大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，其纵向断面由上至下依次为上蒙皮层、上聚甲基丙烯酰亚胺层、中间蒙皮层、下聚甲基丙烯酰亚胺层和下蒙皮层，且各层的外部边缘共同设有一个包边，中心孔采用包边通孔，上述各结构有机固化在一起；所述上蒙皮层和下蒙皮层分别包含上下间隔排列的n层复合材料层和n-1层粘弹性阻尼材料层，中间蒙皮层包含上下间隔排列的m层复合材料层和m-1层粘弹性阻尼材料层，m和n表示编织布复合材料铺设层数；所述仪表板的外部边缘设有一圈用于安装和固定仪表板本身的通孔，中心部位设有一个用于上下面之间管线连接的中心通孔，其余正反面上的孔是用于安装精密仪器的盲螺钉孔。
【专利说明】大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板
【技术领域】
[0001] 本发明涉及大阻尼、高刚度复合材料【技术领域】，尤其涉及一种嵌入式共固化大阻 尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，属于功能复合材料研究领域。
【背景技术】
[0002] 在空间技术迅速发展的今天，传统材料已无法满足高速飞行器的设计要求，发展 新的轻质、大阻尼、高刚度复合材料阻尼结构已成为研究热点。由于复合材料结构具有很高 比强度，比刚度等优点，近年来在高速运载设备领域已经得到了广泛地应用。但就目前的结 构制作和结构设计研究情况来看，仍存在以下不足之处：
[0003] 1)传统的复合材料由于阻尼较小，减振效果较差，一般仅作为飞机、卫星等的蒙 皮，而不适用于对力学性能要求较高的精密仪表板，近年来将轻质、大阻尼、高刚度复合材 料多层夹芯结构用于精密仪表板的研究报道非常少见。
[0004] 2)大阻尼精密仪表板上安装有大量精密仪器，而这些仪器的安装位置都有严格承 载能力和安装精度要求，要设计出功能上满足承载使用要求而且制作工艺简单的轻质、大 阻尼、高刚度复合材料多层夹芯结构试件，也是复合材料应用领域要面临的挑战。
【发明内容】
[0005] 本发明就是为解决现有技术存在的上述不足，提供一种嵌入式共固化大阻尼高刚 度复合材料多层夹芯的精密仪表板，该仪表板既能提高结构的阻尼又能改善结构的刚度， 还能显著降低仪表板整体重量，适用于对静力学和动力学性能要求较高领域。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，所述仪表板为多层夹芯结构， 其纵向断面由上至下依次为上蒙皮层、上聚甲基丙烯酰亚胺层、中间蒙皮层、下聚甲基丙烯 酰亚胺层和下蒙皮层，上述各层有机固化在一起，且各层的外部边缘共同设有一个包边；
[0008] 仪表板采用编织布复合材料预浸料时，所述上蒙皮层和下蒙皮层分别包含上下间 隔均匀排列的η层复合材料层和n-1层粘弹性阻尼材料层，中间蒙皮层包含上下间隔均匀 排列的m层复合材料层和m-1层粘弹性阻尼材料层，m和η表示编织布复合材料预浸料铺 设层数。
[0009] 仪表板采用纤维复合材料预浸料时，所述上蒙皮层和下蒙皮层分别包含上下间隔 均匀排列的2η层复合材料预浸料层和n-1层粘弹性阻尼材料层，中间蒙皮层包含上下间隔 均匀排列的2m层复合材料层和m-Ι层粘弹性阻尼材料层，2m和2n表示纤维复合材料预浸 料铺设层数。
[0010] 所述仪表板的外部边缘设有一圈用于安装仪表板本身的通孔，中心部位设有一 个用于上下面之间管线连接的中心通孔，中心通孔采用包边通孔，在中心通孔和最外部的 安装通孔之间，仪表板的正反面上分别设有若干用于安装精密仪器的钛合金制作的盲螺钉 孔。 toon] 所述复合材料层采用纤维复合材料预浸料或编织布复合材料预浸料，它们都采用 等角铺层以减小仪表板各向性能差异，在每四层纤维复合材料的预浸料中间夹杂一层粘弹 性阻尼材料，或在每两层编织布复合材料预浸料之间夹杂一层粘弹性阻尼材料，在保证强 度、刚度和稳定性条件下提高整体仪表板的阻尼性能。
