复合材料共胶接加筋结构胶接面补偿方法与流程

本发明涉及复合材料加筋结构共胶接成型技术领域，具体是一种复合材料共胶接加筋结构胶接面补偿方法。

背景技术：

随着先进复合材料在飞行器结构中的应用越来越多，结构设计理念正在发生变革，目前的主要发展趋势是采用整体化的设计思想。整体化设计指的是将若干个零件设计成一个较大的整体件，从而减少零件数量，减少连接件和连接过渡区附加重量、减少装配，进而减轻结构重量、降低成本。

结构整体化成形工艺目前主要有以下几种：1）共固化、二次共固化、共胶接工艺；2）预成形件/RTM（或RFI）等液体成形工艺；3）纤维缠绕工艺等。

复合材料大型帽形加筋壁板， 由于其筋条垂直于蒙皮平面，对蒙皮的刚性和抗弯强度增加很大，同时增加了机翼的稳定性，在大型飞机和新研飞机的机翼上大量采用此类结构。虽然纤维增强复合材料加筋壁板整体化成形结构有上述优点，但也存在许多需要解决的问题。其中筋条与壁板蒙皮胶接面的胶接补偿就是其中比较严重的问题之一。理论分析已经表明，大型加筋结构壁板筋条与壁板共胶接组装时，筋条与壁板蒙皮之间的间隙与理论值偏差很大，这个间隙的偏差直接影响着筋条与壁板蒙皮间的胶膜补偿，从而间接的影响着共胶接的质量，给共胶接质量带来了很大的不稳定因素。

如专利申请号为CN200910058893.4，申请日为2009.04.10，名称为“检查及修正补偿零件间胶接面配合关系的方法”的实用新型专利，其具体内容如下：本发明提出了在袋压胶接金属或复材部件时，一种检查及修正补偿零件间胶接面配合关系的方法，该方法解决了金属与复材部件胶接出现非贴模面表面凹凸不平、蒙皮塌陷和内部胶接面脱粘等缺陷问题。本发明的技术解决方案是，首先，在蒙皮与夹芯材料及蒙皮与骨架零件的胶接面之间依次铺放隔离薄膜、压敏塑料，并将其定位，铺放真空袋辅助材料，再制真空袋，并模拟胶接的压力，进罐低温压制；出罐后，检查零件间的配合关系，量取压敏塑料的变形厚度，通过压敏塑料的变形情况，量化检查零件间胶接面的配合关系，然后，根据合适，或干涉，或间隙的配合关系的量化结果，对导致胶接件非贴模面表面凹凸不平、蒙皮塌陷和内部胶接面脱粘等缺陷的零件间胶接面配合情况进行修正或补偿。

上述专利虽然对胶接的补偿方法提出了改进，但是其补偿效果不好，仍然会存在上述问题。

技术实现要素：

为解决上述现有技术存在的不足之处，本发明提出一种能够给共胶接结构胶接面胶膜的补偿提供精确的数据支持的复合材料共胶接加筋结构胶接面补偿方法。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种复合材料共胶接加筋结构胶接面补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：胶接前的准备工作：将所有待胶接零组件准备齐全，包括筋条、壁板蒙皮等；检查所有零部件，确保满足待胶接状态；成型工装及型架的准备，包括工装的检漏、型面的除油、型面的清理等操作。

第二步：准备常温固化胶液和无碱玻璃布介质的组合：领取隔离膜，按大型加筋结构筋条大小尺寸进行裁剪两张，留出40-50mm的余量，将其中的一张先平整的铺在平台上；基于目前大型加筋结构尺寸均为不规则，长度方向基本存在转折，故须裁剪为两张。如结构尺寸规整，则可裁剪为一张，通过对折的方式完成上下面的隔离，但周边必须留出40~50mm的余量。领取无碱玻璃布，按大型加筋结构筋条大小尺寸进行裁剪，置于铺放好的隔离膜上；领取常温固化修补胶液，将胶液均匀的涂在无碱玻璃布的上下两面；将另一张隔离膜覆盖在涂好胶液的玻璃布表面；

第三步：加筋结构部件胶接前组装定位：用激光投影仪或划线确定筋条与壁板蒙皮的胶接面，并将已准备完成的介质组合铺放在胶接面区域；将加筋结构壁板筋条在定位夹具的辅助下安放在正确的胶接区域并进行精确定位；封装真空袋系统，施加真空，完成对整个组合完成的加筋结构壁板组合件进行施压常温固化；

