復合材料雙側加筋機身框體的共固化成型工藝方法
【專利摘要】本發明提供一種復合材料雙側加筋機身框體的共固化成型工藝方法，包括步驟：(1)制造軟模成型工裝；(2)制造軟模；(3)鋪貼并組裝T型筋條；(4)第一側筋條定位；(5)鋪貼層壓板；(6)翻轉定位；(7)第二側筋條定位；(8)制真空袋；(9)翻轉并固定剛性成型工裝；(10)固化；以及(11)脫模。本發明使得層壓板和雙側筋條共固化成為現實，一次進罐便能完成所有零件固化，降低了制造成本，簡化了制造工藝，且產品質量也能得到保障。
【專利說明】
復合材料雙側加筋機身框體的共固化成型工藝方法
技術領域
[0001]本發明屬于復合材料制造領域，具體涉及一種復合材料雙側加筋機身框體的共固化成型工藝方法。
【背景技術】
[0002]復合材料以其優異的性能，近年來以不同的結構形式應用于多種飛機型號上，機身后段的很多框體類零件也使用了復合材料。由于該類零件多采用復合材料層壓板雙側加筋結構，所以以往的制造工藝通常會選則共膠接或二次膠接的工藝方案。即，先共固化層壓板及一側筋條，然后將固化好的層壓板再次進罐與另一側筋條完成共膠接或二次膠接。由于該類工藝方案都需要至少兩次進熱壓罐才能完成制造，所以制造周期長，生產成本高。此夕卜，多次進熱壓罐使得部分材料較長時間處于高溫環境中，增加了制造風險。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種復合材料雙側加筋機身框體的共固化成型工藝方法，使得雙側加筋的復合材料框體類零件的共固化成型得以實現。
[0004]具體地說，本發明提供一種復合材料雙側加筋機身框體的共固化成型工藝方法，所述機身框體包括層壓板，所述層壓板的兩側分別安裝有T型筋條，所述共固化成型工藝方法包括步驟:
[0005](I)制造軟模成型工裝:根據所述機身框體的外形制造軟模成型工裝；
[0006](2)制造軟模:制造與所述機身框體的第一側對應的第一軟模和與所述機身框體的第二側對應的第二軟模，第一軟模和第二軟模分別具有容納T型筋條的T型凹槽；
[0007](3)鋪貼并組裝T型筋條:所述T型筋條包括左L部分、右L部分和連接左L部分和右L部分的底板，將左L部分、右L部分和底板鋪貼并組裝到一起；
[0008](4)第一側筋條定位:將第一側的T型筋條放到第一軟模的T型凹槽中；
[0009](5)鋪貼層壓板:將所述層壓板鋪貼到第一軟模上，所述層壓板的第一側與第一軟模接觸；
[0010](6)翻轉定位:將第一軟模和層壓板翻轉，并放置到剛性成型工裝上，所述層壓板的第二側與剛性成型工裝接觸，并通過定位銷確保第一軟模和所述剛性成型工裝的位置；
[0011](7)第二側筋條定位:將第二側的T型筋條放到第二軟模的T型凹槽中，并隨第二軟模定位到所述剛性成型工裝中，所述剛性成型工裝設有容納第二軟模的鏤空部分；
[0012](8)制真空袋:在剛性成型工裝的第一側和第二側分別制真空袋，然后抽真空；
[0013](9)翻轉并固定剛性成型工裝:將所述剛性成型工裝翻轉到水平狀態，并固定到支撐框架上；
[0014](10)固化:在進入熱壓罐前檢查真空泄露情況，然后進入熱壓罐進行固化；以及
[0015](11)脫模:固化完成后，取下成型后的零件。
[0016]其中，第一側的T型筋條沿第一方向延伸，第二側的T型筋條沿垂直于第一方向的第二方向延伸。
[0017]其中，在步驟(2)中，將硅橡膠和碳纖維預浸料鋪貼到所述軟模成型工裝上，采用熱壓罐工藝固化來制造第一軟模和第二軟模。
[0018]其中，在步驟(3)中，組裝T型筋條時將左L部分壓靠左模具，將右L部分壓靠右模具，以及在左L部分、右L部分和底板之間填充有捻子條。
[0019]其中，在步驟(8)中，在所述真空袋內填充有隔離材料。
[0020]其中，在步驟(8)中，在所述真空袋內還填充有透氣材料。
[0021 ]其中，所述真空袋的邊緣部分通過密封膠條密封。
[0022]本發明首次提出了工裝鏤空、雙面制真空袋的工藝方法，通過設計軟模及翻轉工裝，使得層壓板和雙側筋條共固化成為現實，一次進罐便能完成所有零件固化，降低了制造成本，簡化了制造工藝，且產品質量也能得到保障。
[0023]根據本發明的共固化成型工藝方法的有益效果在于:
[0024]1.與傳統的共膠接成型工藝相比，本發明的共固化成型工藝方法工序簡練，成本較低，產品質量更優。
