一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装技术

本发明专利技术公开了一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装，采用金属阴模和硅橡胶阳模辅助成型；首先制造阴模，并利用阴模制造阳模；清理阴模上下模型面喷涂脱模剂；在阴模上、下模型面上分别铺贴复合材料机翼上下翼面；在机翼下翼面上放置阳模和机翼前缘零件；将阴模上模与下模对合；对合后的阴模、阳模和复合材料机翼产品放入热压罐中固化；固化后脱模，经过修边得到复合材料机翼；实现了较小尺寸复合材料机翼的整体成型，减轻了复合材料机翼的整体重量，提高了复合材料机翼的结构强度。整体成型的复合材料机翼内部质量好，外部翼型型面尺寸精准，同时能严格控制复合材料机翼产品铺层厚度,复合材料机翼的整体成型质量稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装
本专利技术属于航空制造工艺装备
，具体地说,涉及一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装，适用于较小尺寸复合材料机翼的整体成型。
技术介绍
复合材料的可设计性强、重量轻、比强度高，耐腐蚀及独特的电磁穿透性能优良，使其广泛应用于航空产品结构部件当中。其中飞机机翼更是最早采用复合材料结构的部件之一。传统的复合材料结构机翼采用上下蒙皮分别成型，然后通过装配工装将上下蒙皮对合,并和骨架胶接来完成复合材料机翼的制造。这种方法制造过程工序复杂，上下蒙皮和骨架胶接时使用的粘胶会大大增加机翼部件的结构重量，且上下蒙皮的胶接结构强度会直接影响整个机翼部件的装配结构强度。通过多年的摸索试验，复合材料制件整体成型技术已经逐渐成熟并逐步应用到实际生产当中。复合材料制件整体成型技术在简化生产工序的同时，减少装配工装数量，减轻了复合材料结构件的结构重量，提高其整体结构强度。专利技术专利CN101811571A中公开了一种“封闭式复合材料锥形整流罩整体成型方法”该成型方法采用阳模铺贴后，转移到阴模加真空袋成型的工艺方法。该成型方法主要适用于对外形要求精度较高，对封闭结构内形及结构件铺层厚度要求不高的复合材料制件的成型。对于整体尺寸较小、内部操作空间有限，且对产品外型面、内型面及铺层厚度均有严格控制要求的复合材料制件，采用该成型方法并不能生产出满足产品技术要求的复合材料制件产品。
技术实现思路
为了避免现有技术存在的不足，本专利技术提出一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装。该整体成型工艺方法和工艺装备解决了复合材料机翼由于整体尺寸较小、内部操作空间有限，无法在产品内部采用放置真空袋加压而造成产品内外型面及铺层厚度均无法精确保证的技术问题。成型工艺方法能制备内部质量好、外型面尺寸精准、且能够严格控制产品铺层厚度的复合材料机翼。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种复合材料机翼整体成型工艺方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1.采用数控加工完成阴模制造，利用阴模制造阳模；在阴模上模与阴模下模型面上分别铺贴复合材料层，并将阴模上模与阴模下模对合，在对合后形成的复合材料机翼内部空腔浇注硅橡胶混合液并进行常温固化，待固化后脱模,修边得到阳模；步骤2.使用酒精或丙酮清理阴模上模与阴模下模型面，并在型面上喷涂脱模剂；步骤3.在阴模上模与阴模下模型面上分别铺贴复合材料机翼上、下翼面铺层，采用真空抽压方式对上、下翼面铺层进行预压实，在上、下翼面铺层上铺贴隔离层，其中，下翼面铺层在机翼前缘部位需逐层预留预浸料长度和上翼面对合时搭接，上翼面铺层在机翼前缘部位需逐层减少预浸料长度和下翼面对合时搭接；步骤4.