本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料平直尾翼成型方法，特別涉及一種復(fù)合材料平直尾翼雙梁盒段整體共固化成型方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料具有比強(qiáng)度、比模量高、可設(shè)計(jì)和易于整體成形等許多優(yōu)異特性，大量應(yīng)用在無(wú)人飛機(jī)上。隨著復(fù)合材料整體成型技術(shù)的發(fā)展，整體成型類(lèi)似平直尾翼部件已成為趨勢(shì)，與傳統(tǒng)的梁肋結(jié)構(gòu)(由上、下壁板，前、后梁和多根肋組成)相比，整體雙梁盒段整體成型將零件數(shù)量由多個(gè)降為一個(gè)，簡(jiǎn)化了盒段的裝配過(guò)程，并減少了緊固件數(shù)量和熱壓罐使用次數(shù)，從而達(dá)到減重和降低成本的效果。目前，飛機(jī)的平直尾翼均采用多梁/雙梁盒段整體結(jié)構(gòu)。

文獻(xiàn)“申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)是CN103057126A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利”公開(kāi)了一種大型復(fù)合材料整體成型葉片及其成型工藝。該成型工藝采用樹(shù)脂膜滲透工藝，模具采用芯模為柔性芯或可溶性硬質(zhì)芯/硬模(外模)組合方式，固化時(shí)靠柔性芯模的膨脹實(shí)現(xiàn)加壓。但樹(shù)脂膜滲透工藝成型對(duì)部件的厚度有要求，而無(wú)人機(jī)平直尾翼的蒙皮厚度僅0.5mm，不適合中小型無(wú)人飛機(jī)的平直尾翼盒段結(jié)構(gòu)制造。且柔性芯模存在膨脹量難控制，造成梁位置的精度誤差不確定，同時(shí)柔性芯模成型模具設(shè)計(jì)及加工難度大，費(fèi)用高，不適合小批量零部件的加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有復(fù)合材料整體成型方法成型精度差的不足，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料平直尾翼雙梁盒段整體共固化成型方法。該方法采用子母袋抽真空方法替代柔性芯模，在固化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品實(shí)施加壓；為了保證前緣面纖維的連續(xù)性，替代了柔性芯模作為輔助鋪層的工藝設(shè)計(jì)，模具工藝設(shè)計(jì)取消產(chǎn)品工藝分離面，利用前梁平面將上壁板成型模具分為前緣段和后段兩部分，在前梁上表面進(jìn)行搭接，這樣既保證了在前緣位置處纖維不斷裂，保證了鋪層完整性，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料平直尾翼雙梁盒段的整體共固化成型，提高了產(chǎn)品成型精度，又減少了輔助工裝的制造與加工費(fèi)用，降低制造成本。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案：一種復(fù)合材料平直尾翼雙梁盒段整體共固化成型方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：

(1)前、后梁的鋪層；

將預(yù)先剪裁的預(yù)浸料逐層鋪貼在前、后梁模具1、11上，并每隔三層進(jìn)行真空預(yù)壓實(shí)。

(2)下壁板與前緣上壁板殼體的鋪層；

鋪層前，先將下壁板模具6與上壁板前緣段模具8組合，將預(yù)浸料及泡沫鋪放在已組合好的模具上表面，并每隔三層進(jìn)行真空預(yù)壓實(shí)。其中鋪層時(shí)在上壁板前緣段模具8預(yù)留兩層預(yù)浸料翻壓于上壁板前緣段模具8的邊緣上，與前梁模具1組合時(shí)進(jìn)行搭接。

(3)上壁板后段殼體鋪層；

將預(yù)先剪裁的預(yù)浸料和泡沫逐層鋪貼在上壁板后段模具9上，并每隔三層進(jìn)行真空預(yù)壓實(shí)。

(4)在下壁板模具上進(jìn)行梁的預(yù)裝配；

在上壁板前緣段模具8的前緣處按照從內(nèi)到外依次放置無(wú)孔隔離膜3、透氣氈4和子真空袋5；其中子真空袋5比前梁模具1長(zhǎng)0.5～0.6m。在下壁板模具6與上壁板前緣段模具8組合鋪層上放置步驟(1)鋪層好的前、后梁2、12的模具，采用定位銷(xiāo)的導(dǎo)向與下壁板模具6預(yù)裝配，并用緊固螺栓固緊，將步驟(2)預(yù)留的兩層預(yù)浸料翻轉(zhuǎn)并鋪貼在前梁2的鋪層上。

