CN117698169A - 树脂基复合材料航空挂架梁及成型方法、模具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及高分子复合材料成型技术领域，具体涉及一种树脂基复合材料航空挂架梁及成型方法、模具。挂架梁包括加厚部以及与加厚部相邻的非加厚部，加厚部的厚度大于非加厚部的厚度，加厚部的外表面与非加厚部的外表面平齐，方法包括：将加厚预浸块固定于凹陷部内；在成型面和加厚预浸块的第一表面上随形铺设多层第一预浸料；通过真空热压成型方式成型挂架梁；其中，模型本体为膨胀材料，模型本体在真空热压成型过程中进行膨胀以成型加厚部，加厚部的内表面到轴线的距离大于等于模型本体在非膨胀状态时成型面到轴线的距离；在完成真空热压成型后，将温度降低至预定温度并保持预定时长后泄压并进行脱模，获得挂架梁。

Description

树脂基复合材料航空挂架梁及成型方法、模具

技术领域

本申请一般涉及高分子复合材料成型技术领域，具体涉及一种树脂基复合材料航空挂架梁及成型方法、模具。

背景技术

航空挂架可以应用于大型航空设备，其主要功能就是与飞机连接，并携带各种机载武器，是飞机与武器相连接的关键，具有控制武器的功能，对航空挂架的性能提出了更高的强度等机械性能要求，不仅要求挂架可以满足导弹携带、激活、发射的要求，还要保证机载产品的气动外形。

然而，常规的复合材料产品无法满足挂架的质量需求，尤其在需要与机载武器连接的关键位置，对于挂架的力学性能需求更加突出。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种树脂基复合材料航空挂架梁及成型方法、模具，通过提高挂架梁的性能，尤其提高连接位置处的力学性能，同时提高了产品的工艺质量，且工艺简单，有利于提高生产效率。

第一方面，本申请提供了一种树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，所述挂架梁包括多个梁部，多个所述梁部围绕形成空腔，所述空腔沿轴线的方向延伸，至少一个所述梁部包括加厚部以及与所述加厚部相邻的非加厚部，所述加厚部的延伸方向与所述轴线垂直，所述梁部包括相对设置的内表面和外表面，所述加厚部的厚度大于所述非加厚部的厚度，所述加厚部的内表面相对于所述非加厚部的内表面向靠近所述轴线一侧凸出，所述加厚部的外表面与所述非加厚部的外表面平齐，所述方法包括：

提供模型本体，所述模型本体的表面包括用于成型所述加厚部的凹陷部以及位于所述凹陷部两侧的成型面，所述成型面用于成型所述非加厚部；

提供预成型的加厚预浸块，所述加厚预浸块的形状与所述凹陷部的形状相适配，所述加厚预浸块用于成型所述加厚部；

将所述加厚预浸块固定于所述凹陷部内，所述加厚预浸块在远离所述轴线一侧的表面与所述成型面的形状相适配；

在所述成型面和所述加厚预浸块的第一表面上随形铺设多层第一预浸料；

通过真空热压成型方式成型所述挂架梁；其中，所述模型本体为膨胀材料，所述模型本体在真空热压成型过程中进行膨胀以成型所述加厚部，所述加厚部的内表面到所述轴线的最小距离大于等于所述模型本体在非膨胀状态时所述成型面到所述轴线的最大距离；

在完成真空热压成型后，将温度降低至预定温度并保持预定时长后泄压并进行脱模，获得所述挂架梁。

可选地，所述方法还包括：

在将所述加厚预浸块固定于所述凹陷部内之前，在所述模型本体的表面上随形铺设至少一层第一预浸料，至少一层所述第一预浸料自所述成型面延伸至所述凹陷部；所述加厚预浸块固定在所述至少一层第一预浸料的表面；

其中，所述凹陷部的深度等于所述至少一层第一预浸料的厚度与所述加厚预浸块的厚度和。

可选地，所述凹陷部内设置有第一辅助推块，所述第一辅助推块的形状与所述凹陷部的形状相适配，所述第一辅助推块与所述凹陷部的表面抵紧接触，所述第一辅助推块为非膨胀材料，所述第一辅助推块的厚度小于所述凹陷部的深度；

所述第一辅助推块包括远离所述轴线的第一表面，所述加厚预浸块固定在所述凹陷部内并与所述第一表面接触；

所述模型本体在膨胀状态时的膨胀量大于等于所述凹陷部的深度与所述第一辅助推块的厚度差。

可选地，所述凹陷部内设置有第二辅助推块，所述第二辅助推块的形状与所述凹陷部的形状相适配，所述第二辅助推块与所述凹陷部的表面抵紧接触，所述第二辅助推块为膨胀材料，所述第二辅助推块的膨胀系数小于所述模型本体的膨胀系数；

所述第二辅助推块在非膨胀状态时，所述第二辅助推块的厚度小于所述凹陷部的深度；所述第二辅助推块包括远离所述轴线的第二表面，所述加厚预浸块固定在所述凹陷部内并与所述第二表面接触；

所述模型本体在膨胀状态时的膨胀量与所述第二辅助推块在膨胀桩体时的膨胀量之和大于等于所述凹陷部的深度与所述第二辅助推块的厚度差。

可选地，所述挂架梁包括连续设置的第一梁部、第二梁部、第三梁部和第四梁部，所述第一梁部与所述第二梁部垂直设置，所述第一梁部和所述第三梁部相对设置，所述第一梁部和所述第三梁部上均设置有所述加厚部，所述加厚部的两端分别与所述第二梁部和第四梁部相接；