[0012] 所述仪表板外部边缘的一圈通孔中安装有贯穿整个仪表板的钛合金螺钉套（不 带螺纹的光孔）。
[0013] 所述仪表板设计的第一种方案为：正面上带盲螺纹孔的钛合金螺钉套分别穿过上 蒙皮层和上聚甲基丙烯酰亚胺层，仪表板反面上带盲螺纹孔的钛合金螺钉套分别穿过下蒙 皮层和下聚甲基丙烯酰亚胺层，这些钛合金螺钉套端部的法兰穿过中间蒙皮层，并通过粘 结剂粘结在中间蒙皮层表面，高精密仪器的螺钉就安装在钛合金螺钉套的盲螺纹孔中。
[0014] 所述仪表板设计的第二种方案为：正面上带盲螺纹孔的钛合金螺钉套分别穿过上 蒙皮层和上聚甲基丙烯酰亚胺层，仪表板反面上带盲螺纹孔的钛合金螺钉套分别穿过下蒙 皮层和下聚甲基丙烯酰亚胺层，钛合金螺钉套端部的法兰通过粘结剂粘结于中间蒙皮层表 面，高精密仪器的螺钉就安装在钛合金螺钉套的盲螺纹孔中。
[0015] 本发明的大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，所用材料包括复合材料、 阻尼材料、聚甲基丙烯酰亚胺（PMI)、高强度粘结剂、钛合金螺钉套等。其中所述复合材料 采用纤维复合材料或编织布复合材料（本专利实施时使用型号如T300/QY8911或CF3031/ QY8911)，采用等角铺层以提高仪表板各向性能的均匀性，在每四层纤维复合材料预浸料中 间夹杂一层粘弹性阻尼材料，或在每两层编织布复合材料预浸料之间夹杂一层粘弹性阻尼 材料，在保证刚度、强度、稳定性的条件下提高整体仪表板的阻尼性能。
[0016] 阻尼材料层中的阻尼材料采用中国专利ZL201210030874. 2《嵌入式高温共固化 大阻尼复合材料及其制备工艺》中的材料制备，具体配方的成份质量份数比为：丁基橡胶 92. 5-93. 5份；氯化丁基橡胶6. 5-7. 5份；氯化聚乙烯2. 9-3. 1份；氧化锌3. 9-4. 1份；硬脂 酸0. 8-1份；炭黑50-52份；辛基酚醛树脂5. 9-6. 1份。采用丁基橡胶、氯化丁基橡胶为主 要原料制成粘弹性材料，为提高复合材料阻尼性能，先将粘弹性阻尼材料通过刷涂或喷涂 工艺涂覆在纤维或编织布复合材料预浸料表面，制成带阻尼层的复合材料预浸料，再采用 等角铺层将这种预浸料铺设成多层阻尼结构，通过在热压罐中抽真空、加压、加热共固化制 成嵌入式共固化多层阻尼复合材料蒙皮。（如图4和5所示结构）本仪表板所使用的嵌入 式共固化复合材料采用多层分布式阻尼材料结构，即每四层纤维或两层编织布复合材料预 浸料中间夹杂一层阻尼材料，这种多层分布式阻尼材料结构比单层集中阻尼材料结构的阻 尼性能要好很多。
[0017] 聚甲基丙烯酰亚胺（PMI)是一种轻质、多孔的硬质泡沫塑料，密度比铝蜂窝结构 低，可以显著地降低整体仪表板的重量，具有良好的力学性能、较高的抗热变形温度和化学 稳定性，是高性能复合材料夹层结构中的理想芯材。上、下PMI层夹在三层蒙皮之间，采用 高强度粘结剂J116A，通过热压罐固化工艺将PMI和蒙皮固化在一起，形成三层夹芯结构。 根据固体力学理论，板的弯曲刚度与厚度的3次方成正比，厚度越大，板的刚度也就越大， 但是单纯的增加厚度也会带来整体仪表板质量的加大，因此这里加入了较厚的两层PMI材 料，在减轻整板重量的同时提高仪表板的刚度和阻尼。
[0018] 所有盲钛合金螺钉套的内孔有螺纹，用于安装和紧固各种精密仪器，钛合金材料 的密度仅为钢的60%，具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，是一种非常理想的航空、航 天材料，盲钛合金螺钉套上的法兰采用粘结工艺与中间蒙皮连接，为了增加粘结后的承载 能力，法兰要与中间蒙皮采用高强度粘结剂J116A连接，而且法兰的面积要足够的大，确保 精密仪器牢靠地固定在钛合金螺钉套上，而不被拉脱，盲钛合金螺钉套另一端的法兰要分 别与上或下蒙皮连接。