[0025]2.通過鏤空工裝的設計和雙面制真空袋的創新，配合兩側軟模成型零件，有效地保障了筋條的位置，且壓力傳遞均勻，內部缺陷少。
[0026]3.該方法使得材料不需反復進罐，減少了溫度因素對材料性能的影響，提高了航空產品的經濟性和安全性。
【附圖說明】
[0027]本發明的其它特征以及優點將通過以下結合附圖詳細描述的優選實施方式更好地理解，其中:
[0028]圖1a是根據本發明的復合材料雙側加筋機身框體的示意圖；
[0029]圖1b是圖1的機身框體的第一側的示意圖；
[0030]圖1c是圖1的機身框體的第二側的示意圖；
[0031]圖2是T型筋條的組裝示意圖；
[0032]圖3是第一側的T型筋條的定位的示意圖；
[0033]圖4是鋪貼框體層壓板的示意圖；
[0034]圖5a是層壓板與剛性成型工裝配合的示意圖；
[0035]圖5b是圖5a的剛性成型工裝的一側的示意圖；
[0036]圖5c是圖5a的剛性成型工裝的另一側的示意圖；
[0037]圖6是第二側的T型筋條的定位和第二軟模的組裝定位的示意圖；
[0038]圖7是制真空袋的示意圖；
[0039]圖8是剛性成型工裝的水平狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0040]在以下優選的實施例的具體描述中，將參考構成本發明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現本發明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據本發明的所有實施例。可以理解，在不偏離本發明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。
[0041 ]如圖1a、Ib和I c所示，本發明以成型一個復合材料雙側加筋機身框體結構為例，該機身框體包括層壓板3，層壓板3的第一側安裝有三個縱向T型筋條I，第二側安裝有兩個橫向T型筋條2，其工藝過程如下:
[0042](I)制造軟模成型工裝:機械加工出一個和復材零件外形一樣的金屬件，用于在其上成型軟模。其中，第一軟模的成型工裝完全與機身框體的第一側(三個縱向T型筋條)的外形保持一致，且在工裝余量區上設計有鉆模板，用于鉆軟模上定位孔，第二軟模的成型工裝與機身框體的第二側(兩個橫向T型筋條)的外形保持一致即可。
[0043](2)制造軟模:將硅橡膠和碳纖維預浸料(按一定比例和順序)鋪貼到軟模成型工裝上，并壓實固化。第一軟模和第二軟模分別具有容納T型筋條的T型凹槽。
[0044]軟模成型后，其內型面與零件外形一致，而軟模本身保持一定彈性，加壓固化時能傳遞壓力到復材零件上。第一軟模脫模前用鉆模板鉆出兩個定位孔。
[0045](3)T型筋條鋪貼及組裝:如圖2中所示，每個T型筋條包括左L部分6、右L部分7和底板8三個部分，組裝時將左L部分6壓靠左模具4，右L部分7壓靠右模具5，鋪貼完后制作捻子條9，并將各部分組裝到一起。
[0046](4)第一側筋條定位:如圖3所示，將第一側組裝好的縱向T型筋條I放到第一軟模10的T型凹槽中，注意筋條邊緣與軟模的配合。
[0047](5)鋪貼層壓板:如圖4所示，在第一軟模10上鋪貼框體層壓板3。鋪貼中每隔數層進行預壓實，可以在軟模鋪貼面的另一側增加已知的裝置以增強其剛度，以免預壓實造成變形。
[0048](6)翻轉定位:如圖5a、5b和5c所示，翻轉第一軟模10和層壓板3，讓完成鋪貼的層壓板3貼合剛性成型工裝，剛性成型工裝為金屬剛模。該剛性成型工裝的第一側11朝著第一軟模10，第二側12朝著第二軟模13，剛性成型工裝具有容納第二軟模的T型鏤空部分。貼模過程應通過定位銷確保第一軟模和剛性成型工裝的相對位置。定位完成后，進行真空預壓實，讓第一軟模和剛性成型工裝更好地貼合。
[0049](7)第二側筋條定位:如圖6中所示，用適量C形夾將第一軟模10和剛性成型工裝夾緊后，翻轉整個結構至豎直狀態。此時，將組裝好的第二側的橫向T型筋條2放到相應的第二軟模13中，并隨第二軟模13—起從第二側定位到成型工裝的T型鏤空部分內。
