复合材料双侧加筋机身框体的共固化成型工艺方法
【专利摘要】本发明提供一种复合材料双侧加筋机身框体的共固化成型工艺方法，包括步骤：(1)制造软模成型工装；(2)制造软模；(3)铺贴并组装T型筋条；(4)第一侧筋条定位；(5)铺贴层压板；(6)翻转定位；(7)第二侧筋条定位；(8)制真空袋；(9)翻转并固定刚性成型工装；(10)固化；以及(11)脱模。本发明使得层压板和双侧筋条共固化成为现实，一次进罐便能完成所有零件固化，降低了制造成本，简化了制造工艺，且产品质量也能得到保障。
【专利说明】
复合材料双侧加筋机身框体的共固化成型工艺方法
技术领域
[0001]本发明属于复合材料制造领域，具体涉及一种复合材料双侧加筋机身框体的共固化成型工艺方法。
【背景技术】
[0002]复合材料以其优异的性能，近年来以不同的结构形式应用于多种飞机型号上，机身后段的很多框体类零件也使用了复合材料。由于该类零件多采用复合材料层压板双侧加筋结构，所以以往的制造工艺通常会选则共胶接或二次胶接的工艺方案。即，先共固化层压板及一侧筋条，然后将固化好的层压板再次进罐与另一侧筋条完成共胶接或二次胶接。由于该类工艺方案都需要至少两次进热压罐才能完成制造，所以制造周期长，生产成本高。此夕卜，多次进热压罐使得部分材料较长时间处于高温环境中，增加了制造风险。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种复合材料双侧加筋机身框体的共固化成型工艺方法，使得双侧加筋的复合材料框体类零件的共固化成型得以实现。
[0004]具体地说，本发明提供一种复合材料双侧加筋机身框体的共固化成型工艺方法，所述机身框体包括层压板，所述层压板的两侧分别安装有T型筋条，所述共固化成型工艺方法包括步骤:
[0005](I)制造软模成型工装:根据所述机身框体的外形制造软模成型工装；
[0006](2)制造软模:制造与所述机身框体的第一侧对应的第一软模和与所述机身框体的第二侧对应的第二软模，第一软模和第二软模分别具有容纳T型筋条的T型凹槽；
[0007](3)铺贴并组装T型筋条:所述T型筋条包括左L部分、右L部分和连接左L部分和右L部分的底板，将左L部分、右L部分和底板铺贴并组装到一起；
[0008](4)第一侧筋条定位:将第一侧的T型筋条放到第一软模的T型凹槽中；
[0009](5)铺贴层压板:将所述层压板铺贴到第一软模上，所述层压板的第一侧与第一软模接触；
[0010](6)翻转定位:将第一软模和层压板翻转，并放置到刚性成型工装上，所述层压板的第二侧与刚性成型工装接触，并通过定位销确保第一软模和所述刚性成型工装的位置；
[0011](7)第二侧筋条定位:将第二侧的T型筋条放到第二软模的T型凹槽中，并随第二软模定位到所述刚性成型工装中，所述刚性成型工装设有容纳第二软模的镂空部分；
[0012](8)制真空袋:在刚性成型工装的第一侧和第二侧分别制真空袋，然后抽真空；
[0013](9)翻转并固定刚性成型工装:将所述刚性成型工装翻转到水平状态，并固定到支撑框架上；
[0014](10)固化:在进入热压罐前检查真空泄露情况，然后进入热压罐进行固化；以及
[0015](11)脱模:固化完成后，取下成型后的零件。
[0016]其中，第一侧的T型筋条沿第一方向延伸，第二侧的T型筋条沿垂直于第一方向的第二方向延伸。
[0017]其中，在步骤(2)中，将硅橡胶和碳纤维预浸料铺贴到所述软模成型工装上，采用热压罐工艺固化来制造第一软模和第二软模。
[0018]其中，在步骤(3)中，组装T型筋条时将左L部分压靠左模具，将右L部分压靠右模具，以及在左L部分、右L部分和底板之间填充有捻子条。
[0019]其中，在步骤(8)中，在所述真空袋内填充有隔离材料。
[0020]其中，在步骤(8)中，在所述真空袋内还填充有透气材料。
[0021 ]其中，所述真空袋的边缘部分通过密封胶条密封。
[0022]本发明首次提出了工装镂空、双面制真空袋的工艺方法，通过设计软模及翻转工装，使得层压板和双侧筋条共固化成为现实，一次进罐便能完成所有零件固化，降低了制造成本，简化了制造工艺，且产品质量也能得到保障。
[0023]根据本发明的共固化成型工艺方法的有益效果在于:
