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CN111590794A - 一种复合材料t型加筋壁板热压罐成型模结构及成型方法 - Google Patents

一种复合材料t型加筋壁板热压罐成型模结构及成型方法 Download PDF

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赵远鹏
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Abstract

本发明公开了一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构及成型方法，包括设置有T型槽的模具，用于制作复合材料T型加筋壁板；T型筋条放置于带有T型槽的模具内，并通过定位孔与模具进行准确定位，T型筋条与模具之间设计有密封条，密封条保证树脂在固化过程中不流动至T型槽内；模具上T型槽设计有斜角，保证脱模可行性；采用干筋条‑湿蒙皮共胶接方式制成T型加筋壁板，制造复合材料加筋壁板筋条位置度、轴线度高；也可以制造出内部带有T型加筋结构的回转体结构。

Description

一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构及成型方法
技术领域
本发明专利主要属于复合材料T型加筋壁板成型领域，具体涉及一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构及方法。
背景技术
因复合材料的高比强度、高比刚度以及可设计性好等优点，可大范围的实现飞机结构减重，因此，飞机结构越来越多的采用了复合材料。加筋壁板按照飞机的运载能力、结构特点等不同，主要可以分为T型、J型、工型、帽型结构以及混合型加筋壁板。为了降低复合材料壁板的制造成本，复合材料整体化设计制造技术可以大范围的减少产品数量，提高复合材料结构整体性，缩短飞机装配周期，减少紧固件等优势，复合材料整体化制造技术已经成为了国内外研究的重要趋势之一。
目前，复合材料壁板成型技术主要可以分为共固化、共胶接、二次胶接等成型技术，同时因复合材料二次胶接技术需要进热压罐三次，制造成本相对较高；共固化因其模具结构复杂，且成型质量难以保证，期制造难度较大；共胶接成型技术的成本和效率相对均衡，在复合材料壁板制造技术中得应用越来越多。
在共胶接成型技术中，可以将筋条面作为贴袋面，蒙皮作为贴模面；也可以将筋条面作为贴模面，蒙皮作为贴袋面。筋条面作为贴模面，可以更好得控制筋条的轴线度，但其模具如何设计，T型筋条的脱模相对难度较大，同时因复合材料固化过程中树脂的流动，会导致树脂富集和局部缺胶，尚没有成熟的解决方案。
发明内容
本发明目的在于提出了一种复合材料模具结构和方法，在采用干筋条-湿蒙皮共胶接工艺时，通过在模具上开槽，将T型筋条腹板插入模具凹槽内，缘条置于模具上端，实现复合材料T型加筋板热压罐成型。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，包括设置有T型槽的模具，T型槽用于制作复合材料T型加筋壁板；T型筋条放置于带有T型槽的模具内，并通过定位孔与模具进行准确定位，T型筋条与模具之间设计有密封条；T型槽两侧的槽壁上设置密封槽，密封槽内安装密封条，密封条可以避免预浸料固化过程中的树脂流动，造成局部树脂缺胶，也避免树脂流入凹槽内，减小脱模难度，保证产品质量；T型筋条为干筋条，T型筋条上铺放湿蒙皮，干筋条与湿蒙皮采用共胶接方式制成T型加筋壁板。
T型筋条包括腹板和缘条，将T型筋条腹板插入模具T型槽底部，缘条置于模具上。T型筋条上设置定位孔A，模具上设置定位孔B，定位孔A和定位孔B配合使用，用以保证T型筋条准确安装到模具上。T型筋条的定位孔A设置在缘条上，定位孔A的数量为两个，定位孔B的位置和数量与定位孔A配合。
模具上T型槽设计有脱模斜角，T型槽之间间距与壁板上T型筋条间距一致。
T型槽可以设置成一排或者多排；T型槽设置成多排时，T型槽构成一个槽矩阵，用于制成带有多个T型筋条的加筋壁板。
模具可设计成整体为一个圆柱形，模具的侧壁上设置若干T型槽，用于制成内部由若干T型筋条加强的整体复合材料桶段。
本发明的有益效果是：在使用干筋条-湿蒙皮方案，可以制造出筋条位置度、轴线度高的复合材料加筋壁板；在T型缘条与模具接触位置设计有密封条，可以预浸料固化过程中的树脂流失，造成蒙皮局部树脂缺胶，内部空隙等缺陷，也避免预浸料中树脂流入凹槽内，避免T型槽与T型筋条粘连，减小了脱模难度，保证产品质量。；模具上T型槽设计有斜角，保证脱模可行性；同时，通过该结构，也可以制造出内部带有T型加筋结构的回转结构复合材料整体桶段。
附图说明
图1为模具T型槽上放置密封条的结构示意图；
图2为模具定位T型筋条示意图；
图3为铺放胶膜(未固化)示意图；
图4为铺放预浸料示意图；
图5为放置辅助材料及均压板示意图；
图6为单一复合材料T型加筋壁板示意图；
图7为多复合材料T型加筋壁板示意图之一；
图8为多复合材料T型加筋壁板示意图之二；
图9为整体复合材料桶段示意图；
图中，1-模具，2-密封槽，3-T型槽，4-定位孔B，5-密封条，6-T型筋条，7-定位销，8-胶膜，9-预浸料，10-均压板，11-单一复合材料T型加筋壁板，12-多复合材料T型加筋壁板，13-整体复合材料桶段。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例一
如图1-图2所示，一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，包括设置有T型槽3的模具1，T型槽3用于制作复合材料T型加筋壁板；
T型筋条6放置于带有T型槽3的模具1内，并通过定位孔与模具1进行准确定位，T型筋条6与模具1之间设计有密封条5；
T型槽3两侧的槽壁上设置密封槽2，密封槽2内安装密封条5，密封条5可以避免预浸料9固化过程中的树脂流动，造成局部树脂缺胶，也避免树脂流入凹槽内，减小脱模难度，保证产品质量；
T型筋条6为干筋条，T型筋条6上铺放湿蒙皮，干筋条与湿蒙皮采用共胶接方式制成T型加筋壁板。
实施例二
在本实施例中，T型筋条6上设置定位孔A，模具1上钻孔获得定位孔B，定位孔A和定位孔B配合使用，用以保证T型筋条6准确安装到模具1上。
T型筋条6包括腹板和缘条，将T型筋条6腹板插入模具1T型槽3底部，缘条置于模具1上。
T型筋条6的定位孔A设置在缘条上，定位孔A的数量为两个，定位孔B的位置和数量与定位孔A配合。
T型筋条6放置于带有T型槽3的模具1内，通过定位孔(包括定位孔A和定位孔B)与模具1进行准确定位，保证安装的准确性。模具1上T型槽3设计有斜角，保证脱模可行性。
实施例三
为了解决批量生产，提高效率的问题。本方案的模具1上可设置多个T型槽3，T型槽3之间间隔一定的距离。
T型槽3设置在一排或者多排上；T型槽3设置成多排时，T型槽3构成一个槽矩阵，用于制成带有多个T型筋条6得加筋壁板。
模具1整体为一个圆柱形，模具1的侧壁上设置若干T型槽3，用于制成内部由若干T型筋条6加强的整体复合材料桶段13(如图9所示)。
通过本实施例，不仅可以得到单一复合材料T型加筋壁板11(如图6所示)还可以得到多复合材料T型加筋壁板12(如图7所示)，并包括整体复合材料桶的T型加筋壁板(如图9所示)。
实施例四
本实施例提供一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型方法，所述方法包括：
步骤一：先采用热压罐工艺制造出T型筋条6(已固化)，并切割至净边，并在端头钻制定位孔A。
步骤二：在模具1T型槽3上放置密封条5，如图1所示；
步骤三：将已固化切割好的带定位孔A的T型筋条6放置于模具1上，并用定位销7进行定位，如图2所示。
步骤四：铺放胶膜8(未固化)，如图3所示。
步骤五：铺放预浸料9，可手工铺贴，也可以采用自动铺丝工艺铺放，如图4所示；
步骤六：放置辅助材料及均压板10，封装真空袋，在热压罐内固化，如图5所示；
步骤七：脱模去掉辅助材料，定位销7，密封条5等，获得复合材料壁板(如图6和图7所示)，或者复合材料T型加筋桶段(如图9所示)。
本发明在缘条上端铺放胶膜8、预浸料9，制真空袋，在热压罐固化后获得筋条位置度更高的复合材料加筋壁板；在端头设计有定位装置，可以实现共胶接T型筋条6的准确定位；在模具1上设计有密封槽2。
该方法可以用于带有多个T型筋条6得加筋壁板或T型加筋整体桶段复合材料壁板。该方法可以用于带有多个内部由T型筋条6加强的整体复合材料桶段13。
本发明使用干筋条-湿蒙皮方案，可以制造出筋条位置度、轴线度高的复合材料加筋壁板，其筋条位置度可以达到±0.5mm以内；在T型缘条与模具1接触位置设计有密封条5，可以保证树脂在固化过程中不流动至T型槽3内；模具1上T型槽3设计有斜角，保证脱模可行性；同时，通过该结构，也可以制造出内部带有T型加筋结构的回转结构复合材料整体桶段。