在复合材料机翼下翼面铺层上放置阳模和机翼前缘零件，将步骤3中下翼面铺层的预浸料长度翻转并铺贴在机翼前缘的上、下翼面铺层搭接区；步骤5.将阴模上模翻转，在导向销的定位下与阴模下模对合，并用紧固螺栓固紧；步骤6.将对合的阴模、阳模和复合材料机翼放入热压罐中,按复合材料成型固化工艺进行加温固化，硅橡胶阳模加温后发生膨胀，用于上、下翼面铺层固化时所需的成型压力；步骤7.固化后脱模，并去除复合材料机翼中的硅橡胶阳模和隔离层，对产品进行修边得到复合材料机翼部件。一种用于复合材料机翼整体成型工艺方法的机翼整体成型工装，包括阴模上模、阴模下模、导向销、紧固螺栓、阳模，其特征在于:采用阴模和阳模辅助成型，所述阴模为上、下模框架结构，阴模上模与阴模下模两侧缘上有多个螺孔，其中，阴模下模一侧上部设有导向销，阴模上模与阴模下模模体对合时，采用导向销定位阴模上、下模的型面对合，阴模上模与阴模下模模体通过紧固螺栓固紧；所述阳模为整体结构，模体采用硅橡胶材料，阳模型面为复合材料机翼的内型面，并在阴模型面内固化成型；阴模模体材料为45号钢或7075铝合金。有益效果本专利技术提出的复合材料机翼整体成型工艺方法及工装,采用金属阴模和硅橡胶阳模辅助成型；首先加工制造阴模,并利用阴模制造阳模；清理阴模上、下模型面，并喷涂脱模剂；在阴模上模、阴模下模型面上分别铺贴复合材料机翼上、下翼面；在机翼下翼面上放置阳模和机翼前缘零件；将阴模上模与阴模下模对合；对合后的阴模、阳模和复合材料机翼产品放入热压罐固化；固化后脱模，经过修边得到整体复合材料机翼产品。解决了复合材料机翼由于整体内部空间尺寸较小、内部操作空间有限，无法在产品内部采用放置真空袋加压而造成产品内外型面及铺层厚度均无法精确保证的技术问题，实现了较小尺寸复合材料机翼的整体成型。与传统的成型方法相比，减轻了复合材料机翼的整体重量，提高其结构强度；整体成型的复合材料机翼内部质量好，外部翼型型面尺寸精准，同时能严格控制产品铺层厚度。本专利技术复合材料机翼整体成型工艺方法及工装,适用于较小尺寸复合材料机翼的整体成型,成型产品质量稳定可靠。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装作进一步详细说明。图1为本专利技术整体成型工艺方法流程图。图2为本专利技术整体成型工艺方法的机翼铺层示意图。图3为本专利技术整体成型工装的阴模上下模框架式模体结构示意图。图4为本专利技术整体成型工艺装备阳模结构示意图。图中1.脱模剂2.隔离层3.下翼面铺层4.机翼前缘5.上下翼面铺层搭接区6.上翼面铺层7.阴模上模8.阴模下模9.导向销10.紧固螺栓11.阳模具体实施方式本实施例是一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装。本实施例用于某型较小尺寸复合材料机翼整体成型中，复合材料机翼长为1.65米，最大弦长处为0.26米，最大翼型高度为24毫米。由于复合材料翼型零件尺寸较小，内部空间狭窄，很难从内部进行铺贴操作；但产品技术要求中对机翼的内外型面精度，零件厚度均提出了较高要求，且要求必须整体成型,如采用常规成型方法，很难满足上述技术要求。复合材料机翼整体成型工艺装备，采用阴模和阳模辅助成型方法；阴模根据机翼弦平面分为阴模上模7和阴模下模8两部分，阴模为上、下模框架结构，阴模上模7与阴模下模8两侧缘上有多个螺孔，其中，阴模下模8一侧上部设有导向销9，阴模上模7模体与阴模下模8模体对合时，采用导向销9定位阴模上模型面与阴模下模型面对合，阴模上模7与阴模下模8模体通过紧固螺栓10固紧。阴模模体材料为45号钢或7075铝合金。