制造H型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的薄壁工装的制作方法

制造h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的薄壁工装
技术领域
1.本发明属于成型工装的制造方法技术领域，涉及制造h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的薄壁工装。


背景技术：

2.h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件在飞机舵面结构上应用较多，如图1所示，h型变截面蜂窝夹层结构具有外形不规则，蜂窝内嵌于h型结构内部中心等特点，制件成型难度较大。如公开号为cn105172164b的中国专利公开了一种制造变截面类工型复合材料制件的工装及制造方法，特别涉及一种用于保证复合材料变截面类工型制件在制造过程中内部及外型质量的制造方法，该发明提供了如下技术方案：由上阳模、下阳模、中间隔板构成一种用于制造变截面类工型复合材料制件的工装，采用上述技术方案，上下垂直组合阳模工装整体稳定性好，制造过程中便于预浸料坯料组合和压力传递，提高成型质量，但对于h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件，对于蜂窝区域成型及加压均存在问题。


技术实现要素：

3.为了解决以上问题，本发明目的是提供一种h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的薄壁工装，并应用于制件成型，以保证蜂窝区域光滑平整、外型精准、内部无缺陷。
4.本发明采用的技术方案是：
5.制造h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的薄壁工装的方法，步骤如下：
6.第一步：将剪裁成型的碳纤维预浸料逐层铺贴在金属下阳模工装上，得到下c铺层。
7.第二步：将剪裁成型的碳纤维预浸料逐层铺贴在左、右金属侧板工装上，得到左右缘条铺层。
8.第三步：在下c铺层上放置蜂窝、胶膜，得到夹芯结构。
9.第四步：将上c展开铺层逐层铺贴在蜂窝芯子上，腹板区域进行压实，采用反转翻折的铺贴方法，形成上c结构，在反转铺贴的过程中需采用上c薄壁工装，上c薄壁工装与下c金属工装通过金属楔形定位块组合定位。
10.上c薄壁工装由碳纤维薄壁工装、玻璃纤维薄壁工装组成。
11.所述的碳纤维薄壁工装制造方法如下：
12.a)组合金属阴模工装左右主体及蜂窝站位块；
13.b)将剪裁成型的碳纤维预浸料铺贴在金属阴模工装上，达到厚度要求；
14.c)按照蜂窝占位块位置、楔形定位块修切碳纤维预浸料；
15.d)将铺贴好的金属阴模工装封装固化；
16.所述的玻璃纤维薄壁工装制造方法如下：
17.a)将玻璃纤维布按照蜂窝站位块大小进行剪裁；
18.b)将质量比为100:40的环氧树脂与固化剂刷涂至玻璃纤维布上，形成基体；
19.c)将基体逐层铺贴至碳纤维薄壁工装与蜂窝结合处。
20.本发明取得的有益效果：
21.本发明采用薄壁工装，该工装结合了固化后碳纤维具备足够刚性及一定柔韧性的优异性能，同时利用玻璃纤维薄壳工装可塑性强的优点，使蜂窝区域成型及加压问题得到解决。
22.本发明碳纤维薄壁工装可长久使用，质轻利于铺贴及脱模过程的操作，玻璃纤维薄壁工装成本低廉，为保证蜂窝区域成型质量，需要每件进行新制，但制造快捷简便。
23.本发明利用薄壁工装实现预浸料反转翻折铺贴，打破了传统铺贴的思维限制，解决了原三角形窄小区域不易铺贴的难题。将原窄小区域变成敞开式铺贴，极大地增强了铺贴的可操作性。
24.本发明制造的h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件成型操作简便、质量优异，解决了原工艺方法的r角及腹板区无损检测缺陷问题，且产品质量长期稳定，可推广应用至该类复合材料制件上。
附图说明
25.图1是h型蜂窝肋复合材料制件的结构示意图；
26.图2是用于变截面工装组合剖视图；
27.图3是薄壁工装示意图；
28.图4是碳纤维薄壁工装成型工装。
29.图中：1金属下阳模工装；2左金属侧板工装；3右金属侧板工装；4薄壁工装；5金属定位块；6碳纤维薄壁工装；7玻璃纤维薄壁工装；8金属阴模；9蜂窝占位块。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
31.实施例1：
32.一种用于制造h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的工装，如图2所示，工装主体包括金属下阳模工装1，左金属侧板工装2、右金属侧板工装3、上c薄壁工装4和金属定位块5
33.如图3所示，碳纤维薄壁工装6、玻璃纤维薄壁工装7组成上c薄壁工装4。上c薄壁工装4通过金属下阳模工装1上的金属定位块5进行组合。
34.实施例2：
35.一种上c薄壁工装4的制造方法，制作如图3所示的上c薄壁工装4，该部分由碳纤维薄壁工装6、玻璃纤维薄壁工装7组成。
36.在制造碳纤维薄壁工装6的过程中，在金属阴模8内进行铺贴碳纤维薄壁工装6，累积铺贴至2mm，铺贴过程中去除蜂窝占位块9位置的碳纤维织物，铺贴过程中同时需去除金属定位块5位置处的碳纤维，以用于后续的组合定位。
37.按照碳纤维薄壁工装6与铺贴后的制件组合，组合后成型玻璃纤维薄壁工装7。
38.玻璃纤维薄壁工装7为将质量比为100:40的环氧树脂与固化剂刷涂至玻璃纤维布
上，在碳纤维薄壁工装6与制件配合后的裸露区进行逐层铺贴铺贴至2mm厚，进行真空袋固化形成玻璃纤维薄壁工装7。在固化过程中，玻璃纤维薄壁工装7与碳纤维薄壁工装6形成整体连接形式。
39.整体制造顺序为：制造碳纤维薄壁工装6，在金属下阳模工装1上铺贴制件下c部分，铺贴左右缘条，组合左右缘条及左、右金属侧板工装，铺贴胶膜层及蜂窝，铺贴上c预浸料，利用金属定位块5组合碳纤维薄壁工装6，制造玻璃纤维薄壁工装7。
40.将上述组合体进行真空袋封装，热压罐固化，固化温度为180
±
5℃，固化压力为0.3-0.4mpa，全程真空；
41.冷却后制件进行脱模及后续检测；
42.清理金属工装及碳纤维薄壁工装6。