所述模型本体包括用于成型所述第一梁部内表面的第一侧壁、用于成型所述第二梁部内表面的第二侧壁、用于成型所述第三梁部内表面的第三侧壁、用于成型所述第四梁部内表面的第四侧壁。

可选地，所述加厚部在远离所述轴线一侧表面与所述梁部的内表面形状相适配，在沿靠近所述加厚部的内表面方向上所述加厚部的宽度逐渐递增；

所述凹陷部的形状与所述加厚部的形状相适配，在沿所述轴线靠近所述成型面的方向上所述凹陷部的宽度逐渐递增。

可选地，所述加厚预浸块在平行于所述轴线方向上的截面形状为梯形，所述梯形在靠近所述加厚预浸块的内表面一侧的第一边长大于远离所述加厚预浸块的内表面一侧的第二边长；

所述加厚预浸块的成型方法包括：

提供加厚预浸料，在所述加厚预浸料靠近所述加厚预浸块的内表面的一侧设置至少一层未硫化橡胶层以及在远离所述加厚预浸块的内表面一侧设置至少一层未硫化橡胶层，所述未硫化橡胶层分别与所述第一预浸料接触；所述未硫化橡胶层用于在真空热压成型过程中硫化成型。

可选地，所述方法还包括：

提供辅助成型组件，所述辅助成型组件包括均压框和定型框，所述定型框包括多个定型板，所述定型框围合设置于所述模型本体的周围，所述定型框用于成型所述挂架梁的外表面；

所述均压框包括多个均压板以及设置在多个所述均压板上的多个加压螺栓，所述均压框围合设置于所述模型本体与所述定型框之间，所述定型板与所述加压螺栓抵紧接触；

所述辅助成型组件上设置有至少一个抽气孔，通过所述抽气孔对定型框和所述模型本体进行抽真空，以通过真空热压成型方式成型所述挂架梁。

第二方面，本申请提供了一种树脂基复合材料航空挂架梁的成型模具，应用于如以上任一所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，所述模具包括模型本体，所述模型本体的表面包括凹陷部以及位于所述凹陷部两侧的成型面，所述成型面用于成型所述非加厚部；所述凹陷部用于固定所述加厚预浸块以成型所述加厚部，所述加厚预浸块在远离所述轴线一侧的表面与所述成型面的形状相适配；

所述模型本体为膨胀材料，所述模型本体在真空热压成型过程中进行膨胀以成型所述加厚部，所述加厚部的内表面到所述轴线的最小距离大于等于所述模型本体在非膨胀状态时所述成型面到所述轴线的最大距离，以实现在完成真空热压成型后，将温度降低至预定温度并保持预定时长后泄压并进行脱模，获得所述挂架梁。

第三方面，本申请提供了一种树脂基复合材料航空挂架梁，采用如以上任一所述树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法制备形成。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请实施例提供的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，实现复合材料产品的加工，保证加厚部的连接强度，提高加厚部的力学性能，通过梁部与加厚部的一体式成型方式，提高挂架梁的成型质量，操作简单，易于实现。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请的实施例提供的一种树脂基复合材料航空挂架梁的结构示意图；

图2为本申请的实施例提供的一种树脂基复合材料航空挂架梁的去除部分结构后的示意图；

图3为本申请的实施例提供的一种树脂基复合材料航空挂架梁的成型模具的示意图；

图4为本申请的实施例提供的一种树脂基复合材料航空挂架梁的成型原理的示意图；其中，（I）中所示为模型本体在初始尺寸时的状态，（II）所示为模型本体在脱模时的状态；（III）所示为模型本体在脱模时的状态；

图5为本申请的实施例提供的另一种树脂基复合材料航空挂架梁的成型原理的示意图；其中，（I）中所示为模型本体在初始尺寸时的状态，（II）所示为模型本体在脱模时的状态；（III）所示为模型本体在脱模时的状态；

图6为本申请的实施例提供的又一种树脂基复合材料航空挂架梁的成型原理的示意图；其中，（I）中所示为模型本体在初始尺寸时的状态，（II）所示为模型本体在脱模时的状态；（III）所示为模型本体在脱模时的状态；

图7为本申请的实施例提供的一种加厚预浸块的结构示意图；

图8为本申请的实施例提供的一种加厚预浸块的铺设方式的示意图。

图中：

100、挂架梁；200、模型本体；

110、梁部；120、空腔；130、加厚部；140、非加厚部；150、第一预浸料；160、加厚预浸块；170、第二预浸料；180、未硫化橡胶层；111、第一梁部；112、第二梁部；113、第三梁部；114、第四梁部；

151、第一预浸层；152、第二预浸层；

210、凹陷部；220、第一辅助推块；230、第二辅助推块；240、第一表面；250、第二表面；

310、均压框；320、定型框；311、第一定型板；312、第二定型板；313、第三定型板；314、第四定型板；315、第五定型板；316、第六定型板；317、盖板；318、凸台；321、均压板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请详见图1-2，本申请提供了一种树脂基复合材料航空挂架梁100，所述挂架梁100包括多个梁部110，多个所述梁部110围绕形成空腔120，所述空腔120沿轴线的方向延伸，至少一个所述梁部110包括加厚部130以及与所述加厚部130相邻的非加厚部140，所述加厚部130的延伸方向与所述轴线垂直，所述梁部110包括相对设置的内表面和外表面，所述加厚部130的厚度大于所述非加厚部140的厚度，所述加厚部130的内表面相对于所述非加厚部140的内表面向靠近所述轴线一侧凸出，所述加厚部130的外表面与所述非加厚部140的外表面平齐。

