復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法，屬于復(fù)合材料制件的成型技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]某飛機(jī)復(fù)合材料梁為“工”型結(jié)構(gòu)，由上腹板、下腹板、左緣條和右緣條組合而成。其中上腹板和下腹板結(jié)構(gòu)相似，表面存在形狀規(guī)則的八邊形加強(qiáng)區(qū)。上腹板和下腹板均采用自動(dòng)鋪帶技術(shù)鋪疊，然后利用熱隔膜成型設(shè)備進(jìn)行熱成型。熱成型后的上腹板和下腹板同自動(dòng)鋪疊好的左緣條和右緣條一起，在輔助工裝的作用下進(jìn)行組合，最后固化成型。成型后的復(fù)合材料“工”型梁在八邊形的加強(qiáng)層過(guò)渡區(qū)容易出現(xiàn)空腔、孔隙和纖維褶皺，零件內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量不合格。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法，該方法保證了上腹板和下腹板無(wú)間隙配合，提高固化后的制件加強(qiáng)層過(guò)渡區(qū)內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量。
[0004]為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法，包括以下步驟:
1)制備工藝件:選取和待加工的“工”型梁厚度相同的預(yù)浸料，在平板工裝上選取合適的機(jī)械坐標(biāo)原點(diǎn)，利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，并采用待加工的“工”型梁下腹板的鋪疊程序進(jìn)行自動(dòng)鋪疊，鋪疊完成后，在工藝件的表面鋪疊一層單面帶膠的脫模布；
2)制備上腹板:步驟I中制備的工藝件不動(dòng)，并保證坐標(biāo)原點(diǎn)不動(dòng)，利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，選擇上腹板的鋪疊程序，在工藝件的上表面鋪疊，鋪疊完成后，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的熱隔膜成型工裝上待用；
3)依次利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，并按照設(shè)定好的程序鋪疊下腹板、左緣條和右緣條，鋪疊完成后將下腹板轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的熱隔膜成型工裝上待用；
4)將上腹板和下腹板分別在熱隔膜平臺(tái)上進(jìn)行熱成型前的封裝，并進(jìn)行初步熱成型；
5)熱成型完成后在輔助工裝的作用下，將上腹板、下腹板、左緣條和右緣條組合在一起，進(jìn)行封裝固化，得到復(fù)合材料的“工”型梁。
[0005]所述的步驟4中的熱成型工藝條件為:在室溫下以不大于3°C /min的升溫速率加熱到80°C，保溫20min，在保溫1min時(shí)施加-0.095MPa的真空負(fù)壓，保溫結(jié)束后以不大于30C /min的降溫速率降至35°C，降溫結(jié)束后，解除真空壓力。
[0006]復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法保證了復(fù)合材料零件中“工”型的上腹板和下腹板在組合過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了無(wú)間隙配合，從而避免了固化后零件內(nèi)部容易出現(xiàn)的空腔、孔隙和纖維褶皺的等缺陷，形成了加強(qiáng)區(qū)表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量良好的復(fù)合材料工型梁。
[0007]在熱成型工藝中采用了恒溫速率進(jìn)行加熱和降溫，保證了熱成型中材料的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為工藝件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為在工藝件表面鋪疊上腹板示意圖。
[0010]圖3為鋪疊完成后的上腹板和下腹板示意圖。
[0011]圖4為熱成型后的上腹板、下腹板、左緣條和右緣條的組合示意圖。
[0012]其中1、工藝件；2、單面帶膠脫模布；3、增強(qiáng)區(qū)；4、上腹板；5、下腹板；6、左緣條；7、右緣條。
【具體實(shí)施方式】
[0013]一種復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法，包括以下步驟:
1)制備工藝件:選取和待加工的“工”型梁厚度相同的預(yù)浸料，在平板工裝上選取合適的機(jī)械坐標(biāo)原點(diǎn)，利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，并采用待加工的“工”型梁下腹板的鋪疊程序進(jìn)行自動(dòng)鋪疊，鋪疊完成后，在工藝件的表面鋪疊一層單面帶膠的脫模布，如圖1所示；加工完成后的工藝件形狀與下腹板形狀一致，都具有突起的八字形加強(qiáng)區(qū)；
