一种无芯模的U形单元加筋壁板热压罐整体成型方法与流程

本发明属于复合材料成型技术领域，涉及一种无芯模的U形单元加筋壁板热压罐整体成型方法。

背景技术：

先进复合材料是20世纪60年代崛起的一种新材料，一经问世就显示了强大的生命力。目前先进复合材料在航空航天结构中获得了广泛的应用，并已与铝合金、钛合金、合金钢一起成为航空航天的四大结构材料。先进复合材料在飞机上应用的部位和用量的多少已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。

传统的加筋壁板成型工艺方法应用比较成熟的是有A(硬模与硬模配合成型)和B(硬模10与软模11配合成型)，由于U形单元加筋壁板的单元间宽度较宽，若采用传统方法制备U形单元加筋壁板会带来很多制造上的困难，若采用硬模与硬模配合成型(如图1所示)，则

1.U形单元宽度比较大，并且全覆盖蒙皮表面，过硬配合肯定会存在配合间隙，带来传压不均现象，易造成内部质量缺陷；

2.在真空袋内装入太多模具，造成了传热不均匀，使温度场均匀性变差，并导致不能实现多模具进罐；

3.存在模具反转、配合、定位的精度问题，这样增加了模具加工及过程操作难度，易产生缺陷并增加成本；

4.U形单元全覆盖蒙皮表面的结构形式，采用将U形单元模具都放置在真空袋内，在固化过程中，因模具的热膨胀系数原因，导致轴线度偏移。

若采用硬模与软模配合成型(如图2所示)，则

1.使用软模成型，就需要制备工艺件，并且需要翻制软模，这样增加了制备成本和周期；

2.U形单元宽度比较大，过硬配合肯定会存在配合间隙，带来传压不均现象，易造成内部质量缺陷；

3.在真空袋内装入太多模具，造成了传热不均匀，使温度场均匀性变差，并导致不能实现多模具进罐；

4.存在模具反转、配合、定位的精度问题，这样增加了模具加工及过程操作难度，易产生缺陷并增加成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种传压、传热均匀、成本低的无芯模的U形单元加筋壁板热压罐整体成型方法(如图3所示)。本发明的技术解决方案是，

1).按照蒙皮和U形单元的设计要求分别下料；

2).蒙皮成型模是一个与蒙皮外形同型面的钢模具，在模具面上铺叠蒙皮区域外有两个定位基座，定位基座的中心线位于蒙皮的中心线位置，定位基座的中心线与U形单元加筋壁板轴线平行，在模具面上铺叠蒙皮区域上铺叠蒙皮，并在铺叠过程中进行抽真空压实；

3).U形单元铺叠模分为定位U形单元铺叠模和非定位U形单元铺叠模，定位U形单元铺叠模为与定位U形单元同型面的矩形模具，在模具的两端分别有一个定位销，定位销的中心线位于U形单元的中心线位置，定位销的宽度与蒙皮成型模上的定位基座的宽度相同，非定位U形单元铺叠模与非定位U形单元同型面的矩形模具，按设计要求分别在U形单元铺叠模的定位U形单元铺叠模和非定位U形单元铺叠模上铺叠U形单元，并在铺叠过程中进行抽真空压实；

4).将压实后的定位U形单元模的U形单元一面与蒙皮贴实，并将定位U形单元模上的定位销分别置于蒙皮成型模上的基座内，使蒙皮和定位U形单元固定，之后将定位U形单元模具从蒙皮模具上取下；5).将压实后的非定位U形单元模上的U形单元取下，通过L形定型装置卡在U形单元一侧的直角区，将卡有L形定型装置一侧的立筋与定位U形单元一侧的立筋贴实同时与蒙皮贴实，取下L形定型装置；

6).按照设计要求依次在蒙皮上放置其它的非定位U形单元，放置方法同上述步骤5，直至蒙皮上定位U形单元的两侧均放置完成设计要求的U形单元；

7).将辅助材料：可剥布、隔离膜、透气毡、真空袋均匀平整的放置在组装好的U形单元加筋壁板上，在真空袋外U形单元加筋壁板立筋的两侧各放置一个L形定型装置，固定壁板的立筋，并通过定型装置夹紧，抽真空压实，按照所用材料进行热压罐整体成型。

