一种成型复合材料T形长桁加筋壁板的模具及工艺制造技术

本发明专利技术属于工艺制造领域,尤其涉及一种成型复合材料T形长桁加筋壁板的模具及工艺，该模具包括刚性模块和设置在所述刚性模块端部的柔性模块，刚性模块和柔性模块的端部均设为楔形，且刚性模块和柔性模块通过预埋磁铁进行定位及固定。由于采用上述技术方案，本发明专利技术的刚性模块结合基座能用于热隔膜预成型；采用预埋磁铁易于柔性模块与刚性模块定位及固定；刚性模块全为敞开式结构，易于脱模，且该方案可促进外加压力通过柔性模块分别沿凸缘及腹板有效传递到长桁拐角区及三角区，确保该区域纤维铺层成型压力满足固化要求，促进纤维密实，有效避免拐角区及三角区由于压力传递不到位导致的孔隙等缺陷。

Mould and process for forming composite material T long truss stiffened panel

The invention belongs to the field of manufacturing technology, especially relates to a mold and process for forming composite T shaped stringer stiffened panel, the mold comprises a rigid module and arranged on the rigid flexible module module at the end of the end of the rigidity module and flexible module are arranged to the wedge, and the rigid and flexible module by module the embedded magnets are positioned and fixed. By adopting the technical scheme, the rigid module of the invention can be used to pre heat the diaphragm with the base molding; using embedded magnets and rigid module flexible module is positioned and fixed; rigid module in an open structure, easy demoulding, and the scheme can promote the external pressure through the flexible module respectively along the flange and the web transfer to stringer corner area and triangle area, the area of fiber layer forming pressure to meet the requirements of curing, promote fiber compaction, effectively avoid the corner area and triangle area due to pressure transfer is not in place due to the defects such as porosity.

