一种网格结构复合材料构件的成型方法与流程

本发明涉及属于航空技术领域，特别涉及一种网格结构复合材料构件的成型方法。

背景技术：

先进复合材料用于航天航空结构可相应减重20~30%，这是其他先进技术无法达到的效果，因此其在航空航天领域应用日益广泛，继铝、钢、钛之后，已迅速发展成四大航空航天结构材料之一。

碳纤维增强材料是复合材料领域一个标志性的产品，具有各项异性（可设计）、高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳等优点，使其在设计时具有较好的灵活性，能够在满足刚度、强度、疲劳性能的前提下，降低结构重量，在航空航天结构设计领域具有较明显的优势。

网格结构的复合材料在结构设计中常被选用，其具有高强度、高刚度等特性，网格结构的复合材料构件因其结构较为复杂，在成型中具有一定的难度，无法用单一的成型方式将其生产成功。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种网格结构复合材料构件的成型方法，在满足制品强度和刚度的同时，明显减轻了产品的重量，并降低了成本。

本发明的目的是这样实现的：一种网格结构复合材料构件的成型方法，包括以下步骤：

步骤1：网格结构分区成型，采用热压罐工艺分别对多个框和侧壁板单独成型；

步骤2：通过胶接工装将多个框和侧壁板胶接成整体；

步骤3：胶接完成后检测各个框之间的位置关系，确认其尺寸符合图纸要求；

步骤4：采用模压工艺，在框、框和侧壁板之间进行r角填充；

步骤5：采用包缠料将多个框和侧壁板包缠连在一起；

步骤6：将包缠好的框和侧壁板放入rtm注胶的模具进行注胶；

步骤7：将注胶后的模具放置烘箱进行固化；

步骤8：脱模取得网格结构复合材料构件。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，有益效果在于：网格结构复合材料构件采用热压罐工艺和rtm工艺结合成型，制品尺寸由rtm模具模腔保证，基本不需机加工，尺寸精度高；制件表面没有目视可见的划伤、凹陷、开裂、孔洞、多余物、纤维断裂等缺陷；最终构件在各项环境试验前后连续、完整、均匀，无纤维裸露、无起泡、无裂纹等现象；产品表面为贴模面，在满足制品强度和刚度的同时，明显减轻了产品的重量，并降低了成本。

作为本发明进一步改进，步骤1中所述多个框包括6个闭合回字框和1个c形框，所述6个闭合回字框包括5个第一典型框和1个第二典型框，所述c形框为第三典型框，所述侧壁板为u字型侧壁板。

作为本发明进一步改进，所述网格结构分区成型具体包括：采用真空袋热压罐预成型工艺制作，按设计铺层顺序使用单向预浸料预制第一典型框，第一典型框为封闭结构，采用对接铺层形式，对接口需错开，每铺5层抽一次真空，压实排出气泡，制袋进热压罐终固化；

采用真空袋热压罐预成型工艺制作，按设计铺层顺序使用单向预浸料预制第二典型框，第二典型框也为封闭结构，采用对接铺层形式，对接口需错开，铺层对接口需避开铜套安装位置，每铺5层抽一次真空，压实排出气泡，铺层完成后制袋进热压罐终固化；

采用真空袋热压罐预成型工艺制作，按设计铺层顺序使用单向预浸料预制第三典型框，由于第三典型框为半开结构，采用堆积式铺层，下料图设计成矩形条，制成一个规整的矩形框，后机加成圆弧状，每铺5层抽一次真空，压实排出气泡，铺层完成后制袋进热压罐预固化，固化参数为80℃打冷压；

采用阳模铺贴，热压罐成型工艺对u字型侧壁板进行成型，侧壁板侧壁在分区设计时有厚度变化区，通过铺层设计里的丢层来实现厚度的渐变。

作为本发明进一步改进，为了增加接触面的胶接强度所述步骤2中各个部件之间的接触面需铺放2b板板胶膜。

作为本发明进一步改进，步骤4中所述r角填充具体包括：利用单向预浸料铺覆胶膜打袋压实，制成含胶膜的预浸料，按设计宽度剪裁，裹成碳丝束放入模具模压，最后模压出相关形状。