第四步：加筋结构筋条及壁板蒙皮间的间隙测量：将组合件进行拆除，取出常温固化胶液和无碱玻璃布介质组合，用精确测量仪器对介质组合厚度进行测量；对于测量工具无法达到的区域可以用剪刀将介质组合剪开后进行测量；记录测量数据，并保存介质组合；

第五步：加筋结构筋条与壁板蒙皮胶接面补偿：结合筋条与壁板蒙皮间的理论间隙值和实际测量值，完成间隙数据的对比分析，通过实际测量值减去理论间隙值得到的差值，与理论零值进行对比，确定该区域实际间隙值能否满足共胶接要求，大于或小于均为不满足，对不能满足的区域，按胶膜厚度完成间隙值分裁，通过实际测量值减去理论间隙值得到的差值再除以胶膜厚度计算得出的值并通过取整的方法计算出胶膜须补偿的层数，同时根据厚度测量值，确定相同胶膜补偿层数区域，取整具体为0.4或0.8均取值为1进行计算，并最终确定须补偿胶膜的区域及须补偿的胶膜层数；重新完成加筋结构筋条与壁板蒙皮，在壁板蒙皮上的胶接区域铺贴胶膜的同时完成胶膜的补偿；胶接。

首先在复合材料共胶接加筋结构胶接组装工序前，实施预装，预装时采在共胶接加筋结构筋条与壁板蒙皮之间采用常温固化胶液和无碱玻璃布介质的组合；该种组合能在不对加筋结构筋条及壁板蒙皮加温的状态下完成间隙的测量，从而根据所测量的间隙值完成筋条与壁板蒙皮之间的胶接间隙补偿。

所述共胶接为干筋和湿蒙皮之间或干蒙皮与湿筋之间的二次胶接。

所述常温固化胶液为常温固化修补胶液。其主要特征是在保证粘接质量的前提下，既能在烘箱或热压罐中加温到一定程度后进行固化，也能在常温状态下完成固化。

所述无碱玻璃布介质为一种常用型号的无碱玻璃布，所述无碱玻璃布的厚度为0.1mm。有较强的柔软性和胶液附着能力，具有能使附着其上的胶液在自然状态下不易流动，受压状态下能保持很好流动的特性。行业现有厚度规格有0.1mm、0.2mm、0.29mm，但出于效果考虑，最好选择厚度与该区域理论间隙厚度相当或接近的值，原则为厚度越小越好。

所述第二步中将隔离膜裁剪为两张。

所述第四步中的精确测量仪器具体为有千分尺的螺旋测微器或精度为0.001mm的超声测厚仪。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1、本申请以传统的胶接成型方法为基础，针对大型加筋结构壁板的复杂性和特殊性，增加了共胶接前胶膜补偿技术，完善了胶接工艺方案，较好地克服了传统胶接成型方法对大型加筋结构壁板胶接面间隙难以掌握的不足。

2、在胶接前预装时的间隙测量值，为胶接组装时的胶膜补偿提供了实际数据依据，使筋条与壁板蒙皮间胶膜的补偿更加精确，大大的提高了胶接质量。

3、此次创新发明是在传统胶接方法上的工艺方案改进，无需新定制工装、型架等支持，解决了技术难题，也便于操作。

附图说明

图1是本发明中的常温固化胶液和无碱玻璃布介质的组合示意图。

图2-图5是本发明中的筋条与蒙皮间间隙理论实际对比示意图。

图6-图7是本发明中的胶膜补偿示意图。

图中，壁板蒙皮型面1、上隔离膜2、无碱玻璃布3、下隔离膜4、上常温固化修补胶液层5、下常温固化修补胶液层6。

具体实施方式

实施例1

一种复合材料共胶接加筋结构胶接面补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：胶接前的准备工作：将所有待胶接零组件准备齐全，包括筋条、壁板蒙皮等；检查所有零部件，确保满足待胶接状态；成型工装及型架的准备，包括工装的检漏、型面的除油、型面的清理等操作。

第二步：准备常温固化胶液和无碱玻璃布3介质的组合：领取隔离膜，按大型加筋结构筋条大小尺寸进行裁剪两张，留出40-50mm的余量，将其中的一张先平整的铺在平台上；基于目前大型加筋结构尺寸均为不规则，长度方向基本存在转折，故须裁剪为两张。如结构尺寸规整，则可裁剪为一张，通过对折的方式完成上下面的隔离，但周边必须留出40~50mm的余量。领取无碱玻璃布3，按大型加筋结构筋条大小尺寸进行裁剪，置于铺放好的隔离膜上；领取常温固化修补胶液，将胶液均匀的涂在无碱玻璃布3的上下两面；将另一张隔离膜覆盖在涂好胶液的玻璃布表面；

