及真空袋层叠分布，局部范围内，工艺辅材的变形能力有限，无法对位于胶接配合区的长桁和蒙皮配合的尖端R角进行良好的贴合，导致内部出现空腔，高温固化过程中，在树脂静压差的驱动下发生层间树脂流动，从而引发层间褶皱，褶皱宽高比不满足L/D＞20的验收条件。

对比例2

(1)帽型长桁垂直高度100mm，阳R角半径5mm，阴R角半径6mm，以帽型长桁的内型面为基准制造长桁成型工装，长桁成型工装的表面刻出零件的净边缘线及25mm余量线，长桁成型工装对应帽型长桁的开口端的两侧外表面分别具有第一阴R角区，在长桁成型工装上完成用于制备帽型长桁的预浸料铺叠工序，每间隔3层进行全真空压实一次，形成帽型长桁坯，帽型长桁坯具有位置与第一阴R角区对应的第二阴R角区，第二阴R角区铺叠到位，擀压密实。

(2)以帽型长桁的外型面为基准，制造长桁工艺盖板工装，使用未硫化橡胶片及碳纤维预浸料制造复合结构工艺盖板。

(3)将预制的工艺盖板置于铺叠完成后的帽型长桁坯的外表面上，封真空袋，进热压罐高温高压固化，获得帽型长桁。

(4)以帽型长桁的内型面为基准，制造帽型长桁的芯模成型工装，使用未硫化橡胶片及碳纤维预浸料制造复合结构芯模。

(5)将复合结构芯模按匹配外形放置在已完成固化的帽型长桁的型腔内，要求轴向两端对齐，芯模与帽型长桁曲率变化一致，将帽型长桁与芯模一同反转，依据激光投影定位线定位在湿蒙皮上，定位公差±2.5mm，完成真空封袋，进热压罐完成固化。

对比例2中，帽型长桁坯成型过程中，因橡胶材料固有特性，经历多次高低温循环后，工艺盖板整体发生不可逆收缩变形，而航空结构零部件因气动外形面要求一般均为双曲率变化外形，帽型长桁坯工艺盖板与帽型长桁坯的外形匹配精度直接影响帽型长桁坯的成型质量，工艺盖板使用寿命较短，且在实际实施过程中，运输、存放、有效性判断等过程管控难度较大；共胶接零件内部，因芯模填充承压，内部工艺质量良好，但是在胶接配合区的长桁和蒙皮配合区域的尖端R角，该处结构特征不仅对芯模具有吸附及胶液填充，楔形结构还产生了机械挤压，相对应的，芯模边缘尖端的机械强度正比例降低，芯模脱模过程，尖端区域碎裂、遗留、外来物夹杂风险十分凸显。

综上，本申请无捻条帽型长桁加筋壁板的制备工艺操作简单，成本低，利用上述制备工艺的改变，制得成型质量高的无捻条帽型长桁加筋壁板结构，制得的无捻条帽型长桁加筋壁板结构的纤维分布均匀，无纤维屈曲褶皱变形，厚度均匀。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无捻条帽型长桁加筋壁板的成型工艺，其特征在于，所述帽型长桁加筋壁板包括：帽型长桁以及蒙皮，所述蒙皮封闭所述帽型长桁的开口并共同形成腔体，所述腔体在所述帽型长桁与所述蒙皮的连接处具有截面呈楔形的两个R角空腔区域，所述帽型长桁与所述蒙皮共胶接连接且形成胶层，各所述R角空腔区域内被共胶接时产生的溢胶填充；

所述成型工艺包括以下步骤：

将R角空腔区域帽型长桁的所述开口朝上，利用平板覆盖所述开口，所述平板与所述帽型长桁之间形成与所述腔体相同的预设腔，所述腔体在所述帽型长桁与所述平板的连接处具有截面呈楔形的两个所述R角空腔区域；