[0050](8)制真空袋:如圖7所示，在該剛性成型工裝的第一側11和第二側12分別制作真空袋17，然后抽真空。真空袋17的邊緣通過密封膠條14密封，真空袋17內填充有隔離材料15和透氣材料16，外部設有真空嘴18。
[0051](9)翻轉固定成型工裝:如圖8所示，將剛性成型工裝翻轉到水平狀態，并固定到支撐框架19上。
[0052](10)固化:在進入熱壓罐前檢查真空泄露情況，達到要求后進入熱壓罐進行固化。
[0053](11)脫模:固化完成后，將零件從模具上取下。
[0054]本發明首次提出了工裝鏤空、雙面制真空袋的工藝方法，通過設計軟模及翻轉工裝，使得層壓板和雙側筋條共固化成為現實，一次進罐便能完成所有零件固化，降低了制造成本，簡化了制造工藝，且產品質量也能得到保障。
[0055]根據本發明的共固化成型工藝方法的有益效果在于:
[0056]1.與傳統的共膠接成型工藝相比，本發明的共固化成型工藝方法工序簡練，成本較低，產品質量更優。
[0057]2.通過鏤空工裝的設計和雙面制真空袋的創新，配合兩側軟模成型零件，有效地保障了筋條的位置，且壓力傳遞均勻，內部缺陷少。
[0058]3.該方法使得材料不需反復進罐，減少了溫度因素對材料性能的影響，提高了航空產品的經濟性和安全性。
[0059]以上已揭示本發明的具體實施例的技術內容及技術特點，然而可以理解，在本發明的創作思想下，本領域的技術人員可以對上述公開的各種特征和未在此明確示出的特征的組合作各種變化和改進，但都屬于本發明的保護范圍。上述實施例的描述是示例性的而不是限制性的，本發明的保護范圍由權利要求所確定。
【主權項】
1.一種復合材料雙側加筋機身框體的共固化成型工藝方法，所述機身框體包括層壓板，所述層壓板的兩側分別安裝有T型筋條，其特征在于，所述共固化成型工藝方法包括步驟: (1)制造軟模成型工裝:根據機身框體的外形制造軟模成型工裝； (2)制造軟模:制造與所述機身框體的第一側對應的第一軟模和與所述機身框體的第二側對應的第二軟模，第一軟模和第二軟模分別具有容納T型筋條的T型凹槽； (3)鋪貼并組裝T型筋條:所述T型筋條包括左L部分、右L部分和連接左L部分和右L部分的底板，將左L部分、右L部分和底板鋪貼并組裝到一起； (4)第一側筋條定位:將第一側的T型筋條放到第一軟模的T型凹槽中； (5)鋪貼層壓板:將所述層壓板鋪貼到第一軟模上，所述層壓板的第一側與第一軟模接觸； (6)翻轉定位:將第一軟模和層壓板翻轉，并放置到剛性成型工裝上，所述層壓板的第二側與剛性成型工裝接觸，并通過定位銷確保第一軟模和所述剛性成型工裝的位置； (7)第二側筋條定位:將第二側的T型筋條放到第二軟模的T型凹槽中，并隨第二軟模定位到所述剛性成型工裝中，所述剛性成型工裝設有容納第二軟模的鏤空部分； (8)制真空袋:在剛性成型工裝的第一側和第二側分別制真空袋，然后抽真空； (9)翻轉并固定剛性成型工裝:將所述剛性成型工裝翻轉到水平狀態，并固定到支撐框架上； (10)固化:在進入熱壓罐前檢查真空泄露情況，然后進入熱壓罐進行固化；以及 (11)脫模:固化完成后，取下成型后的零件。2.根據權利要求1所述的共固化成型工藝方法，其特征在于，第一側的T型筋條沿第一方向延伸，第二側的T型筋條沿垂直于第一方向的第二方向延伸。3.根據權利要求1或2所述的共固化成型工藝方法，其特征在于，在步驟(2)中，將硅橡膠和碳纖維預浸料鋪貼到所述軟模成型工裝上，采用熱壓罐工藝固化來制造第一軟模和第二軟模。4.根據權利要求1或2所述的共固化成型工藝方法，其特征在于，在步驟(3)中，組裝T型筋條時將左L部分壓靠左模具，將右L部分壓靠右模具，以及在左L部分、右L部分和底板之間填充有捻子條。5.根據權利要求1或2所述的共固化成型工藝方法，其特征在于，在步驟(8)中，在所述真空袋內填充有隔離材料。6.根據權利要求5所述的共固化成型工藝方法，其特征在于，在步驟(8)中，在所述真空袋內還填充有透氣材料。7.根據權利要求6所述的共固化成型工藝方法，其特征在于，所述真空袋的邊緣部分通過密封膠條密封。
【文檔編號】B29C70/54GK105965917SQ201610445508
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】劉軍, 徐應強, 王倫, 倪永佳, 楊云仙, 倪佐僖, 寧波, 李穎
【申請人】中國商用飛機有限責任公司, 上海飛機制造有限公司