大尺寸空间双S弯复合材料构件整体制造方法与流程

本发明属于民机复合材料构件制造工艺技术领域，具体涉及一种大尺寸空间双s弯复合材料构件整体制造方法。

背景技术：

复合材料结构件具有重量轻、强度刚度高、良好的成型工艺性等优点，在民用飞机领域得到越来越广泛的应用，尤其是大型复合材料结构件。

大尺寸空间双s弯复合材料构件为c919大型客机的离机通道，属适航类零件，成型模具热分布试验要求需满足民机工艺规范要求；外形呈空间双s弯，曲率变化大，高度尺寸大，采用传统制造方法脱模困难；属薄壳腔体类零件，且内、外形尺寸精度要求高，工艺装备设计制造要求高。

国内有关复合材料构件的整体制造的研究主要应用在尺寸较小、曲率变化平缓的飞机进气道制造等方面，且无适航制造要求，薄壁金属分体式阳模法、水溶性模具法等传统制造工艺方法可以解决。

技术实现要素：

发明目的

本发明提供了一种大尺寸空间双s弯复合材料构件整体制造方法，解决了复合材料构件成型制造中，由于产品高度尺寸大、空间双s弯、曲率变化大引起的整体成型制造困难、成型模具热分布均匀性问题、成型模具制造成本高、研制周期长等问题。

发明技术解决方案

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

大尺寸空间双s弯复合材料构件整体制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：选用低成本材料作为母模材料，在烘箱中对母模毛坯进行抽真空压实，然后在数控机床上粗、精加工母模外型面，形成薄壳复合材料阳模的内型面的成型面，对母模外型面进行检测；

步骤2：在母模外型面上成型薄壳复合材料阳模，固化结束后，数控加工薄壳复合材料阳模外型面，形成复合材料构件内型面的成型面，对薄壳复合材料阳模外型面进行检测；

步骤3：对母模进行拆卸，保留薄壳复合材料阳模，对阳模外型面进行精度检测；

步骤4：对薄壳复合材料阳模进行热分布试验，试验通过后，作为复合材料构件的成型模具；

步骤5：在薄壳复合材料阳模外型面精准铺贴复合材料构件毛坯，复合材料构件毛坯成型固化结束后，对复合材料构件毛坯边界在数控机床上精确加工；

步骤6：对薄壳复合材料阳模进行层层剥离去除，剥离后形成毛坯，切割喷涂后形成复合材料构件；

步骤7：对复合材料构件内型面进行精度检测，并进行无损检测。

优选的，在步骤1和2之间进行：对母模外型面进行表面处理，在外型面均匀涂覆脱模层，实现与薄壳复合材料阳模内表面的隔离。

优选的，在步骤4和5之间进行：对薄壳复合材料阳模外型面进行表面处理，铺贴隔离膜，形成与复合材料构件毛坯成型时内表面的隔离。

优选的，步骤1、2、3、7中使用三坐标测量机进行型面检测。

优选的，母模包括母模模体，母模模体为双s型且一端端面面积大于另一端端面面积；母模模体大端端面可拆卸连接有支撑板。

优选的，薄壳复合材料阳模包括阳模体，阳模体为双s型两端开口且中空结构，一端开口面积大于另一端开口面积，阳模体大端端面可拆卸连接有支撑板，大端端面一侧设置有加强框。

优选的，支撑板外周面，加强框的顶面和外周面均设置有若干吊环。

优选的，支撑板为正方形，在支撑板顶面四个角处还设置有定位块。

优选的，母模模体采用木质材料制成。

优选的，步骤5中复合材料构件在薄壳复合材料阳模上固化时，将阳模体横卧放置，在阳模体小端设置小端调整架，在阳模体大端设置大端调整架，小端调整架和大端调整架上端设置于阳模体内顶面，使阳模体小端端口在热压罐内朝向气流方向，端口截面垂直于水平面。由于阳模内腔为中空贯通的，这种横卧式的模具放置方式可保证复合材料构件毛坯在固化时气流畅通，模具受热均匀。