[0024]1.与传统的共胶接成型工艺相比，本发明的共固化成型工艺方法工序简练，成本较低，产品质量更优。
[0025]2.通过镂空工装的设计和双面制真空袋的创新，配合两侧软模成型零件，有效地保障了筋条的位置，且压力传递均匀，内部缺陷少。
[0026]3.该方法使得材料不需反复进罐，减少了温度因素对材料性能的影响，提高了航空产品的经济性和安全性。
【附图说明】
[0027]本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好地理解，其中:
[0028]图1a是根据本发明的复合材料双侧加筋机身框体的示意图；
[0029]图1b是图1的机身框体的第一侧的示意图；
[0030]图1c是图1的机身框体的第二侧的示意图；
[0031]图2是T型筋条的组装示意图；
[0032]图3是第一侧的T型筋条的定位的示意图；
[0033]图4是铺贴框体层压板的示意图；
[0034]图5a是层压板与刚性成型工装配合的示意图；
[0035]图5b是图5a的刚性成型工装的一侧的示意图；
[0036]图5c是图5a的刚性成型工装的另一侧的示意图；
[0037]图6是第二侧的T型筋条的定位和第二软模的组装定位的示意图；
[0038]图7是制真空袋的示意图；
[0039]图8是刚性成型工装的水平状态示意图。
【具体实施方式】
[0040]在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。
[0041 ]如图1a、Ib和I c所示，本发明以成型一个复合材料双侧加筋机身框体结构为例，该机身框体包括层压板3，层压板3的第一侧安装有三个纵向T型筋条I，第二侧安装有两个横向T型筋条2，其工艺过程如下:
[0042](I)制造软模成型工装:机械加工出一个和复材零件外形一样的金属件，用于在其上成型软模。其中，第一软模的成型工装完全与机身框体的第一侧(三个纵向T型筋条)的外形保持一致，且在工装余量区上设计有钻模板，用于钻软模上定位孔，第二软模的成型工装与机身框体的第二侧(两个横向T型筋条)的外形保持一致即可。
[0043](2)制造软模:将硅橡胶和碳纤维预浸料(按一定比例和顺序)铺贴到软模成型工装上，并压实固化。第一软模和第二软模分别具有容纳T型筋条的T型凹槽。
[0044]软模成型后，其内型面与零件外形一致，而软模本身保持一定弹性，加压固化时能传递压力到复材零件上。第一软模脱模前用钻模板钻出两个定位孔。
[0045](3)T型筋条铺贴及组装:如图2中所示，每个T型筋条包括左L部分6、右L部分7和底板8三个部分，组装时将左L部分6压靠左模具4，右L部分7压靠右模具5，铺贴完后制作捻子条9，并将各部分组装到一起。
[0046](4)第一侧筋条定位:如图3所示，将第一侧组装好的纵向T型筋条I放到第一软模10的T型凹槽中，注意筋条边缘与软模的配合。
[0047](5)铺贴层压板:如图4所示，在第一软模10上铺贴框体层压板3。铺贴中每隔数层进行预压实，可以在软模铺贴面的另一侧增加已知的装置以增强其刚度，以免预压实造成变形。
[0048](6)翻转定位:如图5a、5b和5c所示，翻转第一软模10和层压板3，让完成铺贴的层压板3贴合刚性成型工装，刚性成型工装为金属刚模。该刚性成型工装的第一侧11朝着第一软模10，第二侧12朝着第二软模13，刚性成型工装具有容纳第二软模的T型镂空部分。贴模过程应通过定位销确保第一软模和刚性成型工装的相对位置。定位完成后，进行真空预压实，让第一软模和刚性成型工装更好地贴合。
[0049](7)第二侧筋条定位:如图6中所示，用适量C形夹将第一软模10和刚性成型工装夹紧后，翻转整个结构至竖直状态。此时，将组装好的第二侧的横向T型筋条2放到相应的第二软模13中，并随第二软模13—起从第二侧定位到成型工装的T型镂空部分内。
[0050](8)制真空袋:如图7所示，在该刚性成型工装的第一侧11和第二侧12分别制作真空袋17，然后抽真空。真空袋17的边缘通过密封胶条14密封，真空袋17内填充有隔离材料15和透气材料16，外部设有真空嘴18。
[0051](9)翻转固定成型工装:如图8所示，将刚性成型工装翻转到水平状态，并固定到支撑框架19上。
