本发明专利技术公开了一种大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板的制作工艺，蒙皮采用嵌入式共固化复合材料多层阻尼结构，夹芯采用聚甲基丙烯酰亚胺，螺钉套使用钛合金加工而成，为了确保仪表板上孔的位置精度，先加工出上、下两块钢制高刚度的工装面板，通过销钉轴插入钛合金螺钉孔中将预埋件、仪表板和上下工装面板固定，热压罐通过多次抽真空、加压、加温、固化制成大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，最后通过对整体仪表板找正、精加工、攻丝、包边和修边完成仪表板的精确制作。这种仪表板及其制作工艺可以广泛地应用在航空航天、高速列车、精密机械等领域，为精密仪器提供一个大阻尼、高精度的安装和支撑环境。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板的制作工艺，蒙皮采用嵌入式共固化复合材料多层阻尼结构，夹芯采用聚甲基丙烯酰亚胺，螺钉套使用钛合金加工而成，为了确保仪表板上孔的位置精度，先加工出上、下两块钢制高刚度的工装面板，通过销钉轴插入钛合金螺钉孔中将预埋件、仪表板和上下工装面板固定，热压罐通过多次抽真空、加压、加温、固化制成大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板，最后通过对整体仪表板找正、精加工、攻丝、包边和修边完成仪表板的精确制作。这种仪表板及其制作工艺可以广泛地应用在航空航天、高速列车、精密机械等领域，为精密仪器提供一个大阻尼、高精度的安装和支撑环境。【专利说明】大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板制作工艺
本专利技术涉及大阻尼、高刚度复合材料
，尤其涉及一种嵌入式共固化大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板的制作工艺，属于功能复合材料研究领域。
技术介绍
在空间技术迅速发展的今天，传统材料已无法满足飞行器轻质、高速、大阻尼性能的设计要求，发展新的复合材料阻尼结构已成为研究热点。由于该结构具有动力学性能好，疲劳寿命长，抗冲击性能高等优点，近年来在高速设备领域得到了广泛地应用。 申请人:申请的中国专利技术专利《嵌入式高温共固化大阻尼复合材料及其制备工艺》(ZL2012 I 0030874.2)将复合材料力学性能的可设计性和粘弹性材料的高阻尼特性相结合，将粘弹性材料作为复合材料的一层，按照一定的铺层顺序复合，通过热压罐抽真空、高温高压共固化，制成嵌入式大阻尼复合材料，这对于非承载的复合材料蒙皮而言，可以得到单一材料无法比拟的综合力学性能。但是对于承载的复合材料构件来讲，仍存在以下不足之处:I)承载复合材料构件往往需要较厚的壁板，这会引起整个构件的重量大大增加，从而不能满足对承载和减重性能均有要求的精密仪表板需要，而且将复合材料应用于大阻尼、高刚度复杂结构精密仪表板的研究报道非常罕见。2)大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯结构的精密仪表板上安装有大量精密仪器，而这些仪器的安装位置有严格的公差要求，传统的复合材料结构由于机械加工性能差，很难满足高精度仪器的安装尺寸精度和位置精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板制作工艺。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案:一种大阻尼、高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板制作工艺，包括:I)使用嵌入式共固化大阻尼复合材料制作所述仪表板的上蒙皮、下蒙皮和中间蒙皮；在热压罐中抽真空、加压、加热共固化而成，实现一次固化工艺；一次固化工艺条件为:真空袋内的真空度为-0.099—0.097MPa，热压罐中气体压力为0.4-0.6MPa，温度要按所使用树脂的固化要求控制热压罐内温度，其升温速率为0.5-30C /分钟；降温速率为1.5±0.2°C /分钟，在183-190°C时保温4-6小时，在120±2°C时保温0_15分钟，待热压罐内温度降至80-50°C时，卸压冷却，取出嵌入式高温共固化大阻尼复合材料制品；2)聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板下料，按照仪表板的设计要求，制作上、下两块聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板并留有加工余量；3)蒙皮板与聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板的粘结，仪表板正面和反面的孔数目和位置不同，同时存在通孔和盲孔，上蒙皮和上聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板先采用粘结剂粘结，下蒙皮和下聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板同样采用粘结剂粘结；在热压罐中抽真空、加压、加热固化，实现二次固化工艺，其固化工艺参数为:温度180°C，压力0.15?0.30MPa，时间2.5?3.0小时。