[發明專利]一種變厚度復雜構型復合材料接頭的整體成型方法

有效

• 申請號: 201310634409.4
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103660311A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳維強;張鵬飛;董豐路;黎昱;劉芃
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明屬于復合材料成型工藝技術領域，涉及一種變厚度復雜構型復合材料接頭的整體成型方法，尤其對于航空、航天、武器裝備等行業中變厚度復雜結構、高性能、外形尺寸精度高的連續纖維增強樹脂基體復合材料接頭的制造具有很好的應用價值。

背景技術

高性能連續纖維增強樹脂基復合材料相對金屬材料具有更高的比強度和比剛度，并且可根據使用力學環境具有靈活的設計性，因此越來越多地應用于航空、航天、武器裝備、汽車的結構中。

目前，高性能連續纖維增強樹脂基復合材料由于其成形方法的特殊性在制備一些復雜結構的接頭時無法一次成形，尤其在制備厚度不均勻、產品外形不規則、結構非連續的接頭時通常采取將接頭拆分成簡單結構分別成形，然后將各部分用結構膠粘接在一起的成型方式。這種成形方法雖然能夠保證產品外形，但產品內部是非均勻材質，而且結構用膠其較差的耐溫性以及力學性能降低了接頭產品的整體使用效能。這種制備方式削弱了高性能復合材料在接頭產品領域的使用范圍。

發明內容

本發明的目的為了克服上述現有技術的不足，提供一種可以一體成形出結構連續、構型復雜的復合材料接頭的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的一種變厚度復雜構型復合材料接頭的整體成型方法，通過采用特殊的模具進行坯件預制備，再利用特制的外模實現各坯件的組裝，采用獨特的彈性軟模對復雜曲面進行成形和加壓，再將真空袋對整個模具實施封閉抽真空同時施加外壓，最終通過熱壓罐固化成型。

待成形的復合材料接頭包括加強筋坯件、筒壁坯件和翻邊坯件；

采用模具成型復合材料接頭三種坯件；

加強筋坯件成形模具包括壓模底座、兩個壓模擋板、M螺釘、加強筋預壓膜A、加強筋預壓模B；壓模底座為一中空長方體，從長方體的一個面向內延伸為中空部分，中空部分的形狀為半圓柱，兩個壓模擋板分別用M螺釘固定在壓模底座的兩側，壓模底座和兩個壓模擋板組成一個上開口的長方體；所述的加強筋預壓模A為加強筋大坯件的成形陽模；加強筋預壓模B為加強筋小坯件的成形陽模；

筒壁坯件成形模具包括兩個彈性軟模、接頭成形模具A、接頭成形模具B、擋板、M螺釘、螺栓；接頭成形模具A和接頭成形模具B均為陽模；兩個彈性軟模中一個的形狀與加強筋預壓模A的形狀一致、另一個的形狀與加強筋預壓模B的形狀一致；彈性軟模的一端通過螺栓固定在接頭成形模具A上，彈性軟模的另一端通過螺栓固定在接頭成形模具B上，接頭成形模具B通過M螺釘固定在擋板上；

翻邊坯件成形模具為翻邊成形模具，所述翻邊成形模具的尺寸與翻邊的尺寸相同；

將成形完的三種坯件采用整體成形模具組裝進熱壓罐抽真空固化得到產品，所述整體成形模具包括成形外模、翻邊成形模具、成形擋板、彈性軟模、M螺釘；其中成形外模為陰模；成形外模套在筒壁坯件外側，筒壁坯件套在加強筋坯件外，彈性軟模位于筒壁坯件和加強筋坯件之間的空隙中；翻邊成形模具位于筒壁坯件的兩端；成形擋板位于成形外模的兩端，且將翻邊成形模具包在內側；彈性軟模由軟模澆注模具成型而成，軟模澆注模具包括銷釘、澆注底座、澆注筒；澆注筒通過銷釘固定在澆注底座上面，形成一個上開口的圓筒。

所述制備彈性軟模的材料為橡膠材料，所述橡膠材料為硅橡膠。

所述壓模底座、壓模擋板、加強筋預壓模具A、加強筋預壓模具B均為金屬材料，所述金屬材料為#鋼。

所述接頭成形模、接頭成形模、擋板、翻邊成形模、成形外模、翻邊成形模、成形擋板、銷釘、澆注底座、澆注筒均為金屬材料，所述金屬材料為鋁合金。

具體步驟如下：

（1）加強筋坯件的成型

a、將加強筋預壓模A放置在壓模底座和兩個壓模擋板組成的長方體內，并用螺釘進行固定；加強筋預壓模A與壓模底座的內表面相匹配并貼合；將浸好樹脂的纖維布在加強筋預壓模A表面進行鋪層，每鋪層后進行預壓致密化，當纖維疊層厚度達到要求時，將纖維鋪層從加強筋預壓模A上取下，得到加強筋大坯件；用加強筋預壓模B替換加強筋預壓模A，將浸好樹脂的纖維布在加強筋預壓模B表面進行鋪層，每鋪層后進行預壓致密化，當纖維疊層厚度達到要求時，將纖維鋪層從加強筋預壓模B上取下，得到加強筋小坯件。

b、將加強筋大坯件和加強筋小坯件的平面疊合在一起即形成了加強筋坯件。

（2）彈性軟模的成型

c、將液態膨脹橡膠緩慢灌入軟模澆注模具中，當液面高度與加強筋坯件寬度一致時停止澆灌，并將膨脹橡膠連同軟模澆注模具放入烘箱進行固化。