一種用于制造變截面類工型復合材料制件的工裝及制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種復合材料變截面類工型制件的制造工藝，特別涉及一種用于保證復合材料變截面類工型制件在制作過程中內部及外形質量的制造方法。
【背景技術】
[0002]復合材料變截面類工型制件屬于主承力結構件，主要用于飛機方向舵和機翼之中。如圖1和圖2所示，變截面類工型制件(400) —般具有如下特點:制件外形結構不規整，尺寸厚度不均勻，型面變化大，結構成型難度大。
[0003]在現有技術中，制造碳纖維復合材料工型制件主要采用真空袋-熱壓罐法。該方法是將預浸料坯料鋪疊在剛性陽模上形成C型結構，然后將兩個C型坯料背靠背側放組合，并在上下面鋪疊一定厚度預浸料坯料組成工型結構，最后封裝真空袋固化成型。這種工藝方法僅適用于典型的規整結構制件。但對于變截面厚度的工型、類工型制件，如采用上述方法則將無法順利完成此類制件的成型制造。這是由于側面放置的變截面工裝對制件腹板區傳壓效果不好，導致腹板區缺陷的產生；且不利于脫模過程，易造成制件產生表面和內部缺陷。
【發明內容】
[0004]為了解決以上問題，本發明目的是提供一種復合材料類工型制件的制作工藝，降低制件腹板區缺陷產生，保證制件的外形和內部質量。
[0005]本發明采用的技術方案是:一種用于制造變截面類工型復合材料制件的工裝，由上陽模、下陽模和中間隔板構成。
[0006]所述的上陽模是:由主體部件1、定位部件1、定位部件II和手柄部件構成一體結構的上陽模主體。
[0007]所述的下陽模是:由主體部件I1、定位部件II1、定位部件IV和復合材料勻壓板定位銷構成一體結構的下陽模主體，下陽模主體安裝在底板上。
[0008]中間隔板與定位部件IV活動連接。
[0009]通過上陽模的定位部件I和定位部件II與下陽模的定位部件III和定位部件IV的配合，將上陽模和下陽模組合在一起。
[0010]上述的一種用于制造變截面類工型復合材料制件的工裝，下陽模的底板的四個端角處設有便于工裝轉移的吊環。
[0011]—種變截面類工型復合材料制件的制造方法，采用上述的工裝，包括如下步驟:
[0012]I)制作復合材料勻壓板；所述的勻壓板是:金屬板上鋪疊碳纖維層，碳纖維層上粘貼橡膠層；制成兩個左、右復合材料勻壓板；
[0013]2)將剪裁成型的碳纖維預浸料鋪疊成型
[0014]a)將碳纖維預浸料按上陽模主體的外形逐層鋪疊至要求厚度，得上模鋪層；
[0015]b)將碳纖維預浸料按下陽模主體的外形逐層鋪疊至要求厚度，得下模鋪層；
[0016]c)將碳纖維預浸料按左、右緣條主體的外形逐層鋪疊至要求厚度，得左緣條鋪層和右緣條鋪層；
[0017]d)將碳纖維預浸料按夾層結構的外形逐層鋪疊至要求厚度，得夾層結構鋪層；
[0018]3)整體組合順序:將中間隔板安放在碳纖維預浸料鋪放完成下模的定位部件IV上，然后在中間隔板上定位放置夾層結構鋪層，按照上陽模和下陽模定位部件位置組合上模鋪層和下模鋪層，根據中間隔板位置定位組合兩側的左緣條鋪層和右緣條鋪層，最后按照復合材料勻壓板定位銷位置定位安裝左、右復合材料勻壓板；
[0019]4)將鋪疊成型的工裝，放入真空袋中，在120_180°C，0.3-0.8MPa下固化成型I?3小時；
[0020]5)冷卻后，拆除左、右復合材料勻壓板、上陽模、下陽模和中間隔板，得到變截面類工型復合材料制件。
[0021]上述的制造方法，所述的制作復合材料勻壓板步驟是:在金屬板上鋪疊碳纖維預浸料，使用加熱設備對鋪層進行熱壓實；鋪疊完成后，在坯料周圍使用相同厚度的生橡膠帶進行封邊；將坯料放入真空袋中，在120-180°C，0.3-0.6MPa下固化成型I?3小時，降溫后，對勻壓板進行表面修整，并在表面貼覆I?5mm厚的熟橡膠片。
[0022]上述的制造方法，步驟2中，將剪裁成型的碳纖維預浸料鋪疊成型時，第一層進行預壓實，然后，每增加3-5層進行壓實一次。
[0023]本發明的有益效果是:
[0024]1.本發明，把坯料兩側放置的鋼制陽模工裝改制成上下垂直放置的上、下陽模工裝，便于預浸料坯料組合和壓力傳遞。
[0025]2.本發明，上下垂直組合陽模工裝整體穩定性好，有利于分步脫除各工裝，改善脫模工藝。
[0026]3.本發明，復合材料勻壓板具有一定的剛度，可以保證制件的表面質量，勻壓板內表面熟橡膠片的存在可保證與制件的協調性。
[0027]4.本發明，復合材料勻壓板的設計使自身不發生形狀改變，可與制件的不規則表面緊密貼合，保證了制件外形質量。
[0028]5.本發明，采用垂直上下陽模組合固化的方法使變截面厚度的工型、類工型制件在制備過程中便于預浸料坯料組合和壓力傳遞，避免因壓力傳遞不均導致零件內部缺陷；同時，垂直放置的組合工裝降低了工裝組合和脫模難度，避免因工裝錯位導致制件報廢和脫模困難造成的表面及內部損傷。
[0029]6.本發明，在10多項類似零件生產中得到應用，取得了明顯效果，提高了制件整體質量和生產效率降低了生產成本。由于降低了脫模難度，避免了因暴力脫模而導致工裝變形報廢，其使用壽命與以前相比提高5倍以上。
【附圖說明】
[0030]圖1是變截面類工型復合材料制件的俯視圖。
[0031]圖2是變截面類工型復合材料制件的側視圖。
[0032]圖3是用于制造變截面類工型復合材料制件的工裝的上陽模結構示意圖。
[0033]圖4是用于制造變截面類工型復合材料制件的工裝的下陽模結構示意圖。
[0034]圖5是變截面類工型復合材料制件上下陽模組合后的工裝整體示意圖。
【具體實施方式】
[0035]實施例1 一種用于制造變截面類工型復合材料制件的工裝
[0036]一種用于制造變截面類工型復合材料制件的工裝:由上陽模(100)、下陽模(200)和隔板(300)構成。
[0037]如圖3所示，上陽模(100)是由主體部件I (101)、定位部件I (102)、定位部件
II(103)和手柄部件(104)構成一體結構的上陽模主體。
[0038]如圖4所示，下陽模(200)是由主體部件II (201)、定位部件III (202)、定位部件IV (203)和復合材料勻壓板定位銷(204)構成一體結構的下陽模主體，下陽模主體安裝在底板(206)上，下陽模(200)四個端角處設有便于工裝轉移的吊環(205)。
[0039]中間隔板(300)與定位部件IV