4)预埋钛合金螺钉套的孔以及中心孔加工，用高精度的数控加工中心，分别在由上蒙皮和上聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板粘结形成的上蒙皮组件以及由下蒙皮和下聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板粘结形成的下蒙皮组件上打出正面钛合金螺钉套预埋孔和反面钛合金螺钉套预埋孔；同时在上蒙皮组件、下蒙皮组件和中间蒙皮打上中心孔以及最外圈通孔，并留出粘结余量；5)加工钛合金预埋套，根据仪表板设计要求，分别加工正面带盲螺纹孔的钛合金螺钉套、反面带盲螺纹孔的钛合金螺钉套和外圈的钛合金螺钉套通孔，并且钛合金螺钉套内孔留有加工余量，以便进一步找正、精加工和攻丝；6)预埋钛合金螺钉套，将钛合金螺钉套分别预埋在上蒙皮组件、下蒙皮组件和中间蒙皮的预埋位置上，用粘结剂将钛合金螺钉套一端法兰粘在中间蒙皮上，并在螺钉套与预埋孔之间填满粘结剂；7)加工工装，分别制作2块用于仪表板上的孔定位的工装面板；正面工装面板用于加工仪表板正面孔和外圈通孔以及中心孔，反面工装面板用于加工仪表板反面孔和外圈通孔以及中心孔，在中间蒙皮上打出外圈螺钉套预埋通孔以及中心孔，工装面板上的所有孔的加工由高精度数控加工中心完成，整体仪表板的正面孔、反面孔和外圈通孔的相对位置精度由这两块钢制高刚度的工装面板上孔的加工精度来保证；8)仪表板整体固化成型，按照正面工装面板、上蒙皮组件、中间蒙皮、下蒙皮组件、反面工装面板顺序排列，将钛合金螺钉套预埋在预先加工好的预埋位置，通过端部带有螺纹的销钉轴和螺母连接，而销钉轴的圆柱头插入到预埋的钛合金螺钉套孔中，以确定正面孔、反面孔和外圈通孔和中心孔的相对位置，再通过热压罐抽真空、加压、加热固化，使仪表板整体固化，实现三次固化成型，其固化工艺参数为:温度180°C，压力0.15?0.30MPa,时间2.5?3.0小时。9)找正、精加工、攻丝、加工外圆和中心孔，在仪表板整体固化成型后，将仪表板的工装去掉，再在加工中心上对其正面孔进行找正，再对正面的预埋钛合金螺钉套上的孔进行精加工，然后加工出螺纹孔；接着掉头对其反面进行找正，对反面的预埋钛合金螺钉套上的孔进行精加工，然后加工出螺纹孔，最后加工出仪表板的外圆和中心孔，留出包边的余量;10)整体仪表板包边加工，在U型包边槽和仪表板的外圆上涂上粘结剂，将内部上蒙皮组件、中间蒙皮、下蒙皮组件共5层面板封住，再通过热压罐抽真空、加压、加热固化，使仪表板整体固化成型，实现四次固化成型，其固化工艺参数为:温度180°C，压力0.15?0.30MPa,时间2.5?3.0小时。这样既保证仪表板的美观性，又可以防止水分等沿边缘缝隙进入仪表板内部进而破坏各材料层的层间结合能力，提高了仪表板的整体力学性能。包边完成后对仪表板进行边缘精修，由高精密的数控机床完成，使仪表板外圈尺寸满足公差要求。所述步骤2)中聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫采用德国进口材料，PMI是一种轻质、闭孔的硬质泡沫塑料，具有良好的力学性能、较高的抗热变形和化学稳定性，是高性能复合材料的理想夹芯。所述步骤4)中正面钛合金螺钉套的预埋孔、反面钛合金螺钉套的预埋孔应留有加工余量。所述步骤4)中钛合金螺钉套内孔、仪表板上的预埋孔和步骤7)中工装面板上的孔均由高精密数控机床加工完成，具有很高的加工精度。所述步骤6)中钛合金螺钉套的预埋，指的是采用高强度粘结剂J116A将其固定在大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板内。所述步骤8)销钉轴处与钛合金螺钉套内孔采用H7/h6配合。本专利技术的工艺路线是 申请人:根据自己验证的工艺流程而提出来的，并已成功地制作出了试件。