【技术实现步骤摘要】
一种成型复合材料T形长桁加筋壁板的模具及工艺
本专利技术属于工艺制造领域，尤其涉及一种促进外加压力通过柔性模块分别沿凸缘及腹板有效传递到长桁拐角区及三角区，确保长桁拐角区及三角区纤维铺层成型压力满足固化要求，促进纤维密实，有效避免拐角区及三角区由于压力传递不到位导致的孔隙等缺陷的成型复合材料T形长桁加筋壁板的模具。
技术介绍
T形长桁广泛应用于复合材料加筋壁板。复合材料加筋壁板一般采用共固化或共胶接整体成型。在成型过程中，模具对于有效传递外加压力、控制孔隙等缺陷、保证尺寸精度至关重要，尤其是长桁成型模具。目前，在工程上，复合材料领域广泛采用的是刚性模具。复合材料加筋壁板整体成型所采用模具的技术核心就是有效传递外加压力、控制孔隙等缺陷、保证尺寸精度。目前，在工程上，复合材料加筋壁板整体成型广泛采用刚性模具。刚性模具主要是指刚度大的模具，如金属（铝合金、普通钢、Invar钢等）及复合材料等材质的模具。一方面为了防止固化过程树脂流出，导致贫胶缺陷；另一方面为了方便预浸料铺贴，通常刚性模具设计为一体式凹槽结构。固化过程中，预浸料铺层嵌于刚性模具凹槽内，长桁腹板及凸缘区域能有效确保外加压力，避免孔隙等缺陷，保证成型质量。由于长桁预浸料铺层腹板端部难以与刚性模具凹槽壁完全刚性接触，作用在长桁模具腹板端部的外加压力将通过刚性模具作用在凸缘区域预浸料铺层厚度方向，从而外加压力无法通过腹板有效传递到拐角区及三角区；同样，作用在长桁模具凸缘端部的外加压力将通过刚性模具作用在腹板区域预浸料铺层厚度方向，从而外加压力也无法通过凸缘有效传递到拐角区及三角区；另外，成型过程中，相邻长桁成型模具之间的下陷区域通常利用匀压板垫平，有利于真空袋封装，但是，在此条件下，外加压力无法施加到凸缘端部，自然，没有外加压力通过凸缘有效传递到拐角区及三角区。鉴于此，采用一体式凹槽结构的刚性模具会导致长桁拐角区及三角区纤维铺层成型压力不足，出现纤维密实程度低、孔隙等缺陷。另一方面，刚性模具凹槽深度一般小于或等于固化后复合材料理论厚度，避免由于固化后长桁凸缘厚度偏差导致刚性模具凹槽边缘与蒙皮形成架空，引起长桁密实不够，出现孔隙等缺陷；另外，预浸料铺层在固化过程中厚度会变小。鉴于以上两个原因，固化前预浸料铺层厚度大于刚性模具凹槽深度，为避免过度流胶，需要进行挡胶处理，其封装工序繁琐。另外，刚性模具凹槽通常采用垂直加工。因此，固化后树脂流动填充边缘，难以脱模。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种促进外加压力分别沿凸缘及腹板有效传递到长桁拐角区及三角区，确保长桁拐角区及三角区纤维铺层成型压力满足固化要求，促进纤维密实，有效避免拐角区及三角区由于压力传递不到位导致的孔隙等缺陷，同时简化挡胶处理工序，方便脱模的成型复合材料T形长桁加筋壁板的模具。本专利技术的技术方案是：一种成型复合材料T形长桁加筋壁板的模具，该模具包括刚性模块和柔性模块，所述刚性模块和柔性模块通过磁力进行定位及固定；所述刚性模块，用于T形长桁单边L形预浸料铺层预成型、T形长桁组装及固化，确保T形长桁位置度、轴线度及表面质量；所述柔性模块，用于促进外加压力通过柔性模块分别沿凸缘及腹板有效传递到T形长桁拐角区及三角区，确保T形长桁拐角区及三角区预浸料铺层所受成型压力满足固化要求。进一步，所述刚性模块包括左侧L形刚性模块和右侧L形刚性模块；其中，所述左侧L形刚性模块和右侧L形刚性模块的靠近凸缘端部和腹板端部位置的外侧壁上分别设有凸缘端凹槽和腹板端凹槽，所述凸缘端凹槽内设有凸缘端磁铁，所述腹板端凹槽内设有腹板端磁铁，所述凸缘端磁铁和腹板端磁铁均通过硫化橡胶密封固定，所述硫化橡胶外表面与对应的所述刚性模块外侧壁表面平齐，所述左侧L形刚性模块和右侧L形刚性模块的两端均为楔形端部，所述楔形端部的斜面上均设有刚性模块插孔。进一步，所述柔性模块包括左侧凸缘柔性模块、右侧凸缘柔性模块、左侧腹板柔性模块和右侧腹板柔性模块，所述左侧凸缘柔性模块、右侧凸缘柔性模块、左侧腹板柔性模块和右侧腹板柔性模块整体均呈近似V形，所述左侧凸缘柔性模块和右侧凸缘柔性模块呈近似V形夹角角度分别与所述左侧L形刚性模块和右侧L形刚性模块的凸缘端楔形端部的角度相同，所述左侧腹板柔性模块和右侧腹板柔性模块呈近似V形夹角角度分别与所述左侧L形刚性模块和右侧L形刚性模块的腹板端楔形端部的角度相同。进一步，整体均呈近似V形的所述左侧凸缘柔性模块和右侧凸缘柔性模块包括固定面、工作面和接触面，所述固定面与所述刚性模块凸缘端外侧壁接触，所述固定面内部设有第一固定磁铁，所述第一固定磁铁与所述刚性模块凸缘端磁铁相吸固定配合；所述左侧腹板柔性模块和右侧腹板柔性模块包括固定面、工作面和对接面，所述固定面与所述刚性模块腹板端外侧壁接触，所述固定面内部设有第二固定磁铁，所述第二固定磁铁与刚性模块腹板端磁铁相吸固定配合；所述对接面内部设第三固定磁铁，所述左侧腹板柔性模块和右侧腹板柔性模块的对接面相互接触，并通过各自所述第三固定磁铁相吸固定配合。进一步，所述左侧凸缘柔性模块、右侧凸缘柔性模块、左侧腹板柔性模块和右侧腹板柔性模块均采用硫化橡胶制成。进一步，凸缘端和腹板端的楔形角的角度为相等或不等，刚性模块与相应的基座匹配设计，刚性模块楔形端部的斜面与基座接触，基座支撑刚性模块，在所述刚性模块插孔对应的基座位置设有基座插头，刚性模块与基座通过刚性模块插孔及基座插头进行组装，组装完成后，刚性模块与基座的型面平齐，根据T形长桁的构型，所述左侧L形刚性模块和右侧L形刚性模块的拐角角度相等或不等，刚性模块与基座组合后，两者接触区域设计切槽，防止预浸料裁切过程损坏刀具。本专利技术的另一目的是提供一种采用上述的模具成型复合材料T形长桁加筋壁板的工艺，其特征在于，该工艺具体包括以下步骤：长桁预浸料铺层准备；T形长桁预浸料铺层组装；按照复合材料热压罐工艺进行封装及固化，实现复合材料T形长桁加筋壁板成型；脱模。进一步，所述长桁预浸料铺层准备具体为：将左侧L形刚性模块与基座通过刚性模块插孔及基座插头组装成预浸料铺贴模具或热隔膜预成型组合模具，T形长桁左侧L形预浸料铺层在组合模具上利用手工铺贴或热隔膜预成型，随后利用超声波裁切设备或裁刀对左侧L形预浸料铺层两侧端部进行裁切，要求左侧L形预浸料铺层两侧端部裁切成楔形，且与左侧L形刚性模块楔形端部平齐；按照相同工艺，利用右侧L形刚性模块制备右侧L形预浸料铺层。进一步，所述T形长桁预浸料铺贴组装的具体工艺为：分别将左侧L形刚性模块及右侧L形刚性模块与其基座分离，并保持左右两侧长桁预浸料铺层分别在左侧L形刚性模块及右侧L形刚性模块上，左侧L形刚性模块、右侧L形刚性模块与长桁预浸料铺层一同进行组装，T形长桁的左右两侧长桁预浸料铺层、捻子条及蒙皮预浸料铺层组装完毕后，将左侧凸缘柔性模块及右侧凸缘柔性模块分别设置在所述左侧L形刚性模块和右侧L形刚性模块凸缘端部，凸缘柔性模块的固定面与所述刚性模块凸缘端外侧壁接触，所述第一固定磁铁与所述刚性模块凸缘端磁铁相吸固定配合，所述工作面与所述刚性模块及预浸料铺层凸缘端部斜面接触，所述接触面与所述预浸料蒙皮接触，所述左侧腹板柔性模块和右侧腹板柔性模块设置在所述左侧L形刚性模块和右侧L形刚性模块腹板端部，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成型复合材料T形长桁加筋壁板的模具，其特征在于，该模具包括刚性模块（1）和柔性模块（2），所述刚性模块（1）和柔性模块（2）通过磁力进行定位及固定；所述刚性模块（1），用于T形长桁单边L形预浸料铺层预成型、T形长桁组装及固化，确保T形长桁位置度、轴线度及表面质量；所述柔性模块（2），用于促进外加压力通过柔性模块（2）分别沿凸缘及腹板有效传递到T形长桁拐角区及三角区，确保T形长桁拐角区及三角区预浸料铺层所受成型压力满足固化要求。