作为本发明进一步改进，步骤5中所述包缠料为5层干的平纹布，且包缠料需按照一定形状，位置进行裁剪。

作为本发明进一步改进，步骤6中所述注胶过程具体包括：选择125℃固化的rtm注胶树脂，将树脂装入注胶罐中，和模具之间的进胶口和出胶口连接好；在正式注胶之前，反复排出胶罐和模具中残留的空气；注胶时给注胶罐加0.6mpa的压力，使得树脂缓慢进入模具中，观察出胶口，待出胶口有树脂流出时，反复憋胶3-5次后结束注胶。

作为本发明进一步改进，步骤7中所述模具内腔接有热电偶，固化温度为125℃，固化时间为3h。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

图2本发明的分区结构示意图。

其中，1第一典型框，2第二典型框，3第三典型框，4侧板壁，5r角。

具体实施方式

如图所示的一种网格结构复合材料构件的成型方法，包括以下步骤：

步骤1：网格结构分区成型，采用热压罐工艺分别对多个框和侧壁板4单独成型，多个框包括6个闭合回字框和1个c形框，6个闭合回字框包括5个第一典型框1和1个第二典型框2，c形框为第三典型框3，侧壁板4为u字型侧壁板。网格结构分区成型具体包括：采用真空袋热压罐预成型工艺制作，按设计铺层顺序使用单向预浸料预制第一典型框1，第一典型框1为封闭结构，采用对接铺层形式，对接口需错开，每铺5层抽一次真空，压实排出气泡，制袋进热压罐终固化；

采用真空袋热压罐预成型工艺制作，按设计铺层顺序使用单向预浸料预制第二典型框2，第二典型框2也为封闭结构，采用对接铺层形式，对接口需错开，铺层对接口需避开铜套安装位置，每铺5层抽一次真空，压实排出气泡，铺层完成后制袋进热压罐终固化；

采用真空袋热压罐预成型工艺制作，按设计铺层顺序使用单向预浸料预制第三典型框3，由于第三典型框3为半开结构，采用堆积式铺层，下料图设计成矩形条，制成一个规整的矩形框，后机加成圆弧状，每铺5层抽一次真空，压实排出气泡，铺层完成后制袋进热压罐预固化，固化参数为80℃打冷压；

采用阳模铺贴，热压罐成型工艺对u字型侧壁板4进行成型，侧壁板4侧壁在分区设计时有厚度变化区，通过铺层设计里的丢层来实现厚度的渐变。

步骤2：通过胶接工装将多个框和侧壁板4胶接成整体，各个部件之间的接触面需铺放2b板板胶膜；

步骤3：胶接完成后检测各个框之间的位置关系，确认其尺寸符合图纸要求；

步骤4：采用模压工艺，在框、框和侧壁板之间进行r角5填充，利用单向预浸料铺覆胶膜打袋压实，制成含胶膜的预浸料，按设计宽度剪裁，裹成碳丝束放入模具模压，最后模压出相关形状；

步骤5：采用包缠料将多个框和侧壁板4包缠连在一起，包缠料为5层干的平纹布，且包缠料需按照一定形状，位置进行裁剪；

步骤6：将包缠好的框和侧壁板放入rtm注胶的模具进行注胶，选择125℃固化的rtm注胶树脂，将树脂装入注胶罐中，和模具之间的进胶口和出胶口连接好；在正式注胶之前，反复排出胶罐和模具中残留的空气；注胶时给注胶罐加0.6mpa的压力，使得树脂缓慢进入模具中，观察出胶口，待出胶口有树脂流出时，反复憋胶3-5次后结束注胶；

步骤7：将注胶后的模具放置烘箱进行固化，模具内腔接有热电偶，固化温度为125℃，固化时间为3h；

步骤8：脱模取得网格结构复合材料构件。

通过本发明网格结构复合材料构件采用热压罐工艺和rtm工艺结合成型，制品尺寸由rtm模具模腔保证，基本不需机加工，尺寸精度高；产品表面为贴模面，在满足制品强度和刚度的同时，明显减轻了产品的重量，并降低了成本。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。