[發明專利]用于保證復材帶筋壁板變厚度蒙皮和筋條型面形狀的軟模輔助成型方法

在審

• 申請號: 201910365593.4
• 申請日: 2019-05-01
• 公開（公告）號: CN109986805A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 蔣建軍;王林文;鄧國力;陳星;趙琪;陳俊臻
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C35/02;B29C33/42
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種用于保證復材帶筋壁板變厚度蒙皮和筋條型面形狀的軟模輔助成型方法，采用金屬模具、硅橡膠軟模組合模具形式。先在軟模成型模具上硫化出硅橡膠軟模，隨后在復材成型金屬模具上鋪放復材預成型體，將硅橡膠軟模鋪貼于預成型體上表面，在外層真空袋真空壓力的作用下，利用硅橡膠軟模的熱膨脹性能向復材預成型體施加壓力，使復雜的變厚度帶筋壁板蒙皮表面及蒙皮與筋條連接處受壓均勻，保證復材變厚度蒙皮及蒙皮與筋條連接處的型面形狀滿足設計要求，較好實現了復材含C型和工型帶筋壁板結構件的固化成型，解決了復材帶筋壁板變厚度蒙皮和筋條型面不易保形的難題。

技術領域

本發明屬于復合材料液態成型技術(LCM)領域，涉及一種保證含C型和工型的復材帶筋壁板變厚度蒙皮和筋條型面形狀的軟模輔助成型方法，也屬于復合材料結構成型技術領域。

背景技術

航空航天領域對結構減重、結構輕量化的要求越來越高，運用比重小、比強度和比模量大以及結構、性能可設計性的復合材料和減少零件及緊固件數目是目前的主要解決辦法。運用復合材料整體成型技術制備滿足結構輕量化要求的整體結構件是目前的發展趨勢。液態成型技術作為整體成型技術的一種低成本工藝方法，近年來引起人們的廣泛關注，成為當前國際復合材料領域研究與發展的主流。

復合材料整體成型技術是一種通過共固化等技術手段，大量減少零件和緊固件數量，從而實現復合材料從設計到制造一體化成型的相關技術。整體成型包含共固化、共膠結、二次膠接等幾項最常用的技術。這種技術能充分發揮復合材料的可設計性優勢，減少螺釘等緊固件對復合材料造成的局部傷害，對降低復合材料成本，提高復合材料的整體性能有著重要作用，是目前各國大力提倡與發展的技術之一。

復材壁板結構件是航空結構件中最常見的結構之一，其成型工藝及控制方法都已較為成熟。特別是C型及工型變厚度帶筋壁板結構件，由于其良好的力學性能，被廣泛應用于航天、航空領域帶筋壁板及梁等復合材料制品。隨著帶筋壁板結構復合材料的大量應用，變厚度帶筋壁板復合材料共固化工藝顯得尤為重要。但目前成型C型及工型變厚度帶筋壁板結構件的VARI成型工藝，帶筋壁板蒙皮區域容易產生翹曲變形，并且由于真空袋柔性大，變厚度區域蒙皮不能完全壓實貼合到復材模具上，還容易導致復材蒙皮產生貧膠、干斑、孔隙等缺陷，對C型及工型變厚度帶筋壁板結構件的力學性能產生了極為不利的影響。基于此，研究一種利用軟膜輔助成型復合材料制件的成型工藝就顯得尤為重要。

發明內容

為實現帶筋壁板復合材料預成型體及成型過程中的變厚度蒙皮及蒙皮與筋條連接處的壓力匹配，保證特征區型面形狀、壓力傳遞均勻，本發明提出了一種用于保證復材帶筋壁板變厚度蒙皮和筋條型面形狀的軟模輔助成型方法，適用于含C型和工型復材帶筋壁板軟模輔助成型。

本發明的基本原理是：首先通過軟模金屬成型模具來硫化成型預浸料增強的硅橡膠軟模，硅橡膠軟模硫化成型后作為復材帶筋壁板金屬成型模具的一部分，配合復材金屬成型模具一起完成復材帶筋壁板變厚度蒙皮等特征區的成型過程。

本發明的技術方案為：

所述一種用于保證復材帶筋壁板變厚度蒙皮和筋條型面形狀的軟模輔助成型方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：清洗軟模成型模具表面后，在軟模成型模具表面涂脫模劑；根據軟模預制件的尺寸裁剪并在軟模成型模具表面鋪貼硅橡膠，然后將鋪好的硅橡膠制袋并抽真空，在常溫和真空壓力下將硅橡膠壓實；所述軟模成型模具與待成型復材帶筋壁板中的變厚度蒙皮結構一致，且在軟模成型模具中對應變厚度蒙皮與筋條連接的區域設置有用于位置指示的凸起；

步驟2：撕下真空袋，在壓實后的硅橡膠上繼續鋪貼復材預浸料，然后再鋪貼硅橡膠，得到鋪好的多層結構；將多層結構制袋并抽真空，在常溫和真空壓力下壓實；再撕下真空袋，根據軟模成型模具中設置的用于位置指示的凸起位置，在多層結構表面進行切割裁剪，將凸起位置打通，且在凸起位置周圍進行裁剪，使打通處的厚度與待成型復材帶筋壁板相應位置的筋條底部凸起厚度一致；裁剪過程中要求多層結構表面平滑過渡；