按照上蒙皮、上PMI材料层、中间蒙皮、下P本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大阻尼高刚度复合材料多层夹芯精密仪表板制作工艺，其特征是，包括：1)使用嵌入式共固化大阻尼复合材料制作所述仪表板的上蒙皮、下蒙皮和中间蒙皮；在热压罐中抽真空、加压、加热共固化而成，实现一次固化工艺；一次固化工艺条件为：真空袋内的真空度为‑0.099‑‑0.097MPa，热压罐中气体压力为0.4‑0.6MPa，温度要按所使用树脂的固化要求控制热压罐内温度，其升温速率为0.5‑3℃/分钟；降温速率为1.5±0.2℃/分钟，在183‑190℃时保温4‑6小时，在120±2℃时保温0‑15分钟，待热压罐内温度降至80‑50℃时，卸压冷却，取出嵌入式高温共固化大阻尼复合材料制品；2)聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板下料，按照仪表板的设计要求，制作上、下两块聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板，并留有加工余量；3)蒙皮板与聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板的粘结，仪表板正面和反面的孔数目和位置不同，同时存在通孔和盲孔，将上蒙皮和上聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板采用粘结剂粘结，将下蒙皮和下聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板采用粘结剂粘结，在热压罐中抽真空、加压、加热固化，实现二次固化工艺，其固化工艺参数为：温度180℃，压力0.15～0.30MPa，时间2.5～3.0小时；4)预埋钛合金螺钉套的孔以及中心孔加工，用高精度的数控加工中心，分别在由上蒙皮和上聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板粘结形成的上蒙皮组件以及由下蒙皮和下聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板粘结形成的下蒙皮组件上打出正面钛合金螺钉套预埋孔和反面钛合金螺钉套预埋孔；同时在上蒙皮组件、下蒙皮组件和中间蒙皮打上中心孔以及最外圈通孔，并留出粘结余量；5)加工钛合金预埋套，根据仪表板设计要求，分别加工正面带盲螺纹孔的钛合金螺钉套、反面带盲螺纹孔的钛合金螺钉套和外圈的钛合金螺钉套通孔，并且钛合金螺钉套内孔留有加工余量，以便进一步找正、精加工和攻丝；6)预埋钛合金螺钉套，将钛合金螺钉套分别预埋在上蒙皮组件、下蒙皮组件和中间蒙皮的预埋位置上，用粘结剂将钛合金螺钉套一端的法兰粘在中间蒙皮上，并在螺钉套与预埋孔之间填满粘结剂；7)加工工装，分别制作2块用于仪表板上孔的定位的工装面板；正面工装面板用于加工仪表板正面孔和外圈通孔以及中心孔，反面工装面板用于加工仪表板反面孔和外圈通孔以及中心孔，在中间蒙皮上打出外圈螺钉套预埋通孔以及中心孔，工装面板上的所有孔的加工由高精度数控加工中心完成，整体仪表板的正面孔、反面孔和外圈通孔的相对位置精度由这两块钢制高刚度的工装面板上孔的加工精度来保证；8)仪表板整体固化成型，按照正面工装面板、上蒙皮组件、中间蒙皮、下蒙皮组件、反面工装面板顺序排列，将钛合金螺钉套预埋在预先加工好的预埋位置，通过端部带有螺纹的销钉轴和螺母连接，而销钉轴的圆柱头插入到预埋的钛合金螺钉套孔中，以确定正面孔、反面孔和外圈通孔和中心孔的相对位置，再通过热压罐抽真空、加压、加热固化，使仪表板整体固化，实现三次固化成型，其固化工艺参数为：温度180℃，压力0.15～0.30MPa，时间2.5～3.0小时；9)找正、精加工、攻丝、加工外圆和中心孔，在仪表板整体固化成型后，将仪表板的工装去掉，再在加工中心上对其正面孔进行找正，再对正面的预埋钛合金螺钉套上的孔进行精加工，然后加工出螺纹孔；接着掉头对其反面孔进行找正，对反面的预埋钛合金螺钉套上的孔进行精加工，然后加工出螺纹孔；最后加工出仪表板的外圆和中心孔，留出包边的余量；10)整体仪表板包边加工，在U型包边槽和仪表板的外圆上涂上粘结剂，将内部上蒙皮组件、中间蒙皮、下蒙皮组件共5层面板封住，再通过热压罐抽真空、加压、加热固化，使仪表板整体固化成型，实现四次固化成型，其固化工艺参数为：温度180℃，压力0.15～0.30MPa，时间2.5～3.0小时；包边完成后对仪表板进行边缘精修，由高精密的数控机床完成，使仪表板外圈尺寸满足公差要求。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁森，王常松，张术国，李雪，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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