本发明具有的优点和有益效果，

本发明设计了一种无芯模的U形单元加筋壁板热压罐整体成型方法：采用了无芯模的成型方法，满足零件内部成型质量、立筋垂直度要求，同时提高模具温度场均匀性，实现了多模具进罐，降低了生产成本。

这种成型工艺解决了许多技术难点，保证了产品的质量，并降低了成型成本：

1.成型工艺中的定型装置轻便易操作，降低成型过程中的难度，定型装置在真空袋外面，型面精度要求不高，降低了制造成本；

2.U形单元铺叠模具只是作为铺叠模使用，不跟随零件进罐，精度要求相对较低，并且不进行加压加热过程，模具材料和制造成本低；

3.零件上没有放置模具，不存在配合间隙，压力直接施加在零件上，零件内部质量好；

4.此方法与传统方法相比，成型工艺简单，制造周期短；

5.真空袋内的零件上没有模具，传热性好，零件的升温均匀性好，保证多制件可一次在大型热压罐内固化。

附图说明

图1是现有技术中硬模与硬模成型示意图；

图2是现有技术中硬模与软模成型示意图；

图3是本发明的无芯模成型方法示意图；

图4是本发明成型方法的组装示意图。

蒙皮模具1；蒙皮2；U形单元3；可剥布4；隔离膜5；透气毡6；真空袋7；L型定型装置8；加紧定型装置9；U形单元硬模10；U形单元软模11；定位U形单元12；左1U形单元13；立筋14。

具体实施方式

结合附图对本发明作详细说明。

1).按照蒙皮2和U形单元3的设计要求分别下料；

2).蒙皮成型模1是一个与蒙皮外形同型面的钢模具(模具的结构形式可以是框架式或者是平板式模具)，在模具面上铺叠蒙皮区域外有封装密封区和两个定位基座，定位基座的中心线位于蒙皮的中心线位置，定位基座的中心线与U形单元加筋壁板轴线平行，在模具面上铺叠蒙皮区域上铺叠蒙皮，并在铺叠过程中每隔1～4层进行抽真空压实一次，抽真空时间至少20min，真空度至少-0.06MPa；

3).U形单元铺叠模分为定位U形单元铺叠模和非定位U形单元铺叠模，定位U形单元铺叠模为与定位U形单元同型面的矩形模具，在模具的两端分别有一个定位销，定位销的中心线位于U形单元的中心线位置，定位销的宽度与蒙皮成型模上的定位基座的宽度相同，非定位U形单元铺叠模与非定位U形单元同型面的矩形模具，按设计要求分别在U形单元铺叠模的定位U形单元铺叠模和非定位U形单元铺叠模上铺叠U形单元，并在铺叠过程中每隔1～4层进行抽真空压实一次，抽真空时间至少20min，真空度至少-0.06MPa；

4).将压实后的定位U形单元模的U形单元一面与蒙皮贴实，并将定位U形单元模上的定位销分别置于蒙皮成型模上的基座内，使蒙皮和定位U形单元固定，之后将定位U形单元模具从蒙皮模具上取下；5).将位于U形单元左侧的非定位U形单元(左1U形单元13)从铺叠模上取下，并通过L形定型装置卡在U形单元右侧的直角区，将其右侧立筋14与定位U形单元12的左侧立筋贴实同时与蒙皮贴实，这样左1U形单元就固定好了，用此方法按设计要求将左侧的其他U形单元依次固定在蒙皮上；

6).将位于U形单元右侧的非定位U形单元(右1U形单元)从铺叠模上取下，通过L形定型装置卡在U形单元左侧的直角区，将其左侧立筋与定位U形单元的右侧立筋贴实，这样右1U形单元就固定好了，用此方法按设计要求将右侧的其他U形单元依次固定在蒙皮上；

7).将辅助材料：可剥布4、隔离膜5、透气毡6、真空袋7均匀平整的放置在组装好的U形单元加筋壁板上，在真空袋外U形单元加筋壁板立筋的两侧各放置一个L形定型装置8，固定壁板的立筋，并通过定型装置9夹紧，抽真空压实，按照所用材料进行热压罐整体成型。