在本申请的各个实施例中，定义所述空腔120的轴线沿第一方向延伸，所述梁部110关于所述轴线对称设置，且沿所述第一方向具有一定的长度。本申请实施例中并不限制所述挂架梁100的截面形状，本申请实施例中所述挂架梁100在沿垂直于所述轴线方向上的截面形状可以为圆形、方形或者其他多边形，在不同实施例中根据需要进行设置，本申请实施例中以所述挂架梁100的截面形状为方形为例进行示例性描述。

所述挂架梁100包括连续设置的第一梁部111、第二梁部112、第三梁部113和第四梁部114，所述第一梁部111与所述第二梁部112垂直设置，所述第一梁部111和所述第三梁部113相对设置，所述第一梁部111和所述第三梁部113上均设置有所述加厚部130，所述加厚部130的两端分别与所述第二梁部112和第四梁部114相接。

本申请实施例中定义所述第一梁部111和所述第三梁部113位于所述轴线沿第二方向上的两侧，所述加厚部130在沿第二方向上具有一定的厚度，所述加厚部130沿第三方向延伸，所述加厚部130在沿第三方向上具有一定的高度。第一方向、第二方向、第三方向两两垂直。

本申请实施例中定义所述挂架梁100包括靠近所述空腔120一侧的内表面以及与内表面相对的外表面。所述加厚部130设置在所述梁部110的内表面的一侧，并向远离所述外表面的方向凸出。

在本申请的一些实施例中，所述梁部110作为部分武器的承载面，为了方便武器等工件的安装，所述梁部110的连接部位需要选用沉头螺栓，为了保证力学性能，航空设备的机载产品的沉头部位需要进行局部加强，且需要达到一定厚度。本申请实施例中，通过设置在梁部110上用于设置沉头螺栓的位置设置有加厚部130，该加厚部130向空腔120一侧凸出且挂架梁100的外表面平齐，以满足承载等要求，提高梁部110的力学性能。

需要说明的是，本申请实施例中并不限制所述加厚部130的设置位置、数量等。所述加厚部130还可以设置在所述第二梁部112或第四梁部114上。所述加厚部130可以在沿第一方向上布置一个或多个，在不同实施例中根据需要进行设置。在本申请实施例中并不限制所述加厚部130在沿平行于所述轴线方向上的截面形状，所述加厚部130的截面形状可以为圆形、方形、梯形等，在不同实施例中根据需要进行设置。本申请实施例中所述加厚部130的截面形状优选设置为梯形。

可选地，所述加厚部130在远离所述轴线一侧表面与所述梁部110的内表面形状相适配，在沿靠近所述加厚部130的内表面方向上所述加厚部130的宽度逐渐递增。

需要说明的是，本申请实施例中，树脂基复合材料采用的是预浸料，所述预浸料包括基体和浸润在基体上的高分子材料，基体可以是玻璃纤维布或碳纤维布，高分子材料可以是各种塑料树脂等，本申请的实施例对此不做具体限定。

本申请实施例中用于成型所述挂架梁100的预浸料的总层数可以为50~80层等，以实现挂架梁100。在本实施例中，每次预压时铺设的预浸料层数可以为预设层数，预设层数根据实际加工需求确定，可以是二层、三层、四层或五层等，本申请的实施例对此不做具体限定。

另外，本申请实施例的各个实施例中，所述挂架梁100上各个位置处采用的预浸料的材料可以相同也可以不同，例如，以下实施例中第一预浸料150和第二预浸料170的材料可以相同或者不同，本申请对此并不限制，在不同实施例中根据需要进行设置。

为了方便所述树脂基复合材料航空挂架梁100的一体式成型，如图3-4所示，本申请实施例中提供了一种树脂基复合材料航空挂架梁100的成型模具以及成型方法。

所述方法包括：

S100、提供模型本体200，所述模型本体200的表面用于成型所述挂架梁100的内表面，所述模型本体200的表面形状与所述挂架梁100的内表面形状相适配，所述模型本体200的表面包括用于成型所述加厚部130的凹陷部210以及位于所述凹陷部210两侧的成型面，所述成型面用于成型所述非加厚部140。

所述模型本体200包括用于成型所述第一梁部111内表面的第一侧壁、用于成型所述第二梁部112内表面的第二侧壁、用于成型所述第三梁部113内表面的第三侧壁、用于成型所述第四梁部114内表面的第四侧壁。

所述凹陷部210的形状与所述加厚部130的形状相适配，在沿所述轴线靠近所述成型面的方向上所述凹陷部210的宽度逐渐递增。在本实施例中，所述凹陷部210在沿垂直于所述轴线方向上的截面形状为梯形。

在本申请实施例中，若所述模型本体200为非膨胀材料，则形成的加厚部130的尺寸与所述凹陷部210的尺寸一致，即，所述加厚部130的内表面到所述轴线的最小距离小于所述成型面到所述轴线的最大距离，由于尺寸的限制，形成的航空挂架梁100无法从模型本体200上进行脱模。

所述模型本体200为膨胀材料，所述模型本体200在真空热压成型过程中进行膨胀以成型所述加厚部130，所述加厚部130的内表面到所述轴线的最小距离大于等于所述模型本体200在非膨胀状态时所述成型面到所述轴线的最大距离。