[0019] 高强度粘结剂采用J116A，这种粘结剂具有较大的拉伸、剪切强度和剥离强度，将 钛合金螺钉套紧紧地固定在PMI和复合材料中，而不至于被外力拉脱。
[0020] 仪表板的最外圈孔和中心孔为通孔，外圈孔用于安装和固定仪表板本身的，而中 心孔用于上、下面之间管线连接的走线孔，其制作采用包边通孔，其余正面钛合金螺钉套上 的孔和反面钛合金螺钉套上的孔均为盲螺纹孔，且数目和大小不同，用于安装各种精密仪 器。
[0021] 钛合金螺钉套预埋在蒙皮和PMI材料层中，高强度粘结剂J116A将钛合金螺钉套 端部的法兰粘在中间蒙皮上。上蒙皮和下蒙皮阻尼层数较少，目的是提高仪表板的整体刚 度和抗弯能力；中间蒙皮采用较多的阻尼材料层数，目的是提高整体仪表板的阻尼系数。
[0022] 发明结构的基本原理：根据精密仪表板技术要求，鉴于先进复合材料的高比强度、 比模量以及结构的可设计性能，本发明仪表板的基本构成选用嵌入式共固化阻尼复合材料 结构。根据固体力学理论，板的弯曲刚度与厚度的3次方成正比，厚度越大，板的刚度也 就越大，但是单纯地增加厚度也会带来整体仪表板质量的加大，因此这里加入了较厚的两 层PMI材料，在减轻重量的同时提高仪表板的刚度和阻尼。为满足重量要求，采用蒙皮与 PMI多层夹芯组合的形式，预埋螺钉套采用钛合金，阻尼复合材料蒙皮采用嵌入式共固化多 层阻尼结构，与传统的约束阻尼形式相比，既能提高结构的阻尼又能改善结构的刚度，阻尼 层为粘弹性阻尼薄膜，采用刷涂或喷涂工艺制成，多层组合结构通过在热压罐中抽真空、力口 压、加热固化制成先进的大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板。
[0023] 本发明利用嵌入式共固化复合材料阻尼结构、将聚甲基丙烯酰亚胺（PMI)、高强度 粘结剂、钛合金等材料的优良力学性能相结合，设计出一种轻质、大阻尼、高刚度复合材料 多层夹芯结构的精密仪表板，该结构可以广泛地应用在航空、航天、高速列车、精密机械等 领域，为精密仪表提供一个大阻尼、高刚度、高精度的安装和支撑条件。
[0024] 本发明的有益效果：
[0025] 1、多层阻尼复合材料采用嵌入式共固化阻尼结构，且阻尼材料层和复合材料预浸 料层均匀间隔分布，与传统的约束阻尼形式相比，既能提高结构的阻尼又能改善结构的刚 度。
[0026] 2、使用聚甲基丙烯酰亚胺（PMI)材料作为仪表板的上、下夹层，不仅提高了仪表 板的刚度，还显著地降低了仪表板整体重量，为钛合金螺钉套提供了良好的预埋环境。
[0027] 3、使用钛合金作为仪表板的螺钉套，并采用高强度粘结剂J116A将其固定在中间 蒙皮上，在保证仪表板与精密仪器的连接强度前提下，降低了仪表板的整体重量。与钢相比 使用钛合金螺钉套，就能减重60%。
[0028] 4、将复合材料、阻尼材料层、聚甲基丙烯酰亚胺（PMI)、高强度粘结剂、钛合金螺钉 套等材料结合在一起制成大阻尼、高刚度、多层夹芯结构的复合材料精密仪表板，在航空、 航天、高速列车、精密仪器等领域有着广泛的应用前景。
[0029] 说明书附图
[0030] 图1大阻尼高刚度精密仪表板正面；
[0031] 图2大阻尼高刚度精密仪表板反面；
[0032] 图3大阻尼高刚度精密仪表板剖切面；
[0033] 图4大阻尼高刚度精密仪表板上蒙皮和下蒙皮结构示意图；
[0034] 图5大阻尼高刚度精密仪表板中间蒙皮层结构示意图；
[0035] 图6嵌入式共固化复合材料结构示意图；
[0036] 图7大阻尼高刚度精密仪表板包边结构示意图；