[0052](10)固化:在进入热压罐前检查真空泄露情况，达到要求后进入热压罐进行固化。
[0053](11)脱模:固化完成后，将零件从模具上取下。
[0054]本发明首次提出了工装镂空、双面制真空袋的工艺方法，通过设计软模及翻转工装，使得层压板和双侧筋条共固化成为现实，一次进罐便能完成所有零件固化，降低了制造成本，简化了制造工艺，且产品质量也能得到保障。
[0055]根据本发明的共固化成型工艺方法的有益效果在于:
[0056]1.与传统的共胶接成型工艺相比，本发明的共固化成型工艺方法工序简练，成本较低，产品质量更优。
[0057]2.通过镂空工装的设计和双面制真空袋的创新，配合两侧软模成型零件，有效地保障了筋条的位置，且压力传递均匀，内部缺陷少。
[0058]3.该方法使得材料不需反复进罐，减少了温度因素对材料性能的影响，提高了航空产品的经济性和安全性。
[0059]以上已揭示本发明的具体实施例的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的各种特征和未在此明确示出的特征的组合作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是示例性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。
【主权项】
1.一种复合材料双侧加筋机身框体的共固化成型工艺方法，所述机身框体包括层压板，所述层压板的两侧分别安装有T型筋条，其特征在于，所述共固化成型工艺方法包括步骤: (1)制造软模成型工装:根据机身框体的外形制造软模成型工装； (2)制造软模:制造与所述机身框体的第一侧对应的第一软模和与所述机身框体的第二侧对应的第二软模，第一软模和第二软模分别具有容纳T型筋条的T型凹槽； (3)铺贴并组装T型筋条:所述T型筋条包括左L部分、右L部分和连接左L部分和右L部分的底板，将左L部分、右L部分和底板铺贴并组装到一起； (4)第一侧筋条定位:将第一侧的T型筋条放到第一软模的T型凹槽中； (5)铺贴层压板:将所述层压板铺贴到第一软模上，所述层压板的第一侧与第一软模接触； (6)翻转定位:将第一软模和层压板翻转，并放置到刚性成型工装上，所述层压板的第二侧与刚性成型工装接触，并通过定位销确保第一软模和所述刚性成型工装的位置； (7)第二侧筋条定位:将第二侧的T型筋条放到第二软模的T型凹槽中，并随第二软模定位到所述刚性成型工装中，所述刚性成型工装设有容纳第二软模的镂空部分； (8)制真空袋:在刚性成型工装的第一侧和第二侧分别制真空袋，然后抽真空； (9)翻转并固定刚性成型工装:将所述刚性成型工装翻转到水平状态，并固定到支撑框架上； (10)固化:在进入热压罐前检查真空泄露情况，然后进入热压罐进行固化；以及 (11)脱模:固化完成后，取下成型后的零件。2.根据权利要求1所述的共固化成型工艺方法，其特征在于，第一侧的T型筋条沿第一方向延伸，第二侧的T型筋条沿垂直于第一方向的第二方向延伸。3.根据权利要求1或2所述的共固化成型工艺方法，其特征在于，在步骤(2)中，将硅橡胶和碳纤维预浸料铺贴到所述软模成型工装上，采用热压罐工艺固化来制造第一软模和第二软模。4.根据权利要求1或2所述的共固化成型工艺方法，其特征在于，在步骤(3)中，组装T型筋条时将左L部分压靠左模具，将右L部分压靠右模具，以及在左L部分、右L部分和底板之间填充有捻子条。5.根据权利要求1或2所述的共固化成型工艺方法，其特征在于，在步骤(8)中，在所述真空袋内填充有隔离材料。6.根据权利要求5所述的共固化成型工艺方法，其特征在于，在步骤(8)中，在所述真空袋内还填充有透气材料。7.根据权利要求6所述的共固化成型工艺方法，其特征在于，所述真空袋的边缘部分通过密封胶条密封。
【文档编号】B29C70/54GK105965917SQ201610445508
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】刘军, 徐应强, 王伦, 倪永佳, 杨云仙, 倪佐僖, 宁波, 李颖
【申请人】中国商用飞机有限责任公司, 上海飞机制造有限公司