其中，所述模型本体200为膨胀材料，所述模型本体200具有初始尺寸和膨胀尺寸，所述模型本体200的膨胀尺寸与初始尺寸的差值大于等于所述加厚预浸块160的厚度。所述加厚部130的内表面到所述轴线的最小距离大于等于所述模型本体200在非膨胀状态时所述成型面到所述轴线的最大距离，可以使得待冷却后所述模型本体200恢复至初始尺寸并将成型后的所述航空挂架梁100自所述模型本体200上脱模。

如图4所示，其中图4（I）中所示为模型本体200在初始尺寸时的状态，图4（II）中所示为模型本体200在膨胀尺寸时的状态，图4中（III）所示为模型本体200在脱模时的状态。

本申请实施例中，采用膨胀材料的模型本体200在真空热压成型过程中受热膨胀，并带动模型本体200上的预浸料进行挤压并向靠近远离轴线方向膨胀，预浸料的热膨胀系数远大于金属材料的模型本体200的膨胀系数，预浸料在真空热压成型过程中同时向远离轴向方向膨胀；通过采用膨胀材料的模型本体200可以提高对预浸料的热压效果，模型本体200的整体结构采用膨胀材料，可以保证模型本体200的整体受热均匀性，提高热压效果，进而提高航空挂架梁100的成型质量。

需要说明的是，在本实施例中，所述凹陷部210在沿第一方向上的最小宽度大于所述凹陷部210沿第二方向上的深度，通过增大凹陷部210的宽度，可以减少模型本体200在沿轴线方向上的膨胀，提高加厚部130沿第一方向上的宽度。

本申请实施例中，所述膨胀材料可以为铁、铝、铜、铝、镍、钴中的一种或多种，膨胀材料可以采用现有技术中的多种不同合金。本申请实施例中，所述非膨胀材料可以为不锈钢材料，或者铁、钛、钢、铬、钛中的一种或多种，非膨胀材料可以采用现有技术中的多种不同合金。本申请对此并不限制，在不同实施例中根据需要进行设置。

本申请实施例中，在设计模型本体200的尺寸时，一般是根据挂架梁100零件的数模来设计模具模面，再依照计算对模具整体施加一定的缩放比例得到最终的模具模型。

步骤 1) 在有限元仿真软件中进行真空热压成型仿真，计算得到真空热压成型零件。

步骤 2) 采用零件材料的热膨胀性能，对步骤 1) 得到的热压成型零件单独进行热膨胀仿真。

步骤 3) 将步骤 2) 得到的热膨胀后的零件的外轮廓导出，依据该导出结果，在三维建模软件中设计模型本体200的模面以及对应的模具三维整体模型。

步骤 4) 采用模具材料的热膨胀性能，对步骤 3) 设计得到的高温下的模型本体200在有限元仿真软件中进行降温收缩仿真，得到最终模具。该模具设计方法大大提高了热压成型零件的成形精度。

为了提高加厚部130的成型效果，本申请实施例中还提供了一种成型模具，具体地：

如图5所示，在本申请的一个实施例中，所述凹陷部210内设置有第一辅助推块220，所述第一辅助推块220的形状与所述凹陷部210的形状相适配，所述第一辅助推块220与所述凹陷部210的表面抵紧接触，所述第一辅助推块220为非膨胀材料，所述第一辅助推块220的厚度小于所述凹陷部210的深度；

所述第一辅助推块220包括远离所述轴线的第一表面240，所述加厚预浸块160固定在所述凹陷部210内并与所述第一表面240接触；

所述模型本体200在膨胀状态时的膨胀量大于等于所述凹陷部210的深度与所述第一辅助推块220的厚度差。

如图5所示，其中图5（I）中所示为模型本体200在初始尺寸时的状态，图5（II）中所示为模型本体200在膨胀尺寸时的状态，图5中（III）所示为模型本体200在脱模时的状态。

本申请实施例中，通过在凹陷部210内设置第一辅助推块220，一方面采用非膨胀材料，可以在模型本体200进行膨胀时带动第一辅助推块220向远离轴线方向运动，进而推动加厚预浸块160向远离轴线方向运动，通过非膨胀材料的第一辅助推块220限定加厚预浸块160的内表面，提高加厚部130的成型质量。

另外一方面，采用非膨胀材料的第一辅助推块220，还可以限制模型本体200在凹陷部210区域沿轴向方向的膨胀，本申请实施例中，所述模型本体200沿轴向方向上的两端通过定型框320和均压框310进行限位，可以限制模型本体200沿轴线方向上的膨胀，通过第一辅助推块220与凹陷部210沿轴线方向上的两侧表面进行接触，也可以起到限制凹陷部210沿轴向方向上的尺寸压缩，提高加厚部130的成型质量。

在本申请的另一个实施例中，所述凹陷部210内设置有第二辅助推块230，所述第二辅助推块230的形状与所述凹陷部210的形状相适配，所述第二辅助推块230与所述凹陷部210的表面抵紧接触，所述第二辅助推块230为膨胀材料，所述第二辅助推块230的膨胀系数小于所述模型本体200的膨胀系数；

所述第二辅助推块230在非膨胀状态时，所述第二辅助推块230的厚度小于所述凹陷部210的深度；所述第二辅助推块230包括远离所述轴线的第二表面250，所述加厚预浸块160固定在所述凹陷部210内并与所述第二表面250接触；