(5)制子真空袋；

在鋪貼好預(yù)浸料的前、后梁模具1、11處及后梁模具11與上壁板后段模具9的后緣處按照從內(nèi)到外依次放置無(wú)孔隔離膜3、透氣氈4和子真空袋5；其中子真空袋5比前、后梁模具1、11長(zhǎng)0.5～0.6m。

(6)上壁板后段殼體對(duì)合；

將已鋪層好上壁板后段殼體10及上壁板后段模具9翻轉(zhuǎn)，靠定位銷(xiāo)導(dǎo)向及模具凹凸槽定位與下壁板模具6對(duì)合，并用緊固螺栓固緊。

(7)制母真空袋；

在上壁板后段模具9上，按照從內(nèi)到外依次放置透氣氈4和母真空袋14；

(8)真空袋密封及固化；

將三個(gè)子真空袋5、一個(gè)母真空袋14及下壁板模具6密封相連，形成三個(gè)真空通道，在母真空袋14上設(shè)置兩個(gè)真空快卸接頭15用于抽真空，當(dāng)真空度升到0.08～0.098Mpa時(shí)，關(guān)閉真空，維持15分鐘，如果滿(mǎn)足真空度在5分鐘之內(nèi)下降小于0.017Mpa，則進(jìn)入熱壓罐進(jìn)行固化。

(9)脫模與修邊；

固化完成后，卸掉前、后梁模具1、11的定位銷(xiāo)，將前、后梁模具1、11通過(guò)脫模工具拔出，然后卸掉上壁板前緣段模具8和上壁板后段模具9，將平直尾翼從下壁板模具6上取下，修邊，得到整體平直尾翼部件。

本發(fā)明的有益效果是：該方法采用子母袋抽真空方法替代柔性芯模，在固化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品實(shí)施加壓；為了保證前緣面纖維的連續(xù)性，替代了柔性芯模作為輔助鋪層的工藝設(shè)計(jì)，模具工藝設(shè)計(jì)取消產(chǎn)品工藝分離面，利用前梁平面將上壁板成型模具分為前緣段和后段兩部分，在前梁上表面進(jìn)行搭接，這樣既保證了在前緣位置處纖維不斷裂，保證了鋪層完整性，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料平直尾翼雙梁盒段的整體共固化成型，提高了產(chǎn)品成型精度，又減少了輔助工裝的制造與加工費(fèi)用，降低制造成本。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明復(fù)合材料平直尾翼雙梁盒段整體共固化成型方法整體成型平直尾翼的結(jié)構(gòu)截面示意圖；

圖2是本發(fā)明方法鋪設(shè)前梁制作示意圖；

圖3是本發(fā)明方法鋪設(shè)下壁板與前緣上壁板殼體組合示意圖；

圖4是本發(fā)明方法鋪設(shè)上壁板后段殼體示意圖；

圖5是本發(fā)明方法下壁板與前緣上壁板殼體與前、后梁組合裝配示意圖；

圖6是本發(fā)明方法合模的示意圖；

圖7是本發(fā)明方法子母袋制作示意圖。

圖中，1-前梁模具，2-前梁，3-無(wú)孔隔離膜，4-透氣氈，5子真空袋，6-下壁板模具，7-下壁板與前緣上壁板殼體，8-上壁板前緣段模具，9-上壁板后段模具，10-上壁板后段殼體，11-后梁模具，12-后梁，13-梁定位器，14-母真空袋，15-真空快卸接頭。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1-7。本發(fā)明復(fù)合材料平直尾翼雙梁盒段整體共固化成型方法優(yōu)選實(shí)施例，復(fù)合材料平直尾翼長(zhǎng)2.15米，弦長(zhǎng)0.26米，最大翼型高度24毫米。

本實(shí)施例中復(fù)合材料的原材料為碳纖維預(yù)浸料、玻璃纖維預(yù)浸料和PMMI泡沫。

下壁板與前緣上壁板殼體7、上壁板后段殼體10為碳纖維、玻璃纖維預(yù)浸料泡沫夾層結(jié)構(gòu)，包括外層復(fù)合材料、泡沫夾層和內(nèi)層復(fù)合材料。