2)制備上腹板:步驟I中制備的工藝件不動(dòng)，并保證坐標(biāo)原點(diǎn)不動(dòng)，利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，選擇上腹板的鋪疊程序，在工藝件的上表面鋪疊，如圖2所示，鋪疊完成后，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的熱隔膜成型工裝上待用；由于上腹板在工藝件上進(jìn)行鋪疊，故上腹板的下表面具有與下腹板形狀對(duì)應(yīng)的八字形凹槽，從而達(dá)到上腹板和下腹板組合時(shí)達(dá)到無(wú)間隙配合；
3)依次利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，并按照設(shè)定好的程序鋪疊下腹板、左緣條和右緣條，鋪疊完成后將下腹板轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的熱隔膜成型工裝上待用，左緣條和右緣條用無(wú)孔隔離膜包覆好待用；
4)將上腹板和下腹板分別在熱隔膜平臺(tái)上進(jìn)行熱成型前的封裝，并進(jìn)行初步熱成型，如圖3所示；熱成型工藝條件為:在室溫下以不大于3°C/min的升溫速率加熱到80°C，保溫20min，在保溫1min時(shí)施加-0.095MPa的真空負(fù)壓，保溫結(jié)束后以不大于3°C /min的降溫速率降至35°C，降溫結(jié)束后，解除真空壓力；
5)熱成型完成后在輔助工裝的作用下，如圖4所示，將上腹板、下腹板、左緣條和右緣條組合在一起，進(jìn)行封裝固化，得到復(fù)合材料的“工”型梁。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法，其特征在于包括以下步驟: 制備工藝件:選取和待加工的“工”型梁厚度相同的預(yù)浸料，在平板工裝上選取合適的機(jī)械坐標(biāo)原點(diǎn)，利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，并采用待加工的“工”型梁下腹板的鋪疊程序進(jìn)行自動(dòng)鋪疊，鋪疊完成后，在工藝件的表面鋪疊一層單面帶膠的脫模布； 制備上腹板:步驟I中制備的工藝件不動(dòng)，并保證坐標(biāo)原點(diǎn)不動(dòng)，利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，選擇上腹板的鋪疊程序，在工藝件的上表面鋪疊，鋪疊完成后，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的熱隔膜成型工裝上待用； 依次利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，并按照設(shè)定好的程序鋪疊下腹板、左緣條和右緣條，鋪疊完成后將下腹板轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的熱隔膜成型工裝上待用； 將上腹板和下腹板分別在熱隔膜平臺(tái)上進(jìn)行熱成型前的封裝，并進(jìn)行初步熱成型；熱成型完成后在輔助工裝的作用下，將上腹板、下腹板、左緣條和右緣條組合在一起，進(jìn)行封裝固化，得到復(fù)合材料的“工”型梁。2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法，其特征在于:所述的步驟4中的熱成型工藝條件為:在室溫下以不大于3°C /min的升溫速率加熱到80°C，保溫20min，在保溫1min時(shí)施加-0.095MPa的真空負(fù)壓，保溫結(jié)束后以不大于3°C /min的降溫速率降至35°C，降溫結(jié)束后，解除真空壓力。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料“工”型梁的自動(dòng)化鋪疊成型方法，包括以下步驟：1）制備工藝件；2）制備上腹板：步驟1中制備的工藝件不動(dòng)，并保證坐標(biāo)原點(diǎn)不動(dòng)，選擇上腹板的鋪疊程序，在工藝件的上表面鋪疊，鋪疊完成后，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的熱隔膜成型工裝上待用；3）依次利用自動(dòng)鋪帶機(jī)，并按照設(shè)定好的程序鋪疊下腹板、左緣條和右緣條；4）將上腹板和下腹板分別在熱隔膜平臺(tái)上進(jìn)行熱成型前的封裝，并進(jìn)行初步熱成型；5）熱成型完成后在輔助工裝的作用下，將上腹板、下腹板、左緣條和右緣條組合在一起，進(jìn)行封裝固化，得到復(fù)合材料的“工”型梁。該方法保證了上腹板和下腹板無(wú)間隙配合，提高固化后的制件加強(qiáng)層過(guò)渡區(qū)內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量。
【IPC分類(lèi)】B29C70/38
【公開(kāi)號(hào)】CN105082565
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510581934
【發(fā)明人】劉鵬, 龐城德, 張永冰
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月15日