所述模型本体200在膨胀状态时的膨胀量与所述第二辅助推块230在膨胀桩体时的膨胀量之和大于等于所述凹陷部210的深度与所述第二辅助推块230的厚度差。

如图6所示，其中图6（I）中所示为模型本体200在初始尺寸时的状态，图6（II）中所示为模型本体200在膨胀尺寸时的状态，图6中（III）所示为模型本体200在脱模时的状态。

在本申请实施例中，通过在凹陷部210内设置第二辅助推块230，一方面采用膨胀材料，进一步提高凹陷部210内加厚预浸块160的压缩量，提高加厚预浸块160与第一预浸料之间的接触效果，提高加强筋的成型质量。

另一方面，采用膨胀材料的第二辅助推块230，通过第二辅助推块230沿轴线方向上的横向膨胀，还可以限制模型本体200在凹陷部210区域沿轴向方向的膨胀，本申请实施例中，所述模型本体200沿轴向方向上的两端通过定型框320和均压框310进行限位，可以限制模型本体200沿轴线方向上的膨胀，通过第二辅助推块230与凹陷部210沿轴线方向上的两侧表面进行接触，可以起到限制凹陷部210沿轴向方向上的尺寸压缩，可以在膨胀过程中增加与凹陷部210的接触面积，提高加厚部130的成型质量。

在其他实施例中，还可以采用第一辅助推块220和第二辅助推块230共同限定加厚部130的成型，第一辅助推块220可以设置在第二辅助推块230远离所述轴线的一侧，以提高加厚部130的成型效果。

需要说明的是，本申请实施例中，所述第一辅助推块220和第二辅助推块230的截面形状与所述凹陷部210的截面形状相适配，均可以采用梯形结构，通过采用梯形结构的凹陷部210可以在真空热压成型过程中，模型本体200在热膨胀时带动所述加厚预浸块160沿梯形斜面方向运动，提高凹陷部210的成型质量。所述第一辅助推块220和第二辅助推块230可以采用过盈配合的方式插接在凹陷部210内。

S200、提供预成型的加厚预浸块160，所述加厚预浸块160的形状与所述凹陷部210的形状相适配，所述加厚预浸块160用于成型所述加厚部130。

所述加厚预浸块160的成型方法包括：

S210、提供预成模具，所述预成模块上设置有预成腔，所述预成腔用于铺设层压并成型所述加厚预浸块160。

在本实施例中，所述加厚预浸块160在远离所述轴线一侧表面与所述梁部110的内表面形状相适配，在沿靠近所述加厚预浸块160的内表面（即对应成型后加厚部130的内表面）方向上所述加厚预浸块160的宽度逐渐递增。所述预成腔的形状与所述加厚预浸块160的形状相适配，在本实施例中，所述预成腔与所述加厚预浸块160的截面形状可以为梯形，所述加厚预浸块160的高度、所述预成腔的高度与所述凹陷部210的高度相同。

本申请实施例中，如图7所示，所述加厚预浸块160的材料包括层叠设置的多层第二预浸料170（即以下所述的加厚预浸料），在其他实施例中，所述加厚预浸块160还可以采用其他成型方式，例如通过切削方式形成截面形状为梯形的加厚预浸块160。

可选地，所述加厚预浸块160在平行于所述轴线方向上的截面形状为梯形，所述梯形在靠近所述加厚预浸块160的内表面一侧的第一边长大于远离所述加厚预浸块160的内表面一侧的第二边长。

S220、提供加厚预浸料，在加厚预浸料靠近所述加厚预浸块160的内表面的一侧（第一边长一侧）设置至少一层未硫化橡胶层180以及在远离所述加厚预浸块160的内表面一侧（第二边长一侧）设置至少一层未硫化橡胶层180，所述未硫化橡胶层180分别与所述第一预浸料150接触；所述未硫化橡胶层180用于在真空热压成型过程中硫化成型。

本申请中的加厚预浸料可以通过多层预浸料逐层压合形成。本申请实施例中，通过未硫化橡胶层180在未硫化状态时，可以实现第一预浸料150与加厚预浸块160之间的粘结强度，在将加厚预浸块160固定在凹陷部210的位置处时，通过层压或预压的方式可以将加厚预浸块160固定在凹陷部210内或者凹陷部210内的第一预浸料150上。

同时，本申请实施例中，未硫化橡胶层180可以在真空热压成型过程中进行硫化，硫化后的橡胶层可以提高加厚预浸块160与第一预浸料150之间的接合效果，防止分层、褶皱等，提高成型效果。

另外，还可以提高成型后的加厚部130的机械强度。本申请实施例中通过在凹陷部210的表面设置未硫化橡胶层180可以提高挂架梁100的成型效果，提高挂架梁100的物理性能。可以理解的是，本申请实施例中，所述加厚预浸块160还可以包括在相邻两所述第二预浸料170之间设置未硫化橡胶层180，在硫化以后，可以通过硫化橡胶以进一步提高加厚部130的物理性能，例如，实现加厚部130的抗拉压、抗冲击及抗层间剪切能力。

S300、将所述加厚预浸块160固定于所述凹陷部210内，所述加厚预浸块160在远离所述轴线一侧的表面与所述成型面的形状相适配。

本申请实施例中，所述加厚预浸块160的高度与所述凹陷部210的深度相匹配，在所述加厚预浸块160固定于所述凹陷部210内时，所述加厚预浸块160的表面（第一边长）与所述成型面对齐。