第三步：加筋结构部件胶接前组装定位：用激光投影仪或划线确定筋条与壁板蒙皮的胶接面，并将已准备完成的介质组合铺放在胶接面区域；将加筋结构壁板筋条在定位夹具的辅助下安放在正确的胶接区域并进行精确定位；封装真空袋系统，施加真空，完成对整个组合完成的加筋结构壁板组合件进行施压常温固化；

第四步：加筋结构筋条及壁板蒙皮间的间隙测量：将组合件进行拆除，取出常温固化胶液和无碱玻璃布3介质组合，用精确测量仪器对介质组合厚度进行测量；对于测量工具无法达到的区域可以用剪刀将介质组合剪开后进行测量；记录测量数据，并保存介质组合；

第五步：加筋结构筋条与壁板蒙皮胶接面补偿：结合筋条与壁板蒙皮间的理论间隙值和实际测量值，完成间隙数据的对比分析，通过实际测量值减去理论间隙值得到的差值，与理论零值进行对比，确定该区域实际间隙值能否满足共胶接要求，大于或小于均为不满足，对不能满足的区域，按胶膜厚度完成间隙值分裁，通过实际测量值减去理论间隙值得到的差值再除以胶膜厚度计算得出的值并通过取整的方法计算出胶膜须补偿的层数，同时根据厚度测量值，确定相同胶膜补偿层数区域，取整具体为0.4或0.8均取值为1进行计算，并最终确定须补偿胶膜的区域及须补偿的胶膜层数；重新完成加筋结构筋条与壁板蒙皮，在壁板蒙皮上的胶接区域铺贴胶膜的同时完成胶膜的补偿；胶接。

本申请以传统的胶接成型方法为基础，针对大型加筋结构壁板的复杂性和特殊性，增加了共胶接前胶膜补偿技术，完善了胶接工艺方案，较好地克服了传统胶接成型方法对大型加筋结构壁板胶接面间隙难以掌握的不足。在胶接前预装时的间隙测量值，为胶接组装时的胶膜补偿提供了实际数据依据，使筋条与壁板蒙皮间胶膜的补偿更加精确，大大的提高了胶接质量。此次创新发明是在传统胶接方法上的工艺方案改进，无需新定制工装、型架等支持，解决了技术难题，也便于操作。

在图1所示图中，在壁板蒙皮型面1上，上常温固化修补胶液层5和下常温固化修补胶液层6分别均匀的涂敷在无碱玻璃布3的两侧，上隔离膜2将下常温固化修补胶液层6与壁板蒙皮进行隔离，下隔离膜4将上常温固化修补胶液层5与筋条进行隔离，无碱玻璃布在隔离膜2和下隔离膜4中间，同时起到增强作用。

如图2-5所示，为某加筋结构部件共胶接时筋条与壁板蒙皮之间的理论间隙值与实际可能的间隙值，对比中可以发现，实际间隙值与理论间隙值之间存在较大的偏差，这种偏差须通过本发明的胶膜补偿方法予以补偿。

如图6-7所示，为某加筋结构部件共胶接组装时筋条与壁板蒙皮之间间隙的补偿，也即本发明的应用实例，图中所示补偿层的确定须通过间隙实际测量值与理论值进行比对分析，间隙的实际测量值则须通过本发明予以实施。

实施例2

一种复合材料共胶接加筋结构胶接面补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：胶接前的准备工作：将所有待胶接零组件准备齐全，包括筋条、壁板蒙皮等；检查所有零部件，确保满足待胶接状态；成型工装及型架的准备，包括工装的检漏、型面的除油、型面的清理等操作。

第二步：准备常温固化胶液和无碱玻璃布3介质的组合：领取隔离膜，按大型加筋结构筋条大小尺寸进行裁剪两张，留出40-50mm的余量，将其中的一张先平整的铺在平台上；基于目前大型加筋结构尺寸均为不规则，长度方向基本存在转折，故须裁剪为两张。如结构尺寸规整，则可裁剪为一张，通过对折的方式完成上下面的隔离，但周边必须留出40~50mm的余量。领取无碱玻璃布3，按大型加筋结构筋条大小尺寸进行裁剪，置于铺放好的隔离膜上；领取常温固化修补胶液，将胶液均匀的涂在无碱玻璃布3的上下两面；将另一张隔离膜覆盖在涂好胶液的玻璃布表面；