本发明的优点

本发明的优点在于：

1)适用范围广，可适用于各种大尺寸、大曲率变化复合材料构件的整体制造。

2)模具设计制造成本低，研制周期短。

3)产品脱模过程无外力，降低了产品脱模过程中的变形。

附图说明

图1为本发明的大尺寸空间双s弯复合材料构件整体制造方法流程图。

图2为母模主视图。

图3为母模俯视图。

图4为母模三维结构视图。

图5为薄壳复合材料阳模主视图。

图6为薄壳复合材料阳模俯视图。

图7为薄壳复合材料阳模三维结构视图。

图8为复合材料构件毛坯在薄壳复合材料阳模上固化时的主视图。

图9为复合材料构件毛坯在薄壳复合材料阳模上固化时的三维视图。

图中：１-防脱螺钉；2-母模模体；3-支撑板；4-吊环；5-定位块；6-阳模体；7-小端调整架；8-大端调整架；9-加强框。

具体实施方式

结合发明内容概述和附图，详细说明本发明的具体实施方式。

大尺寸空间双s弯复合材料构件整体制造方法，包括如下步骤：

步骤1：选用低成本材料作为母模材料，在烘箱中对母模毛坯进行抽真空压实，然后在数控机床上粗、精加工母模外型面，形成薄壳复合材料阳模的内型面的成型面，使用三坐标测量机对母模外型面进行检测；

步骤2：在母模外型面上成型薄壳复合材料阳模，固化结束后，数控加工薄壳复合材料阳模外型面，形成复合材料构件内型面的成型面，使用三坐标测量机对薄壳复合材料阳模外型面进行检测；

步骤3：对母模进行拆卸，保留薄壳复合材料阳模，使用三坐标测量机对阳模外型面进行精度检测；

步骤4：对薄壳复合材料阳模进行热分布试验，试验通过后，作为复合材料构件的成型模具；

步骤5：在薄壳复合材料阳模外型面精准铺贴复合材料构件毛坯，复合材料构件毛坯成型固化结束后，对复合材料构件毛坯边界在数控机床上精确加工；

步骤6：对薄壳复合材料阳模进行层层剥离去除，剥离后形成毛坯，切割喷涂后形成复合材料构件；

步骤7：使用三坐标测量机对复合材料构件内型面进行精度检测，并进行无损检测。

在步骤1和2之间进行：对母模外型面进行表面处理，在外型面均匀涂覆脱模层，实现与薄壳复合材料阳模内表面的隔离。

在步骤4和5之间进行：对薄壳复合材料阳模外型面进行表面处理，铺贴隔离膜，形成与复合材料构件毛坯成型时内表面的隔离。

为了解决复合材料构件尺寸精度要求高、内表面粗糙度等级要求高、成型模具热分布试验等问题，提出使用薄壳复合材料阳模作为复合材料构件的成型模具；复合材料构件外形呈空间双s弯，曲率变化大，高度尺寸大，无拔模角度，对于以上结构特征引起的毛坯整体脱模困难问题，并考虑克服脱模过程中的变形问题，对薄壳复合材料阳模表面处理后，在构件毛坯上可实现模具的层层剥离进行去除，脱模过程无外力，对构件毛坯无冲击损伤；为了实现薄壳复合材料阳模的成型制造，选择低成本母模作为其成型模具。基于以上分析，提出了低成本母模+薄壳复合材料阳模结构形式的复合成型模具。

母模包括母模模体2，母模模体2为双s型实心结构且一端端面面积大于另一端端面面积；母模模体2大端端面可拆卸连接有板状结构的支撑板3。母模模体2小端设置有若干防脱螺钉1。

薄壳复合材料阳模包括阳模体6，阳模体6为双s型两端开口且中空结构，阳模体6外型面与复合材料构件内型面结构相适，一端开口面积大于另一端开口面积，阳模体6大端端面可拆卸连接有板状结构的支撑板3，大端端面一侧设置有加强框9。阳模体6小端设置有若干防脱螺钉1。

支撑板3外周面，加强框9的顶面和外周面均设置有若干吊环4。

支撑板3为正方形，在支撑板3顶面四个角处还设置有定位块5。

母模模体2采用木质材料制成。

步骤5中复合材料构件在薄壳复合材料阳模上固化时，将阳模体6横卧放置，在阳模体6小端设置小端调整架7，在阳模体6大端设置大端调整架8，小端调整架7和大端调整架8上端设置于阳模体6内顶面，使阳模体小端端口在热压罐内朝向气流方向，端口截面垂直于水平面。

本实施例中制造的复合材料构件尺寸为：高度1600mm，内腔尺寸800mm×800mm。