Claims (10)

1.一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：包括设置有T型槽的模具，T型槽用于制作复合材料T型加筋壁板；T型筋条放置于带有T型槽的模具内，并通过定位孔与模具进行准确定位，T型筋条与模具之间设有密封条；T型槽两侧的槽壁上设置密封槽，密封槽内安装密封条；T型筋条为干筋条，T型筋条上铺放湿蒙皮，干筋条与湿蒙皮采用共胶接方式制成T型加筋壁板。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：T型槽设置在模具中部。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：T型筋条上设置定位孔A，模具上设置定位孔B，定位孔A和定位孔B配合使用，用以保证T型筋条准确安装到模具上。
4.根据权利要求3所述的一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：T型筋条包括腹板和缘条，将T型筋条腹板插入模具T型槽底部，缘条置于模具上。
5.根据权利要求4所述的一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：T型筋条的定位孔A设置在缘条上，定位孔A的数量为两个，定位孔B的位置和数量与定位孔A配合。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：模具上T型槽设计有脱模斜角。
7.根据权利要求1所述的一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：模具上设置至少两个T型槽，T型槽之间间距与壁板上T型筋条间距一致。
8.根据权利要求7所述的一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：T型槽设置一排或者多排；T型槽设置成多排时，T型槽构成一个槽矩阵，用于制成带有多个T型筋条的加筋壁板。
9.根据权利要求7所述的一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型模结构，其特征在于：模具整体为一个圆柱形，模具的侧壁上设置若干T型槽，用于制成内部由若干T型筋条加强的整体复合材料桶段。
10.一种复合材料T型加筋壁板热压罐成型方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一：先采用热压罐工艺制造出T型筋条，并切割至净边，并在端头钻制定位孔A；
步骤二：在模具T型槽上放置密封条；
步骤三：将已固化切割好的带定位孔A的T型筋条放置于模具上，并用定位销进行定位；
步骤四：铺放胶膜；
步骤五：铺放预浸料，可手工铺贴，也可以采用自动铺丝工艺铺放；
步骤六：放置辅助材料及均压板，封装真空袋，在热压罐内固化；
步骤七：脱模去掉辅助材料，定位销，密封条等，获得复合材料壁板或者复合材料T型加筋桶段。
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