第三步：加筋结构部件胶接前组装定位：用激光投影仪或划线确定筋条与壁板蒙皮的胶接面，并将已准备完成的介质组合铺放在胶接面区域；将加筋结构壁板筋条在定位夹具的辅助下安放在正确的胶接区域并进行精确定位；封装真空袋系统，施加真空，完成对整个组合完成的加筋结构壁板组合件进行施压常温固化；

第四步：加筋结构筋条及壁板蒙皮间的间隙测量：将组合件进行拆除，取出常温固化胶液和无碱玻璃布3介质组合，用精确测量仪器对介质组合厚度进行测量；对于测量工具无法达到的区域可以用剪刀将介质组合剪开后进行测量；记录测量数据，并保存介质组合；

第五步：加筋结构筋条与壁板蒙皮胶接面补偿：结合筋条与壁板蒙皮间的理论间隙值和实际测量值，完成间隙数据的对比分析，通过实际测量值减去理论间隙值得到的差值，与理论零值进行对比，确定该区域实际间隙值能否满足共胶接要求，大于或小于均为不满足，对不能满足的区域，按胶膜厚度完成间隙值分裁，通过实际测量值减去理论间隙值得到的差值再除以胶膜厚度计算得出的值并通过取整的方法计算出胶膜须补偿的层数，同时根据厚度测量值，确定相同胶膜补偿层数区域，取整具体为0.4或0.8均取值为1进行计算，并最终确定须补偿胶膜的区域及须补偿的胶膜层数；重新完成加筋结构筋条与壁板蒙皮，在壁板蒙皮上的胶接区域铺贴胶膜的同时完成胶膜的补偿；胶接。

首先在复合材料共胶接加筋结构胶接组装工序前，实施预装，预装时采在共胶接加筋结构筋条与壁板蒙皮之间采用常温固化胶液和无碱玻璃布3介质的组合；该种组合能在不对加筋结构筋条及壁板蒙皮加温的状态下完成间隙的测量，从而根据所测量的间隙值完成筋条与壁板蒙皮之间的胶接间隙补偿。

所述共胶接为干筋和湿蒙皮之间或干蒙皮与湿筋之间的二次胶接。

所述常温固化胶液为常温固化修补胶液。其主要特征是在保证粘接质量的前提下，既能在烘箱或热压罐中加温到一定程度后进行固化，也能在常温状态下完成固化。

所述无碱玻璃布3介质为一种常用型号的无碱玻璃布3，所述无碱玻璃布3的厚度为0.1mm。有较强的柔软性和胶液附着能力，具有能使附着其上的胶液在自然状态下不易流动，受压状态下能保持很好流动的特性。行业现有厚度规格有0.1mm、0.2mm、0.29mm，但出于效果考虑，最好选择厚度与该区域理论间隙厚度相当或接近的值，原则为厚度越小越好。

所述第二步中将隔离膜裁剪为两张。

所述第四步中的精确测量仪器具体为有千分尺的螺旋测微器或精度为0.001mm的超声测厚仪。

本申请以传统的胶接成型方法为基础，针对大型加筋结构壁板的复杂性和特殊性，增加了共胶接前胶膜补偿技术，完善了胶接工艺方案，较好地克服了传统胶接成型方法对大型加筋结构壁板胶接面间隙难以掌握的不足。在胶接前预装时的间隙测量值，为胶接组装时的胶膜补偿提供了实际数据依据，使筋条与壁板蒙皮间胶膜的补偿更加精确，大大的提高了胶接质量。此次创新发明是在传统胶接方法上的工艺方案改进，无需新定制工装、型架等支持，解决了技术难题，也便于操作。

在图1所示图中，在壁板蒙皮型面1上，上常温固化修补胶液层5和下常温固化修补胶液层6分别均匀的涂敷在无碱玻璃布3的两侧，上隔离膜2将下常温固化修补胶液层6与壁板蒙皮进行隔离，下隔离膜4将上常温固化修补胶液层5与筋条进行隔离，无碱玻璃布在隔离膜2和下隔离膜4中间，同时起到增强作用。

如图2-5所示，为某加筋结构部件共胶接时筋条与壁板蒙皮之间的理论间隙值与实际可能的间隙值，对比中可以发现，实际间隙值与理论间隙值之间存在较大的偏差，这种偏差须通过本发明的胶膜补偿方法予以补偿。

如图6-7所示，为某加筋结构部件共胶接组装时筋条与壁板蒙皮之间间隙的补偿，也即本发明的应用实例，图中所示补偿层的确定须通过间隙实际测量值与理论值进行比对分析，间隙的实际测量值则须通过本发明予以实施。