[0037] 图8仪表板设计方案1的结构示意图；
[0038] 图9仪表板设计方案2的结构示意图。
[0039] 图中：1、2、3是嵌入式共固化复合材料上蒙皮、中间蒙皮和下蒙皮；4、5是PMI材 料制成上夹芯层和下夹芯层，6是钛合金螺钉套，7是纤维或编织布复合材料层，8是粘弹性 阻尼材料层，9是包边材料，10是J116A材料层。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图1至图9与实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0041] 一种大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，所用材料包括复合材料、阻尼 材料层、聚甲基丙烯酰亚胺（PMI)、高强度粘结剂、钛合金螺钉套、包边。其中所述复合材料 采用纤维复合材料或编织布复合材料（本实施例采用碳纤维或碳纤维编织布复合材料）， 采用等角铺层以提高仪表板各向性能的均匀性（本实施例采用45°等角铺层）；所述阻尼 材料层采用丁基橡胶、氯化丁基橡胶为主要原料制成粘弹性材料，为提高复合材料阻尼性 能，先将粘弹性阻尼材料通过刷涂或喷涂工艺涂覆在纤维或编织布复合材料预浸料表面， 制成带阻尼薄膜层的复合材料预浸料，再采用等角铺层将这种预浸料铺设成多层阻尼结 构，通过在热压罐中抽真空、加压、加热制成嵌入式共固化复合材料多层阻尼结构蒙皮；
[0042] 聚甲基丙烯酰亚胺（PMI)是一种轻质、闭孔的硬质泡沫塑料，具有良好的力学性 能、较高的抗热变形温度和化学稳定性，是高性能复合材料结构的理想夹芯材料；所述盲钛 合金螺钉套内孔带有螺纹，用于安装和紧固各种精密仪器；所述高强度粘结剂采用J116A， 这种粘结剂具有较大的拉伸、剪切强度和剥离强度，将钛合金螺钉套紧紧地固定在PMI和 复合材料中，而不至于被外力拉脱。
[0043] 大阻尼高刚度复合材料夹芯精密仪表板由复合材料、阻尼材料层、聚甲基丙烯酰 亚胺（PMI)、高强度粘结剂、钛合金螺钉套组成的一种复合多层夹心结构，如图1、2、3所示， 图1是仪表板的正面，图2是仪表板的反面，图3是仪表板的剖切面，其中1、2、3是嵌入式共 固化复合材料多层阻尼结构的上蒙皮、中间蒙皮和下蒙皮；4、5是PMI材料制成上夹芯层和 下夹芯层，6是钛合金螺钉套。该仪表板的最外圈孔和中心孔为通孔，最外圈孔用于安装和 固定仪表板本身。而中心孔是用于上、下面之间管线连接的走线孔，其制作采用包边通孔。 其余正面钛合金螺钉套上的孔和反面钛合金螺钉套上的孔均为盲螺纹孔，且数目和大小不 同，用于安装各种高精密仪器。
[0044] 大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板是一种多层夹芯结构，如图3所示， 分为上蒙皮、上PMI层、中间蒙皮、下PMI层、下蒙皮层、包边、钛合金螺钉套，使用高强度粘 结剂J116A通过热压罐固化工艺将上述各层有机固化在一起。其中上蒙皮和下蒙皮包含η 层编织布复合材料和η-1层粘弹性阻尼材料层，或上蒙皮和下蒙皮包含2η层纤维复合材料 预浸料层和η-1层粘弹性阻尼材料层，本实施例采用编织布预浸料，其具体如图4所示，其 中7是纤维或编织布复合材料层，8是粘弹性阻尼材料层，中间蒙皮包含m层编织布复合材 料和m-1层粘弹性阻尼材料层，或包含2m层纤维复合材料预浸料层和m-1层粘弹性阻尼材 料层，本实施例采用编织布复合材料预浸料，如图5所示，7是纤维或编织布复合材料层，8 是粘弹性阻尼材料层。
