[發(fā)明專利]一種復合材料異形閉腔結(jié)構(gòu)件成型工裝及使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211243464.6
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115592977A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設計）人: 葉真銘;黃炎;齊芳;王韜;馬剛;王昭軍
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/44;B29C70/46;B29C70/54;B29L31/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發(fā)明屬于復合材料加工成型技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種復合材料異形閉腔結(jié)構(gòu)件成型工裝及使用方法。通過內(nèi)置泡沫支撐的氣囊代替以往的金屬工裝作為結(jié)構(gòu)件鋪疊模，方便結(jié)構(gòu)件的鋪疊及周轉(zhuǎn)，在結(jié)構(gòu)件與成型工裝組合后將泡沫破壞去除，相當于結(jié)構(gòu)件固化時通過內(nèi)置的氣囊加壓，結(jié)構(gòu)件成型工裝內(nèi)模腔為成型基準，結(jié)構(gòu)件固化過程中的壓力傳遞更加均勻，零件表面的質(zhì)量更好。具有材料質(zhì)輕、易操作，制造成本低，適用范圍廣的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復合材料加工成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復合材料異形閉腔結(jié)構(gòu)件成型工裝及使用方法。

背景技術(shù)

隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展，復合材料產(chǎn)品已經(jīng)由最初的小、次承力結(jié)構(gòu)件發(fā)展為主承力結(jié)構(gòu)件，為飛機減重及綜合性能提升做出了突出貢獻，復合材料的用量已經(jīng)成為衡量飛機先進性的重要指標之一。

復合材料異形閉腔結(jié)構(gòu)件是指零件型面含有封閉結(jié)構(gòu)，常見的有管狀結(jié)構(gòu)、進氣道結(jié)構(gòu)等，該類結(jié)構(gòu)件與以往帶有敞開結(jié)構(gòu)件的狀態(tài)不同，如平面結(jié)構(gòu)件或曲面結(jié)構(gòu)件等，敞開結(jié)構(gòu)件易于鋪疊及封裝操作，異形閉腔結(jié)構(gòu)件不易于在閉腔結(jié)構(gòu)處進行鋪疊及封裝操作，尤其是細長形狀的閉腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部閉腔結(jié)構(gòu)更加難以處理。

針對復合異形閉腔結(jié)構(gòu)件的制造難題，目前采用的制造方法主要有兩種，第一種方案是直接在陰模模具內(nèi)部進行鋪疊，然后進行結(jié)構(gòu)件內(nèi)外表面的整體封裝；第二種方案是在金屬陽模工裝上完成結(jié)構(gòu)件的鋪疊工序后，將結(jié)構(gòu)件與工裝整體轉(zhuǎn)移至陰模成型模中，將金屬陽模取出后進行結(jié)構(gòu)件的封裝。上述兩種方案在針對結(jié)構(gòu)件外形較為規(guī)整的情況下可以取得較好的效果，但對于異形結(jié)構(gòu)件仍然存在一定的局限性，對于第一種方案，鋪疊工序在模具內(nèi)部進行，不易于觀察纖維的角度，易造成纖維角度偏差，且對于一些長度較大的閉腔結(jié)構(gòu)件而言，無法在遠端進行鋪疊操作；對于第二種方案，結(jié)構(gòu)件首先在金屬陽模工裝上進行鋪疊，與陰模工裝組合后需將金屬陽模工裝取出，若閉腔結(jié)構(gòu)件帶有曲率，金屬陽模工裝將無法與結(jié)構(gòu)件分離。此外，上述兩種方案在對結(jié)構(gòu)件進行封裝時，由于閉腔結(jié)構(gòu)不易放置隨形的輔助蓋板，采用直接封裝真空袋的方式很難避免將真空袋的褶皺傳遞至零件的表面。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種利用手工鋪疊-熱壓罐固化方法制造復合材料異形閉腔結(jié)構(gòu)件成型工裝，可以避免上述弊端，改進零件制造質(zhì)量。

一種復合材料異形閉腔結(jié)構(gòu)件成型工裝，具有成型模下模2和成型模上模3，成型模下模2上設有擋膠槽9，過渡斜坡1置于成型模下模2根部；吊環(huán)5位于成型模上模3上側(cè)；在成型模下模2外側(cè)和成型模上模3外側(cè)分別設置定位機構(gòu)，成型模下模2、成型模上模3、定位機構(gòu)三者之間使用螺栓4螺紋連接。

進一步特征，所述的定位機構(gòu)為上模長度方向定位器6、下模長度方向定位器7和模具寬度方向定位器8。

進一步特征，所述的復合材料異形閉腔結(jié)構(gòu)件成型工裝尖角處為倒圓角，表面粗糙度要求Ra1.6、Ra0.8、Ra0.4，型面公差±0.1mm，銷孔的孔位公差±0.05mm。

進一步特征，所述的過渡斜坡1與底面的夾角為30°至45°。

一種復合材料異形閉腔結(jié)構(gòu)件成型工裝的使用方法，包括如下步驟：

步驟1：泡沫加工

選取泡沫材料，通過膠接的方式拼接成尺寸足夠的坯料，對坯料進行數(shù)控銑切，保證銑切完成的泡沫11在長度方向上的兩個端頭分別比零件實際尺寸長150-200mm，整體型面比零件實際尺寸縮小3mm；

步驟2：氣囊鋪疊

在加工完成的泡沫11表面鋪疊兩層橡膠，鋪疊范圍覆蓋泡沫11整個外表面；

步驟3：氣囊成型及修整

將泡沫11和橡膠封裝真空袋，利用熱壓罐將氣囊成型，成型后的空心氣囊10包裹泡沫11；對空心氣囊10表面進行修整，使其表面圓滑過渡；在空心氣囊10表面鋪疊一層Tooltec隔離材料12；