可选地，如图8所示，所述方法还包括：

S301、在将所述加厚预浸块160固定于所述凹陷部210内之前，在所述模型本体200的表面上随形铺设至少一层第一预浸料150，至少一层所述第一预浸料150自所述成型面延伸至所述凹陷部210。

S302、将所述加厚预浸块160固定在所述至少一层第一预浸料150的表面。

其中，所述凹陷部210的深度等于所述至少一层第一预浸料150的厚度与所述加厚预浸块160的厚度和。

在本申请实施例中，通过将成型面上铺设的第一预浸料150自成型面延伸至凹陷部210，通过连续预浸料增大摩擦，提高预压质量；另外，还可以增加加厚部130与非加厚部140之间的连接力，进而提高加厚部130的力学性能。

例如，所述成型面包括位于所述凹陷部210一侧的第一成型子面以及位于所述凹陷部210另一侧的第二成型子面，所述第一预浸料150可以自所述第一成型子面经过所述凹陷部210的表面延伸至所述第二成型子面。还比如，所述第一预浸料150自所述第一成型子面延伸至所述凹陷部210的底面，该第一预浸料150定义为第一预浸层151，所述第一预浸料150自所述第二成型子面延伸至所述凹陷部210的底面，该第一预浸料150定义为第二预浸层152，所述第一预浸层151和所述第二预浸层152在所述底面上依次交替层叠设置。

本申请实施例中，通过依次交替层叠的方式，提高加厚部130与非加厚部140之间的连接强度。另外，还可以防止分层、褶皱等，提高成型效果。

S400、在所述成型面和所述加厚预浸块160的第一表面240上随形铺设多层第一预浸料150；直至铺设完成预设层数的第一预浸料150。

S500、提供辅助成型组件，所述辅助成型组件包括均压框310和定型框320，所述定型框320包括多个定型板，所述定型框320围合设置于所述模型本体200的周围，所述定型框320用于成型所述挂架梁100的外表面。

本实施例中，定型框320围合设置在模型本体200的外周，所述定型框320包括沿第一方向相对设置的第一定型板311和第二定型板312、沿第二方向相对设置的第三定型板313和第四定型板314以及沿第三方向相对设置第五定型板315和第六定型板316。

各个所述定型板的结构相似，如图7所示，本申请实施例中以第一定型板311为例进行示例性说明。

第一定型板311包括与相邻的其他定型板接触的盖板317以及设置在盖板317上的凸台318，所述盖板317与其他定型板上的凸台318接触形成型腔。本申请实施例中，所述盖板317与相邻定型板上的凸台318配合，可以用于限定所述定型框320与所述模型本体200形成的型腔尺寸。

在本申请实施例中，所述定型框320为非膨胀材料，所述模型本体200在初始尺寸下与所述定型框320形成初始型腔，所述初始型腔的空间尺寸大于所述杆部的厚度；所述模型本体200在膨胀尺寸下与所述定型框320形成定型型腔，所述定型型腔的空间尺寸等于所述杆部的厚度。通过初始型腔的空间尺寸大于所述杆部的厚度可以减少溢胶，提高成型质量。

例如，定型框320与模型本体200之间限定出的型腔的宽度用于限定所述梁部110的厚度，示例性地，所述初始型腔沿第二方向上的距离等于14~15mm，所述定型型腔沿第二方向上的距离等于10mm。其中宽度指的是模型本体200的侧壁和定型框320之间的最小距离，本申请的实施例中的腔体的宽度有利于加工材料，所述凹陷部210沿第二方向上的厚度可以为5mm，即成型所述的加厚部130的厚度为5mm，加厚部130的内表面到外表面的尺寸为15mm，所述非加厚部140沿第二方向上的厚度可以为10mm。

需要进一步说明的是，本申请实施例中，膨胀和非膨胀为相对性描述，膨胀材料可以在预设温度内进行线性膨胀，非膨胀材料在预设温度内的膨胀基本可以忽略，即在预设温度内膨胀材料的膨胀量远大于非膨胀材料的膨胀量。在不同实施例中，根据真空热压成型温度的不同，可以采用不同的膨胀材料和非膨胀材料，本申请对此并不限制。

在本实施例中，相邻两所述定型板之间可以通过任意一种可拆卸的连接方式连接，在本申请实施例中并不限制所述定型框320与模型本体200之间的连接方式，以及所述定型框320与所述均压框310之间的连接方式，只要能够限位稳定均压框310、定型框320即可，保证均压框310、定型框320在成型过程中不会发生移动，本申请的实施例对此不做具体限定。

例如，所述第一定型板311可以通过螺栓在贯穿所述模型本体200后固定在第二定型板312上，或者通过卡扣固定，本申请的实施例对此不做具体限定。

为了方便所述定型框320的固定，本申请实施例中提供了一种均压框310，其中，所述均压框310包括多个均压板321以及设置在多个所述均压板321上的多个加压螺栓，所述均压框310围合设置于所述模型本体200与所述定型框320之间，所述定型板与所述加压螺栓抵紧接触。

可以理解的是，本申请实施例中，所述均压板321可以通过加压螺栓顶紧所述定型板，通过多个方向设置加压螺栓的方式，可以提高实现对所述定型框320的固定。

本申请实施例中，采用的是辅助成型组件在实现预压的同时可以形成用于抽真空工艺的真空腔，在传统工序中，需要在模具上进行真空袋的铺制，例如，需要按叠加顺序从下往上依次包括脱模布、有孔隔离膜、透气毡和真空袋；本申请实施例中采用辅助成型组件可以简化抽真空工序。

