[發明專利]一種復合材料艙體設計成型方法

在審

• 申請號: 201611066851.1
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN108099080A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 王再玉;曾曉健;羅兵;王韜;龔仔華;黃海龍;康龍輝;蔣若冰;蔣斌林;張耀慶
• 申請（專利權）人: 江西洪都航空工業集團有限責任公司
• 主分類號: B29C43/02
• 分類號: B29C43/02;B29C43/18;B29C43/52;B29C43/36;B29C33/58;B29C33/72
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明一種復合材料艙體設計成型方法屬于復合材料成型技術領域。本方案將帶有筋條結構的復合材料艙體從功能上分解為艙體蒙皮、加強筋結構，加強筋結構預先固化成型，與芯模組成組合芯模，并在芯模上填充鋪設艙體蒙皮，艙體蒙皮鋪設完成后上下模具合模并在合理的溫度及壓力下加溫固化，最終形成完整的復合材料艙體。本發明采用熱塑性復合材料代替金屬結構形式，重量較傳統鋁合金鑄造艙體可減輕30％；相較于傳統RTM成型熱固性樹脂復合材料艙體，有效降低艙體生產制造難度，提高艙體的加工效率及降低生產成本；筋條作為組合芯模的一部分在高溫加熱后與艙體蒙皮結構重新熔合為一體，完成后的艙體力學性能滿足設計要求。

技術領域

本發明一種復合材料艙體設計成型方法屬于復合材料成型技術領域。

背景技術

艙體成型方法主要有鑄造、機械加工及多個零件焊接等方法。但以上成型方法均存在一定的缺點或制造難點，如：鑄造成型法需要在艙體的表面粗糙度、重量及內部缺陷等方面進行控制；機械加工法加工效率低、材料利用率低、生產成本高等；焊接法需要有嚴格的焊接工裝來保證艙體的變形，且變形較難控制，同時需要投入大量的工裝，成本較高且生產周期較長，對焊縫的質量也較難控制。

本發明采用復合材料代替金屬材料實現艙體的設計成型，此種設計既能大大降低艙體的重量，又能降低艙體的生產制造難度、提高艙體的加工效率及生產成本。但是目前復合材料艙段成型主要針對熱固性樹脂，采用RTM成型工藝，成型工藝復雜，模具結構復雜，尤其針對艙體內部橫縱加強筋結構較難成型。利用熱塑性復合材料具有高溫可再熔合的特點，針對具有加強筋結構艙體，提出一種艙體成型方法

發明內容

本發明的目的：本發明提供了一種復合材料艙體設計成型方法，目的在于既能保證艙體的外形尺寸、表面粗糙度、強度剛度等力學性能的要求下，又能較大程度的降低艙體的重量，同時能夠有效降低艙體的生產制造難度，尤其是艙體含較多縱橫加強筋結構、提高艙體的加工效率及降低生產成本。

本發明的技術方案：一種復合材料艙體設計成型方法，其特征在于利用組合模形式，先完成加強筋結構，并將加強筋作為芯模的一部分與金屬芯模完成組合芯模，最后組合在一起，所述方法包括以下步驟；

1)將艙體結構分解為外部圓筒狀殼體結構及內部橫向、縱向加強筋結構；

2)針對加強筋結構設計專門的加強筋成型模，針對去除加強筋結構后的艙體設計芯模、上下模，最后艙體的芯模為加強筋及芯模組成的組合芯模；

3)清理加強筋成型模，在模腔內不得有任何多余物，清理完成要吹掃干凈，再涂刷兩遍脫模劑，脫模劑涂刷后需(120±5)℃烘干30分鐘；

4)將橫向、縱向加強筋在副模中熱壓成型，預先完成加強筋結構；

5)將已經生產的加強筋結構裝配在芯模上；裝配過程中應對各個連接面進行打磨、清洗，以便能夠進行良好的對接，形成艙體完整的艙體成型芯模模具。

6)根據模具的模腔體積，加入相應重量的復合材料(PESEKK/T700)，加料完成后將上、下模具進行合模。對模具進行加熱、增壓，完成艙段的制造成型。然后進行加熱，升溫速度控制在(2-4)℃/min，待溫度升至(330±10)℃時恒溫10min進行加壓，成型壓力為(1.0-2.0)MPa，保溫(40±5)min。保溫結束后自然冷卻至150℃，再用水冷卻至60℃以下。此時，加強筋結構與加入的復合材料高溫熔合在一起，冷卻后固化成型，卸壓啟模，完成復合材料艙體的成型。

發明的有益效果：本發明采用熱塑性復合材料代替金屬結構形式，重量較傳統鋁合金鑄造艙體可減輕30％；相較于傳統RTM成型熱固性樹脂復合材料艙體，有效降低艙體生產制造難度，提高艙體的加工效率及降低生產成本；筋條作為組合芯模的一部分在高溫加熱后與艙體蒙皮結構重新熔合為一體，完成后的艙體力學性能滿足設計要求。

附圖說明