[0045] 复合材料采用纤维复合材料或编织布复合材料，本实施例采用T300/QY8911或 CF3031/QY8911，45°等角铺层以提高仪表板各向性能的均匀性，对于纤维复合材料预浸料 来说，每四层复合材料预浸料中间夹杂一层粘弹性阻尼材料层；对于编织布复合材料预浸 料来说，每两层复合材料预浸料之间夹杂一层粘弹性阻尼材料层，具体如图6所示，其中7 是纤维或编织布复合材料层，8是粘弹性阻尼材料层，在热压罐中抽真空、加压、加热从而制 成嵌入式共固化复合材料多层阻尼结构蒙皮。
[0046] 蒙皮材料就是指嵌入式共固化复合材料多层阻尼结构，首先将粘弹性阻尼材料通 过刷涂或喷涂工艺涂覆在纤维或编织布复合材料预浸料表面，采用等角铺层，通过热压罐 抽真空、加压、加温制成嵌入式共固化复合材料多层阻尼结构蒙皮。按照上蒙皮、上PMI层、 中间蒙皮、下PMI层、下蒙皮层顺序放置材料，且各层的外部边缘共同设有一个包边，中心 孔采用包边通孔，使用高强度粘结剂J116A和夹具将钛合金螺钉套预埋并固定在仪表板里 面，经过多次固化工艺制成整体仪表板。最后对整体仪表板包边的边缘精加工，以保证满足 仪表板的尺寸公差要求，包边结构如图7所示，其中1、2、3是嵌入式共固化复合材料上蒙 皮、中间蒙皮和下蒙皮；4、5是PMI材料制成上夹芯层和下夹芯层，9是包边材料。
[0047] 聚甲基丙烯酰亚胺（PMI)是一种轻质、闭孔的硬质泡沫塑料，密度比铝蜂窝结构 低，可以显著地降低整体仪表板的重量，根据固体力学理论，板的弯曲刚度与厚度的3次方 成正比，厚度越大，板的抗弯刚度也就越大，但是单纯地增加厚度也会带来整体仪表板重量 的加大，为此仪表板中设计了两层较厚的PMI材料层，以增加仪表板的厚度来提高整板抗 弯刚度，减轻重量。上、下PMI层夹在三层蒙皮之间，使用高强度粘结剂J116A通过热压罐 固化工艺将PMI和蒙皮有机固化在一起。
[0048] 螺钉套采用钛合金材料，这种材料的密度仅为钢的60%，具有强度高、耐腐蚀性 好、耐热性高等特点，是一种非常理想的航空、航天材料。根据仪表板上安装仪器的要求，所 述钛合金螺钉套的直径和长度不同，仪表板最外圈孔和中心孔是通孔，因此安装在最外圈 的钛合金螺钉套贯穿整个仪表板。中心孔用于上、下面之间管线连接的走线孔，其制作采用 包边通孔。其它孔是盲螺纹孔，即仪表板正面的钛合金螺钉套仅贯穿上蒙皮和上PMI，反面 钛合金螺钉套仅贯穿下蒙皮和下PMI，根据整体仪表板的力学性能要求，决定各钛合金螺钉 套是否穿过中间蒙皮层。
[0049] 为此，根据不同的场合使用要求和力学性能，本发明提出如下两种结构方案。
[0050] 方案1仪表板由五层结构组成（上、下层和中间层蒙皮为复合材料多层阻尼结构， 上层和中间层蒙皮间为PMI夹芯结构，中间层和下层蒙皮间为PMI夹芯结构）。仪表板在厚 度方向上的结构示意图以及螺钉安装套与结构之间的连接关系如图8所示，其中1、2、3是 嵌入式共固化复合材料多层阻尼结构上蒙皮、中间蒙皮和下蒙皮；4、5是PMI材料制成上夹 芯层和下夹芯层，6是钛合金螺钉套，10是J116A材料层，且各层的外部边缘共同设有个包 边。最外圈钛合金螺钉套和带有盲螺纹孔的钛合金螺钉套均穿过中间蒙皮层，中心孔采用 包边通孔，且各层的外部边缘共同设有一个包边。该结构优点是精密仪器螺钉安装套固定 方式稳定可靠，但是对中间复合材料蒙皮破坏比较大，还会降低整个结构的阻尼性能。
[0051] 方案2仪表板由五层结构组成（上、下层蒙皮和中间蒙皮层为复合材料多层阻尼 结构，上层和中间层蒙皮间为PMI夹芯结构，中间层和下层蒙皮间为PMI夹芯结构）。仪表 板在厚度方向上的结构示意图以及螺钉安装套与结构之间的连接关系如图9所示，其中1、 2、3是嵌入式共固化复合材料多层阻尼结构上蒙皮、中间蒙皮和下蒙皮；4、5是PMI材料制 成上夹芯层和下夹芯层，6是钛合金螺钉套，10是J116A材料层，且各层的外部边缘共同设 有一个包边。最外圈钛合金螺钉套贯穿整个仪表板，中心孔采用包边通孔，而其余钛合金螺 钉套没有穿过中间蒙皮层。该结构的优点是螺钉安装套固定方式简单，主要靠粘结剂将其 粘结在中间蒙皮复合材料上，使制作工艺比较简单，对中间复合材料蒙皮破坏比较小，也提 高整个结构的阻尼性能，缺点是高精密仪器螺钉安装套固定方式没有方案1可靠。
