[發明專利]一種用于制作帽型增強構件的芯模

在審

• 申請號: 202011281655.2
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN114506095A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 熊文磊;蘇佳智;陳萍;劉衛平;寧博;于晶晶;戚經革;宋天成;韓小勇;閆超;安慎慎;王霖;邱春亮
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;上海飛機制造有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C33/76
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 易詠梅;蔡勇

本發明涉及一種用于制作帽型增強構件的芯模。芯模能夠被鋪設在長桁的長桁內腔中，使得所述長桁和貼附在長桁內腔開口處的蒙皮能夠成型為所述帽型增強構件。該芯模包括形成芯模內腔的真空袋層和設置于真空袋層外表面之外的隔離層，其中，所述真空袋層的厚度被配置成能夠在常溫狀態下維持所述芯模的形狀，并且所述隔離層由不粘連所述長桁內腔的彈性材料制成。本發明的芯模無須借助外物就能夠維持截面形狀，同時在長度方向又有足夠的隨形能力。固化完成后，芯模所具備的彈性使其便于脫模。

技術領域

本發明涉及飛機結構件成型領域，涉及一種用于制作帽型增強構件的芯模。

背景技術

碳纖維樹脂基復合材料具有優異的性能。隨著飛機相關構件的性能要求的不斷提高，航空航天領域的結構件越來越多采用碳纖維樹脂基復合材料來制造。由于帽型(或Ω型)結構件的穩定性好，軸線載荷傳遞效率高，因此其被廣泛運用于航空航天領域。特別地，大型客機的機身桶段基本都采用帽型長桁加筋壁板結構。

帽型長桁加筋壁板一般采用熱壓罐工藝制成。具體而言，未固化或部分固化的長桁與蒙皮首先進行組合以形成具有封閉空間的預制品。其中，根據不同情況，工作人員可以在長桁與蒙皮組合前或組合后，在長桁內腔中放置能夠填充封閉內腔的芯模。隨后，利用芯模對于封閉空間的內部加壓以使得封閉空間的內、外環境都處于高壓環境，從而對預制品加壓、加熱以將預制品固化成帽型長桁加筋壁板。

預制品的封閉空內的加壓方式含有兩種，一種方案是利用芯模升溫后的膨脹力對帽型長桁內腔實現加壓；另一種方案是將芯模與熱壓罐連接，熱壓罐提供的高壓空氣能夠對帽型長桁內腔實現加壓。

現有的芯模被分成三類：金屬芯模(含合金芯模)、橡膠芯模(含實心或中空結構的橡膠芯模)、管狀真空袋。

金屬芯模通過熱膨脹對帽型長桁內腔進行固化加壓。橡膠芯模的優點在于，其可保證制得的零件的成型表面質量好；缺點在于，當零件固化成形后，其難以從零件的內腔中抽出，同時其在抽出過程中容易損傷零件。因此，該類型的芯模在實際生產中越來越少被應用。

實心橡膠芯模也是利用熱膨脹對零件進行加壓。由于實心橡膠芯模的熱膨脹系數難以預測，且在多個制造周期后膨脹特性還會發生改變，因此工作人員難以準確控制實心橡膠芯模所能提供的壓力環境。除此之外，實心橡膠芯模也難以從固化后的零件的內腔中抽出。

空心橡膠芯模應用較為廣泛，其兩端與熱壓罐提供的高壓空氣環境連通。空心橡膠芯模的優點在于，其能夠保證零件內腔的各處固化壓力均勻；缺點在于，該類型的芯模的制造成本較高，可靠性差，重復利用率極低，在使用過程中存在破損泄露的風險。對于大尺寸或結構復雜的帽型構件，其內腔較為復雜，因此該類芯模也難以被抽出。對于有機硅橡膠芯模，還可能污染復合材料，對粘接和涂裝產生不利影響。

管狀真空袋是將高分子薄膜封閉成管狀，并通過與具有高壓氣體的熱壓罐連通而對帽型長桁內腔實現加壓目的。該類芯模的優點是成本低、零件固化壓力均勻。缺點是真空袋較薄，自身氣密很難保證，后續與零件組裝過程中也容易發生破損，零件固化時易出現真空泄漏。此外，由于管狀真空袋非常柔軟，無法維持形狀，為了與帽型長桁內腔較好匹配，通常需借助外物將管狀真空袋支撐并對真空袋進行整理，以避免真空袋在帽型長桁腔內發生架橋或扭折。在此情況下，管狀真空袋的芯模方案操作較復雜且風險較大，零件制造難以轉化為自動化作業。

發明內容

鑒于芯模的上述現狀，本發明的目的之一在于提供一種用于制作帽型增強構件的芯模，其能夠有效簡化零件制造過程，降低零件制造成本。

該目的通過本發明以下形式的設備來實現。其中，所述芯模能夠被鋪設在長桁的長桁內腔中，使得所述長桁和貼附在長桁內腔開口處的蒙皮能夠成型為所述帽型增強構件。該芯模包括形成芯模內腔的真空袋層和設置于真空袋層外表面之外的隔離層，其中，所述真空袋層的厚度被配置成能夠在常溫狀態下維持所述芯模的形狀，并且所述隔離層由不粘連所述長桁內腔的彈性材料制成。