【技术特征摘要】
1.一种成型复合材料T形长桁加筋壁板的模具，其特征在于，该模具包括刚性模块（1）和柔性模块（2），所述刚性模块（1）和柔性模块（2）通过磁力进行定位及固定；所述刚性模块（1），用于T形长桁单边L形预浸料铺层预成型、T形长桁组装及固化，确保T形长桁位置度、轴线度及表面质量；所述柔性模块（2），用于促进外加压力通过柔性模块（2）分别沿凸缘及腹板有效传递到T形长桁拐角区及三角区，确保T形长桁拐角区及三角区预浸料铺层所受成型压力满足固化要求。2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述刚性模块（1）包括左侧L形刚性模块（1-1）和右侧L形刚性模块（1-2）；其中，所述左侧L形刚性模块（1-1）和右侧L形刚性模块（1-2）的靠近凸缘端部和腹板端部位置的外侧壁上分别设有凸缘端凹槽（10）和腹板端凹槽（14），所述凸缘端凹槽（10）内设有凸缘端磁铁（11），所述腹板端凹槽（14）内设有腹板端磁铁（15），所述凸缘端磁铁（11）和腹板端磁铁（15）均通过硫化橡胶（12）密封固定，所述硫化橡胶（12）外表面与对应的所述刚性模块（1）外侧壁表面平齐，所述左侧L形刚性模块（1-1）和右侧L形刚性模块（1-2）的两端均为楔形端部，所述楔形端部的斜面上均设有刚性模块插孔（13）。3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述柔性模块（2）包括左侧凸缘柔性模块（2-1）、右侧凸缘柔性模块（2-2）、左侧腹板柔性模块（2-3）和右侧腹板柔性模块（2-4），所述左侧凸缘柔性模块（2-1）、右侧凸缘柔性模块（2-2）、左侧腹板柔性模块（2-3）和右侧腹板柔性模块（2-4）整体均呈近似V形，所述左侧凸缘柔性模块（2-1）和右侧凸缘柔性模块（2-2）呈近似V形夹角角度分别与所述左侧L形刚性模块（1-1）和右侧L形刚性模块（1-2）的凸缘端楔形端部的角度相同，所述左侧腹板柔性模块（2-3）和右侧腹板柔性模块（2-4）呈近似V形夹角角度分别与所述左侧L形刚性模块（1-1）和右侧L形刚性模块（1-2）的腹板端楔形端部的角度相同。4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，整体均呈近似V形的所述左侧凸缘柔性模块（2-1）和右侧凸缘柔性模块（2-2）包括固定面（2-5）、工作面（2-6）和接触面（2-7），所述固定面（2-5）与所述刚性模块凸缘端外侧壁接触，所述固定面（2-5）内部设有第一固定磁铁（2-8），所述第一固定磁铁（2-8）与所述刚性模块凸缘端磁铁（11）相吸固定配合；所述左侧腹板柔性模块（2-3）和右侧腹板柔性模块（2-4）包括固定面（2-5）、工作面（2-6）和对接面（2-9），所述固定面（2-5）与所述刚性模块腹板端外侧壁接触，所述固定面（2-5）内部设有第二固定磁铁（2-10），所述第二固定磁铁（2-10）与刚性模块腹板端磁铁（15）相吸固定配合；所述对接面（2-9）内部设第三固定磁铁（2-11），所述左侧腹板柔性模块（2-3）和右侧腹板柔性模块（2-4）的对接面（2-9）相互接触，并通过各自所述第三固定磁铁（2-11）相吸固定配合。5.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，所述左侧凸缘柔性模块（2-1）、右侧凸缘柔性模块（2-2）、左侧腹板柔性模块（2-3）和右侧腹板柔性模块（2-4）均采用硫化橡胶制成。6.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，凸缘端和腹板端的楔形角的角度为相等或不等，刚性模块（1）与相应...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛朝波，王栋，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，中国商用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11