[0052] 大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板制作工艺，包括：
[0053] 1)使用嵌入式共固化大阻尼复合材料制作所述仪表板的上蒙皮、下蒙皮和中间蒙 皮；
[0054] 2)聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板下料，按照仪表板的设计要求，制作上、下两块聚甲基 丙烯酰亚胺泡沫板并留有加工余量；
[0055] 3)蒙皮板与聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板的粘结，仪表板正面和反面孔的数目和位置 不同，同时存在通孔和盲孔，上蒙皮和上聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板采用粘结剂粘结，下蒙皮 和下聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板采用粘结剂粘结；
[0056] 4)预埋钛合金螺钉套孔以及中心孔加工，用高精度的数控加工中心，分别在由上 蒙皮和上聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板粘结形成的上蒙皮组件以及由下蒙皮和下聚甲基丙烯 酰亚胺泡沫板粘结形成的下蒙皮组件上打出正面钛合金螺钉套预埋孔和反面钛合金螺钉 套预埋孔；同时在上蒙皮组件、下蒙皮组件和中间蒙皮打上中心孔以及最外圈通孔，并留出 粘结余量；
[0057] 5)加工钛合金预埋套，根据仪表板设计要求，分别加工正面钛合金螺钉套盲孔、 反面钛合金螺钉套盲孔和外圈通孔钛合金螺钉套通孔，并且钛合金螺钉套内孔留有加工余 量，以便进一步找正、精加工和攻丝；
[0058] 6)预埋钛合金螺钉套，将钛合金螺钉套分别预埋在上蒙皮组件、下蒙皮组件和中 间蒙皮的预埋位置上，用粘结剂将钛合金螺钉套大头粘在中间蒙皮上，并在螺钉套与预埋 孔之间填满粘结剂；
[0059] 7)加工工装，分别制作2块用于仪表板上孔的定位的工装面板；正面工装面板用 于加工仪表板正面孔和外圈通孔以及中心孔，反面工装面板用于加工仪表板反面孔和外圈 通孔以及中心孔，在中间蒙皮上打出外圈螺钉套预埋通孔以及中心孔，工装面板上的所有 孔的加工由高精度数控加工中心完成，整体仪表板的正面孔、反面孔和外圈通孔的相对位 置精度由这两块工装面板上孔的加工精度来保证；
[0060] 8)仪表板整体固化成型，按照正面工装面板、上蒙皮组件、中间蒙皮、下蒙皮组件、 反面工装面板顺序排列，将钛合金螺钉套预埋在预先加工好的预埋位置，通过端部带有螺 纹的销钉和螺母连接，而销钉的圆柱头插入到预埋的钛合金螺钉套孔中，以确定正面孔、反 面孔和外圈通孔和中心孔的相对位置；
[0061] 9)找正、精加工、攻丝、加工外圆和中心孔，在仪表板整体固化成型后，将仪表板 的工装去掉，再在加工中心上对其正面孔进行找正，再对正面的预埋钛合金螺钉套上的孔 进行精加工，然后加工出螺纹孔；接着掉头对其反面进行找正，对反面的预埋钛合金螺钉套 上的孔进行精加工，然后加工出螺纹孔；最后加工出仪表板的外圆和中心孔，留出包边的余 量；
[0062] 10)整体仪表板包边加工，在U型包边槽和仪表板的外圆上涂上粘结剂，将内部上 蒙皮组件、中间蒙皮、下蒙皮组件共5层面板封住，使仪表板整体固化成型，实现四次固化 成型；包边完成后对仪表板进行边缘精修，由高精密的数控机床完成，使仪表板外圈尺寸满 足公差要求。