前、后梁2、12為碳纖維預(yù)浸料層壓件結(jié)構(gòu)形式。

具體步驟如下。

(1)模具準(zhǔn)備：用酒精將上壁板后段模具9、上壁板前緣段模具8、下壁板模具6及前、后梁模具1、11表面清理干凈，然后在所有模具表面噴涂封孔劑和脫模劑。

(2)預(yù)浸料鋪放：

a.前、后梁的鋪放：采用手工鋪貼工藝，在前、后梁模具1、11的產(chǎn)品型面?zhèn)劝丛O(shè)計(jì)要求分別鋪貼前梁2、后梁12，在鋪貼過(guò)程中，參照?qǐng)D2，對(duì)前、后梁2、12進(jìn)行預(yù)壓實(shí)工藝，按照從內(nèi)到外依次鋪放無(wú)孔隔離膜3、透氣氈4和子真空袋5進(jìn)行預(yù)壓實(shí)。

b.下壁板與前緣上壁板殼體及上壁板后段殼體的鋪層：在下壁板模具6與上壁板前緣段模具8組合模上鋪放下壁板與前緣上壁板殼體7，在上壁板后段模具9上鋪放上壁板后段殼體10，在鋪層過(guò)程中，參照?qǐng)D2，對(duì)下壁板與前緣上壁板殼體7進(jìn)行預(yù)壓實(shí)工藝，按照從內(nèi)到外依次鋪放無(wú)孔隔離膜3、透氣氈4、子真空袋5進(jìn)行預(yù)壓實(shí)。其中在下壁板與前緣上壁板殼體7的制作過(guò)程中，其中鋪層時(shí)在上壁板前緣段模具8預(yù)留兩層預(yù)浸料翻壓于上壁板前緣段模具8的邊緣上，與前梁模具1組合時(shí)進(jìn)行搭接。

(3)組合：

a.參照?qǐng)D5，在上壁板前緣段模具8的前緣處按照從內(nèi)到外依次放置無(wú)孔隔離膜3、透氣氈4和子真空袋5；其中子真空袋5比前梁模具1長(zhǎng)0.5～0.6m。放置已預(yù)壓實(shí)的前梁2及前梁模具1和已預(yù)壓實(shí)后梁12及后梁模具11于已預(yù)壓實(shí)的下壁板與前緣上壁板殼體7上。其中，前、后梁模具1、11通過(guò)在下壁板的梁定位器13來(lái)定位。將步驟(2)b中預(yù)留的預(yù)浸玻璃纖維/碳纖維翻轉(zhuǎn)鋪貼于前梁2上。

b.參照?qǐng)D5，在鋪放好的前、后梁模具1、11之間及后梁模具11與上壁板后段模具9的后緣處按照從內(nèi)到外依次放置無(wú)孔隔離膜3、透氣氈4和子真空袋5；其中子真空袋5比前、后梁模具1、11長(zhǎng)0.5～0.6m。

c.上壁板后段殼體對(duì)合：將已鋪層好上壁板后段殼體10及上壁板后段模具9翻轉(zhuǎn)，靠定位銷(xiāo)導(dǎo)向及模具凹凸槽定位與下壁板模具6對(duì)合，并用緊固螺栓固緊。

(4)抽真空：參照?qǐng)D6，將三個(gè)子真空袋5的末端的一圈的上側(cè)面與外面的母真空袋14用密封膠帶相連，子真空袋5兩側(cè)面之間或與模具之間兩兩相連，子真空袋5的末端的一圈的下側(cè)面與下壁板模具6相連，從而形成三個(gè)真空通道，在母真空袋14上設(shè)置兩個(gè)真空快卸接頭15，抽真空，其中對(duì)所有的定位塊、銷(xiāo)釘及脫模輔助孔用透氣氈進(jìn)行有效保護(hù)。

(5)固化：在進(jìn)入熱壓罐前檢查真空泄露情況，當(dāng)真空度升到0.08～0.098Mpa時(shí)，關(guān)閉真空，維持15分鐘，如果滿(mǎn)足真空度在5分鐘之內(nèi)下降小于0.017Mpa，則進(jìn)入熱壓罐進(jìn)行固化。

(6)脫模：固化完成后，卸掉前后梁的定位銷(xiāo)后將前、后梁模具1、11通過(guò)脫模工具從一側(cè)拔出來(lái)，然后卸掉上壁板后段模具9，將平直尾翼從下壁板模具6上取下。

(7)修邊：得到整體平直尾翼部件。

采用本發(fā)明的方法成型的復(fù)合材料平直尾翼雙梁盒段成型精度高，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，梁的位置、膠接質(zhì)量都得到有效保證。