阳模11为整体结构，阳模11模体采用硅橡胶材料，阳模11型面为复合材料机翼的内型面，并在阴模型面内固化成型；复合材料机翼整体成型工艺方法，包括以下步骤:(1)工艺装备制造:采用数控加工手段完成阴模制造，然后在阴模上模7和阴模下模8的型面上铺贴复合材料机翼真实产品厚度层，并将阴模上模7、阴模下模8及复合材料机翼产品对合，在对合后形成的复合材料机翼产品内部空腔中浇注硅橡胶混合液并进行常温固化，待固化完成后，脱模、修边，得到阳模11；整体成型工艺装备采用金属阴模上模7、阴模下模8和硅橡胶阳模11辅助成型的整体成型方式；其中，阳模11在阴模上模7和阴模下模8内成型。(2)生产前准备:使用酒精或丙酮清理阴模上模7型面、阴模下模8型面和对合面，并在所有型面上涂抹水溶性脱模剂1。(3)上下翼面铺层:在阴模上模7和阴模下模8型面上按产品铺层要求，分别进行上翼面铺层6和下翼面铺层3的铺贴工作，在铺层过程中，需采用真空抽压方式对上翼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料机翼整体成型工艺方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1.采用数控加工完成阴模制造，利用阴模制造阳模；在阴模上模与阴模下模型面上分别铺贴复合材料层，并将阴模上模与阴模下模对合，在对合后形成的复合材料机翼内部空腔浇注硅橡胶混合液并进行常温固化，待固化后脱模,修边得到阳模；步骤2.使用酒精或丙酮清理阴模上模与阴模下模型面，并在型面上喷涂脱模剂；步骤3.在阴模上模与阴模下模型面上分别铺贴复合材料机翼上、下翼面铺层，采用真空抽压方式对上、下翼面铺层进行预压实，在上、下翼面铺层上铺贴隔离层，其中，下翼面铺层在机翼前缘部位需逐层预留预浸料长度和上翼面对合时搭接，上翼面铺层在机翼前缘部位需逐层减少预浸料长度和下翼面对合时搭接；步骤4.在复合材料机翼下翼面铺层上放置阳模和机翼前缘零件，将步骤3中下翼面铺层的预浸料长度翻转并铺贴在机翼前缘的上、下翼面铺层搭接区；步骤5.将阴模上模翻转，在导向销的定位下与阴模下模对合，并用紧固螺栓固紧；步骤6.将对合的阴模、阳模和复合材料机翼放入热压罐中,按复合材料成型固化工艺进行加温固化,硅橡胶阳模加温后发生膨胀，用于上、下翼面铺层固化时所需的成型压力；步骤7.固化后脱模，并去除复合材料机翼中的硅橡胶阳模和隔离层，对产品进行修边得到复合材料机翼部件。...

【技术特征摘要】
1.一种复合材料机翼整体成型工艺方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1.采用数控加工完成阴模制造，利用阴模制造阳模；在阴模上模与阴模下模型面上分别铺贴复合材料层，并将阴模上模与阴模下模对合，在对合后形成的复合材料机翼内部空腔浇注硅橡胶混合液并进行常温固化，待固化后脱模,修边得到阳模；步骤2.使用酒精或丙酮清理阴模上模与阴模下模型面，并在型面上喷涂脱模剂；步骤3.在阴模上模与阴模下模型面上分别铺贴复合材料机翼上、下翼面铺层，采用真空抽压方式对上、下翼面铺层进行预压实，在上、下翼面铺层上铺贴隔离层，其中，下翼面铺层在机翼前缘部位需逐层预留预浸料长度和上翼面对合时搭接，上翼面铺层在机翼前缘部位需逐层减少预浸料长度和下翼面对合时搭接；步骤4.在复合材料机翼下翼面铺层上放置阳模和机翼前缘零件，将步骤3中下翼面铺层的预浸料长度翻转并铺贴在机翼前缘的上、下翼面铺层搭接区；步骤5.将阴模上模翻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铁江，赵景丽，
申请(专利权)人：西安爱生技术集团公司，西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61