技术特征：
1.制造h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的薄壁工装的方法，其特征在于，步骤如下：第一步：将剪裁成型的碳纤维预浸料逐层铺贴在金属下阳模工装(1)上，得到下c铺层；第二步：将剪裁成型的碳纤维预浸料逐层铺贴在左、右金属侧板工装上，得到左右缘条铺层；第三步：在下c铺层上放置蜂窝、胶膜，得到夹芯结构；第四步：将上c展开铺层逐层铺贴在蜂窝芯子上，腹板区域进行压实，采用反转翻折的铺贴方法，形成上c结构，在反转铺贴的过程中需采用上c薄壁工装，上c薄壁工装与下c金属工装通过金属楔形定位块组合定位；所述的上c薄壁工装(4)由碳纤维薄壁工装(6)、玻璃纤维薄壁工装(7)组成；所述的碳纤维薄壁工装(6)制造方法如下：a)组合金属阴模(8)工装左右主体及蜂窝站位块；b)将剪裁成型的碳纤维预浸料铺贴在金属阴模(8)工装上，达到厚度要求；c)按照蜂窝占位块位置、楔形定位块修切碳纤维预浸料；d)将铺贴好的金属阴模(8)工装封装固化。2.如权利要求1所述的制造h型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的薄壁工装的方法，其特征在于，所述的玻璃纤维薄壁工装(7)制造方法如下：a)将玻璃纤维布按照蜂窝站位块大小进行剪裁；b)将质量比为100:40的环氧树脂与固化剂刷涂至玻璃纤维布上，形成基体；c)将基体逐层铺贴至碳纤维薄壁工装(6)与蜂窝结合处。

技术总结
本发明属于成型工装的制造方法技术领域，涉及制造H型变截面蜂窝夹层结构复合材料制件的薄壁工装。本发明采用薄壁工装，该工装结合了固化后碳纤维具备足够刚性及一定柔韧性的优异性能，同时利用玻璃纤维薄壳工装可塑性强的优点，使蜂窝区域成型及加压问题得到解决。本发明碳纤维薄壁工装可长久使用，质轻利于铺贴及脱模过程的操作，玻璃纤维薄壁工装成本低廉，为保证蜂窝区域成型质量，需要每件进行新制，但制造快捷简便。本发明利用薄壁工装实现预浸料反转翻折铺贴，打破了传统铺贴的思维限制，解决了原三角形窄小区域不易铺贴的难题。将原窄小区域变成敞开式铺贴，极大地增强了铺贴的可操作性。贴的可操作性。贴的可操作性。


技术研发人员：齐芳 徐斌昌 李文龙 宋万万 周开锋
受保护的技术使用者：沈阳飞机工业（集团）有限公司
技术研发日：2022.06.22
技术公布日：2022/9/13