预制胶条，所述胶条的尺寸与各所述R角空腔区域内的共胶接时产生的溢胶尺寸相同，所述胶条的材质与所述胶层相同；

获得与去除各所述R角空腔区域后的所述预设腔匹配的芯模；

将所述胶条嵌设于对应的所述R角空腔区域后，去除所述平板，将所述芯模使用第一无孔隔离膜包覆后放置于所述预设腔内，形成第一组件；

将所述第一组件翻转，利用所述蒙皮覆盖所述开口后封入真空袋，进热压罐高温固化，使胶条融化且与所述长桁和所述蒙皮共胶接时的所述胶层一体成型并填充于各R角空腔区域。

2.根据权利要求1所述的成型工艺，其特征在于，所述平板为透明质地。

3.根据权利要求1所述的成型工艺，其特征在于，所述R角空腔区域的开放端的高度为0.5-2mm。

4.根据权利要求3所述的成型工艺，其特征在于，所述预制与各所述R角空腔区域配合的胶条的步骤包括：

在所述R角空腔区域的开放端设置闭合端面以形成闭合的R角型腔，以所述R角型腔的轮廓为基准设置胶条成型工装；

获得所述R角型腔的截面面积，以填充胶膜的单层厚度计，获得填充所述R角型腔所需的所述胶膜的理论宽度，以所述理论宽度的102％～105％作为所述胶膜的实际宽度，将实际宽度的所述胶膜捻为一圆棒，置于所述胶条成型工装中，在真空环境中压实，以形成截面形状与所述R角型腔匹配的所述胶条。

5.根据权利要求4所述的成型工艺，其特征在于，将所述胶条嵌设于对应的所述R角空腔区域时，使所述胶条在所述R角空腔区域内填充紧实，无孔隙松动。

6.根据权利要求1所述的成型工艺，其特征在于，所述帽型长桁的数量为一个或多个，多个所述帽型长桁间隔布置于所述蒙皮，所述芯模的数量与所述帽型长桁一一对应。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的成型工艺，其特征在于，所述帽型长桁由以下制备方法制得：

获得外表面与所述帽型长桁的内型面匹配的长桁成型工装，所述长桁成型工装对应所述帽型长桁的开口端的两侧外表面分别具有第一阴R角区，将预浸料铺叠于所述长桁成型工装的外表面且两端向外延伸并覆盖所述第一阴R角区，层叠期间每间隔2-4层，将层叠后的所述预浸料进行一次真空压实，形成帽型长桁坯，所述帽型长桁坯具有位置与所述第一阴R角区对应的第二阴R角区；

获得材质为柔性未固化橡胶的增压块，所述增压块具有内表面以及外表面，所述内表面面向所述第二阴R角区，所述外表面背离所述第二阴R角区，所述内表面的两端分别与所述外表面的两端连接并形成边缘，所述增压块的内表面和外表面分别被一层舒展延伸的第一无孔隔离膜覆盖，且所述第一无孔隔离膜伸出所述边缘，所述增压块和所述第一无孔隔离膜共同构成组件，将所述组件放置于所述第二阴R角区真空压实，接着减薄所述边缘，获得增压块组件；

在所述帽型长桁坯的表面铺叠一层可剥布，随后所述增压块组件继续放置在所述第二阴R角区，所述内表面与所述第二阴R角区贴合，真空热压固化后脱模，去除所述可剥布以及所述增压块组件，获得所述帽型长桁。

8.根据权利要求7所述的成型工艺，其特征在于，所述边缘的厚度≤0.1mm。

9.根据权利要求7所述的成型工艺，其特征在于，在所述帽型长桁坯的表面铺叠一层所述可剥布后，所述成型工艺还包括：在所述可剥布对应所述边缘的区域分别放置柔性垫片，随后再将所述增压块组件放置在所述第二阴R角区，以使每个所述柔性垫片分别垫设于所述可剥布与对应的所述边缘之间，所述柔性垫片的厚度≤0.1mm。

10.根据权利要求8所述的成型工艺，其特征在于，所述增压块由以下制备方法获得：

以一条柔性未固化丁腈橡胶棒、两片的柔性未固化丁腈橡胶片进行搭接，形成类三角结构。