[〇〇63] 上述虽然结合附图对发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围 的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需 要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，如改变钛合金孔的数目、相对位置、改变整 体仪表板的几何形状、改变阻尼材料层数目及分布等，仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1. 一种大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，其特征是，所述仪表板为多层夹 层结构，其纵向断面由上至下依次为上蒙皮层、上聚甲基丙烯酰亚胺层、中间蒙皮层、下聚 甲基丙烯酰亚胺层和下蒙皮层，上述各层有机固化在一起，且各层的外部边缘共同设有一 个包边； 对于编织布复合材料预浸料，所述上蒙皮层和下蒙皮层分别包含上下间隔均匀排列的 η层复合材料层和n-1层粘弹性阻尼材料层，中间蒙皮层包含上下间隔均匀排列的m层复合 材料层和m-1层粘弹性阻尼材料层，m和η表示编织布复合材料预浸料铺设层数； 对于纤维复合材料预浸料，所述上蒙皮层和下蒙皮层分别包含上下间隔均匀排列的2η 层复合材料层和2η-1层粘弹性阻尼材料层，中间蒙皮层包含上下间隔均匀排列的2m层复 合材料层和2m-l层粘弹性阻尼材料层，2m和2n表示纤维复合材料预浸料铺设层数； 所述仪表板的外部边缘设有一圈用于安装和固定仪表板本身的通孔，中心部位设有一 个用于上、下面之间管线连接采用包边的中心通孔，中心通孔和最外部通孔之间的仪表板 的正、反面上分别设有若干用于安装精密仪器的盲螺纹孔。
2. 如权利要求1所述的大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，其特征是，所述 复合材料层采用纤维复合材料或编织布复合材料，采用等角铺层，在每两层编织布复合材 料预浸料之间夹杂一层粘弹性阻尼材料，或在每四层纤维复合材料预浸料中间夹杂一层粘 弹性阻尼材料。
3. 如权利要求1所述的大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，其特征是，所述 仪表板最外部边有一圈通孔，在仪表板通孔中粘结有贯穿整个仪表板的带有光孔的钛合金 螺钉套，这些带有光孔的钛合金螺钉套是用来固定仪表板自身的。
4. 如权利要求1所述的大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，其特征是，仪表 板正面的盲螺纹孔的钛合金螺钉套分别穿过上蒙皮层和上聚甲基丙烯酰亚胺层和中间蒙 皮层；仪表板反面的盲螺纹孔的钛合金螺钉套分别穿过下蒙皮层和下聚甲基丙烯酰亚胺层 和中间蒙皮层；带盲螺纹孔的钛合金螺钉套上的法兰通过粘结剂粘结于中间蒙皮层表面， 这若干个盲螺纹孔是仪表板用于安装各种精密仪器的。
5. 如权利要求1所述的大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，其特征是，仪表 板正面的盲螺钉孔分别穿过上蒙皮层和上聚甲基丙烯酰亚胺层；仪表板反面的盲螺钉孔分 别穿过下蒙皮层和下聚甲基丙烯酰亚胺层，带盲螺纹孔的钛合金螺钉套上的法兰通过粘结 剂粘结于中间蒙皮层表面，这若干个盲螺纹孔是仪表板用于安装各种精密仪器的。
【文档编号】B32B25/10GK104057679SQ201410258711
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】梁森, 王常松, 李雪, 张术国 申请人:青岛理工大学