S600、所述辅助成型组件中的均压框310上设置有至少一个抽气孔，通过所述抽气孔对定型框320和所述模型本体200进行抽真空，以通过真空热压成型方式成型所述挂架梁100。

本申请中抽气孔用于连接外部的真空设备，例如但不限于真空泵，通过在闭合模合模后对模具进行抽真空，在模具内外的压力差作用下对预浸料进行压实，同时通过控制真空度控制闭合模具的模具间隙。

S700、通过真空热压成型方式成型所述挂架梁100。

所述真空热压成型工艺的工艺参数为：采用分段升温保压的方式，升温速率小于等于1.5℃/min，成型温度为175℃~210℃、时间350min~420min、压力0.665MPa~0.735MPa、在全过程保持全真空。

本申请实施例中，在此真空热压成型工艺中，可以实现加厚部130中未硫化橡胶层180的同时硫化，简化工艺，提高制备效果。本申请实施例中采用分段升温的方式，通过依次升高的多个温度区间对预浸料进行加压热固化，可以保证各层之间的连接强度，同时，未硫化橡胶层180在依次升高的多个温度区间进行充分的硫化，以提升橡胶层的弹性性能，并可防止出现过硫化的情况。

采用控制升温速率的方式，此升温速率可以防止温度升高过快造成预浸料内外层之间温度差异过大，而造成不同部位固化程度不同，以及橡胶层各处硫化程度不一；以及各层之间连接稳定性差，后续使用过程中易出现分层的问题。

S800、在完成真空热压成型后，将温度降低至预定温度并保持预定时长后泄压并进行脱模，获得所述挂架梁100。

本申请实施例中，所述降温的降温速率等于1.1℃/min；所述预定温度为35℃；所述预定时长为40min，待模型本体200完全恢复至初始尺寸时，可以进行脱模处理。

基于相同的构思，本申请提供了一种树脂基复合材料航空挂架梁100的成型模具，应用于如以上任一所述的树脂基复合材料航空挂架梁100的成型方法，所述模具包括模型本体200，所述模型本体200的表面包括凹陷部210以及位于所述凹陷部210两侧的成型面，所述成型面用于成型所述非加厚部140；所述凹陷部210用于固定所述加厚预浸块160以成型所述加厚部130，所述加厚预浸块160在远离所述轴线一侧的表面与所述成型面的形状相适配；

所述模型本体200为膨胀材料，所述模型本体200在真空热压成型过程中进行膨胀以成型所述加厚部130，所述加厚部130的内表面到所述轴线的最小距离大于等于所述模型本体200在非膨胀状态时所述成型面到所述轴线的最大距离，以实现在完成真空热压成型后，将温度降低至预定温度并保持预定时长后泄压并进行脱模，获得所述挂架梁100。

需要理解的是，术语“ 长度”、“ 宽度”、“ 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。

此外，术语“ 第一”、“ 第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“ 第一”、“ 第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“ 多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“ 设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (10)

1.一种树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，其特征在于，所述挂架梁(100)包括多个梁部(110)，多个所述梁部(110)围绕形成空腔(120)，所述空腔(120)沿轴线的方向延伸，至少一个所述梁部(110)包括加厚部(130)以及与所述加厚部(130)相邻的非加厚部(140)，所述加厚部(130)的延伸方向与所述轴线垂直，所述梁部(110)包括相对设置的内表面和外表面，所述加厚部(130)的厚度大于所述非加厚部(140)的厚度，所述加厚部(130)的内表面相对于所述非加厚部(140)的内表面向靠近所述轴线一侧凸出，所述加厚部(130)的外表面与所述非加厚部(140)的外表面平齐，所述方法包括：

提供模型本体(200)，所述模型本体(200)的表面包括用于成型所述加厚部(130)的凹陷部(210)以及位于所述凹陷部(210)两侧的成型面，所述成型面用于成型所述非加厚部(140)；

提供预成型的加厚预浸块(160)，所述加厚预浸块(160)的形状与所述凹陷部(210)的形状相适配，所述加厚预浸块(160)用于成型所述加厚部(130)；

将所述加厚预浸块(160)固定于所述凹陷部(210)内，所述加厚预浸块(160)在远离所述轴线一侧的表面与所述成型面的形状相适配；

在所述成型面和所述加厚预浸块(160)的第一表面(240)上随形铺设多层第一预浸料(150)；

通过真空热压成型方式成型所述挂架梁(100)；其中，所述模型本体(200)为膨胀材料，所述模型本体(200)在真空热压成型过程中进行膨胀以成型所述加厚部(130)，所述加厚部(130)的内表面到所述轴线的最小距离大于等于所述模型本体(200)在非膨胀状态时所述成型面到所述轴线的最大距离；

在完成真空热压成型后，将温度降低至预定温度并保持预定时长后泄压并进行脱模，获得所述挂架梁(100)。

2.根据权利要求1所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，其特征在于，所述方法还包括：

在将所述加厚预浸块(160)固定于所述凹陷部(210)内之前，在所述模型本体(200)的表面上随形铺设至少一层第一预浸料(150)，至少一层所述第一预浸料(150)自所述成型面延伸至所述凹陷部(210)；所述加厚预浸块(160)固定在所述至少一层第一预浸料(150)的表面；

其中，所述凹陷部(210)的深度等于所述至少一层第一预浸料(150)的厚度与所述加厚预浸块(160)的厚度和。

3.根据权利要求1所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，其特征在于，所述凹陷部(210)内设置有第一辅助推块(220)，所述第一辅助推块(220)的形状与所述凹陷部(210)的形状相适配，所述第一辅助推块(220)与所述凹陷部(210)的表面抵紧接触，所述第一辅助推块(220)为非膨胀材料，所述第一辅助推块(220)的厚度小于所述凹陷部(210)的深度；

所述第一辅助推块(220)包括远离所述轴线的第一表面(240)，所述加厚预浸块(160)固定在所述凹陷部(210)内并与所述第一表面(240)接触；

所述模型本体(200)在膨胀状态时的膨胀量大于等于所述凹陷部(210)的深度与所述第一辅助推块(220)的厚度差。

4.根据权利要求1所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，其特征在于，所述凹陷部(210)内设置有第二辅助推块(230)，所述第二辅助推块(230)的形状与所述凹陷部(210)的形状相适配，所述第二辅助推块(230)与所述凹陷部(210)的表面抵紧接触，所述第二辅助推块(230)为膨胀材料，所述第二辅助推块(230)的膨胀系数小于所述模型本体(200)的膨胀系数；

所述第二辅助推块(230)在非膨胀状态时，所述第二辅助推块(230)的厚度小于所述凹陷部(210)的深度；所述第二辅助推块(230)包括远离所述轴线的第二表面(250)，所述加厚预浸块(160)固定在所述凹陷部(210)内并与所述第二表面(250)接触；

所述模型本体(200)在膨胀状态时的膨胀量与所述第二辅助推块(230)在膨胀桩体时的膨胀量之和大于等于所述凹陷部(210)的深度与所述第二辅助推块(230)的厚度差。

5.根据权利要求1所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，其特征在于，所述挂架梁(100)包括连续设置的第一梁部(111)、第二梁部(112)、第三梁部(113)和第四梁部(114)，所述第一梁部(111)与所述第二梁部(112)垂直设置，所述第一梁部(111)和所述第三梁部(113)相对设置，所述第一梁部(111)和所述第三梁部(113)上均设置有所述加厚部(130)，所述加厚部(130)的两端分别与所述第二梁部(112)和第四梁部(114)相接；

所述模型本体(200)包括用于成型所述第一梁部(111)内表面的第一侧壁、用于成型所述第二梁部(112)内表面的第二侧壁、用于成型所述第三梁部(113)内表面的第三侧壁、用于成型所述第四梁部(114)内表面的第四侧壁。

6.根据权利要求1所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，其特征在于，所述加厚部(130)在远离所述轴线一侧表面与所述梁部(110)的内表面形状相适配，在沿靠近所述加厚部(130)的内表面方向上所述加厚部(130)的宽度逐渐递增；

所述凹陷部(210)的形状与所述加厚部(130)的形状相适配，在沿所述轴线靠近所述成型面的方向上所述凹陷部(210)的宽度逐渐递增。

7.根据权利要求1所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，其特征在于，所述加厚预浸块(160)在平行于所述轴线方向上的截面形状为梯形，所述梯形在靠近所述加厚预浸块(160)的内表面一侧的第一边长大于远离所述加厚预浸块(160)的内表面一侧的第二边长；

所述加厚预浸块(160)的成型方法包括：

提供加厚预浸料，在所述加厚预浸料靠近所述加厚预浸块(160)的内表面的一侧设置至少一层未硫化橡胶层(180)以及在远离所述加厚预浸块(160)的内表面一侧设置至少一层未硫化橡胶层(180)，所述未硫化橡胶层(180)分别与所述第一预浸料(150)接触；所述未硫化橡胶层(180)用于在真空热压成型过程中硫化成型。

8.根据权利要求1所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，其特征在于，所述方法还包括：

提供辅助成型组件，所述辅助成型组件包括均压框(310)和定型框(320)，所述定型框(320)包括多个定型板，所述定型框(320)围合设置于所述模型本体(200)的周围，所述定型框(320)用于成型所述挂架梁(100)的外表面；

所述均压框(310)包括多个均压板(321)以及设置在多个所述均压板(321)上的多个加压螺栓，所述均压框(310)围合设置于所述模型本体(200)与所述定型框(320)之间，所述定型板与所述加压螺栓抵紧接触；

所述辅助成型组件上设置有至少一个抽气孔，通过所述抽气孔对定型框(320)和所述模型本体(200)进行抽真空，以通过真空热压成型方式成型所述挂架梁(100)。

9.一种树脂基复合材料航空挂架梁的成型模具，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一所述的树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法，所述模具包括模型本体(200)，所述模型本体(200)的表面包括凹陷部(210)以及位于所述凹陷部(210)两侧的成型面，所述成型面用于成型所述非加厚部(140)；所述凹陷部(210)用于固定所述加厚预浸块(160)以成型所述加厚部(130)，所述加厚预浸块(160)在远离所述轴线一侧的表面与所述成型面的形状相适配；

所述模型本体(200)为膨胀材料，所述模型本体(200)在真空热压成型过程中进行膨胀以成型所述加厚部(130)，所述加厚部(130)的内表面到所述轴线的最小距离大于等于所述模型本体(200)在非膨胀状态时所述成型面到所述轴线的最大距离，以实现在完成真空热压成型后，将温度降低至预定温度并保持预定时长后泄压并进行脱模，获得所述挂架梁(100)。

10.一种树脂基复合材料航空挂架梁，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述树脂基复合材料航空挂架梁的成型方法制备形成。