一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法，包括以下步骤：步骤一：工装与铺丝路径设计；步骤二：预浸料准备；步骤三：工装准备；步骤四：预浸料丝束自动铺放；步骤五：叠层料片封装；步骤六：进罐固化；步骤七：脱模；步骤八：机加检测。其具有更高的强度与抗疲劳性能，较高的内部质量。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法
本专利技术涉及了复合材料制造领域，具体的是一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法。
技术介绍
大型民用飞机典型结构件中，后压力隔框(RearPressureBulkhead)作为后机身部段与中后机身部段之间工艺分离面，需要承受地面-空中-地面循环气密载荷，是飞机中重要的耐疲劳承力结构。随着先进复合材料在飞机领域使用量的多少成为衡量飞机结构先进性的重要指标，采用复合材料进行制造的后压力框在结构效率、疲劳强度、耐腐蚀性能以及零件与紧固件数量等方面相比较传统金属结构具有压倒性的优势。在空客A340率先使用复合材料进行后压力框的制造后，以空客A350、A380、波音787为代表的先进远程宽体客机的后压力框结构均开始采用复合材料进行制造，可以看出采用复合材料进行后压力隔框的制造已经成为现今先进客机设计的主流。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供了一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法，其具有更高的强度与抗疲劳性能，较高的内部质量。为实现上述目的，本申请实施例公开了一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法，包括以下步骤：步骤一：使用三维设计软件，提取零件铺贴曲面，进行曲面离散化，依据工艺流程完成工艺装备三维设计与路径规划设计；步骤二：解冻预浸料料卷，得到预浸料丝束；步骤三：清洁工装，并在所述工装上刷脱模专用化学试剂；步骤四：将所述工装定位后，依据设计好的路径将预浸料丝束铺放至工装表面形成叠层料片；<br>步骤五：使用无孔隔离膜、透气毡、真空袋、密封胶条将铺好的所述叠层料片和所述工装进行封装，并通过气密性检测；步骤六：完成封装并通过真空度检查后，将所述叠层料片和所述工装按照设计好的进罐方向，转移至热压罐进行加热加压；步骤七：完成加热加压后，将所述叠层料片和所述工装从所述热压罐取出，进一步的，使用专用脱模工具，将所述叠层料片从所述工装表面脱出；步骤八：依据所述零件成型的尺寸线或零件贴膜面为基准，根据不同尺寸精度要求，选择切割工具切边或专用工艺装备对所述叠层料片的净边界或开孔进行机加；进一步的，采用超声扫描设备对所述零件进行无损检测，采用专用检测工艺装备对尺寸精度进行检测验证。优选的，所述工装采用阴模的结构方式。优选的，当所述工装为首次使用时，在所述工装上涂刷三遍脱模专用化学试剂。优选的，在所述步骤五中，使用密封胶条在所述叠层料片周边进行挡胶处理。优选的，在所述步骤五中，将真空接头放置在所述叠层料片之外，并在所述真空接头下方放置至少两层所述透气毡。优选的，在所述步骤五中，将真空袋抽真空至少-0.08MPa，料片与真空系统连接至少15分钟，关掉真空系统，5分钟内真空下降不应超过17kPa。优选的，在所述步骤六中，最高固化温度174-186℃，升温速率1-3℃/min，降温速率1-2.5℃/min，最高固化温度保温时间至少2h，固化压力0.6-0.7Mpa。本专利技术的有益效果如下：1、针对后压力框结构特点——单侧球面，结合其气密载荷特点，针对复合材料铺贴制造的形式，特采用了阴模制造方案；采用阴模成型的该类型复合材料零件相较阳模成型的同类零件，具有更高的强度与抗疲劳性能，规避了纤维失稳所带来的零件失效风险；2、针对此类零件普遍尺寸较大，并呈正球型单曲面的特点，采用自动铺放的手段进行制造，规避了复合材料工艺中对于这类零件通常的分区搭接的做法，且纤维铺放角度不易偏离工程设计角度许用值，有效的保证了零件的可重复制造性与质量稳定性；3、采用高温高压共固化的成型工艺路线，筋条与球皮一体成型，可获得较高的内部质量，规避了国外对于此型零件所采用液体成型工艺导致零件孔隙率大、孔隙密集、纤维体积含量低的缺陷风险。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法的结构示意图；图2阴模预浸料片纤维变化趋势示意图；图3阳模预浸料片纤维变化趋势示意图；以上附图的附图标记：1、球皮；2、格栅加筋区；3、开孔区；4、阴模；5、阳模。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。为达到上述目的，本专利技术提供一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法。在本实施例中，请参考图1，图中展示的为一种复合材料结构后压力框，其结构组成为球皮1、格栅加筋区2、开孔区3。针对后压力框结构特点：单侧球面，结合其气密载荷特点，针对复合材料铺贴制造的形式，特采用了阴模制造方案。请参考图2和图3，图2为阴模示意，图3为阳模示意，箭头为压力方向示意，实线为铺贴料片叠层后的状态，虚线为铺贴料片受压后的状态。由于纤维在堆叠之后，会在高压下成型固化，这时压力会将纤维沿着铺贴面的法向进行压实，从图2中可以看出阴模是纤维从小半径向大半径变化，周长增加，故在受压过程中堆叠料片中的纤维是张开的趋势，纤维在张开过程中会自然抻直。而从图3中可以看出阳模是纤维从大半径向小半径变化，在受压过程中堆叠料片中的纤维会产生屈曲，表现在料片曲面上就是褶皱，不利于纤维性能的发挥。故采用阴模成型的该类型复合材料零件具备比阳模成型的同类零件，具有更高的强度与抗疲劳性能，规避了纤维失稳所带来的零件失效风险。图中后压力隔框的投影尺寸4m，厚度5mm，环向筋宽200mm，径向筋宽200mm，其铺层结构由典型的0°、90°、±45°正交铺层组成，材料选用T800级别碳纤维环氧预浸料，其工艺方法包括以下步骤：步骤一：工艺装备与铺丝路径设计。在专业三维设计软件中提取所述后压力隔框的贴膜面，分析曲面质量，通过质量检查后将曲面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：使用三维设计软件，提取零件铺贴曲面，进行曲面离散化，依据工艺流程完成工艺装备三维设计与路径规划设计；/n步骤二：解冻预浸料料卷，得到预浸料丝束；/n步骤三：清洁工装，并在所述工装上刷脱模专用化学试剂；/n步骤四：将所述工装定位后，依据设计好的路径将预浸料丝束铺放至工装表面形成叠层料片；/n步骤五：使用无孔隔离膜、透气毡、真空袋、密封胶条将铺好的所述叠层料片和所述工装进行封装，并通过气密性检测；/n步骤六：完成封装并通过真空度检查后，将所述叠层料片和所述工装按照设计好的进罐方向，转移至热压罐进行加热加压；/n步骤七：完成加热加压后，将所述叠层料片和所述工装从所述热压罐取出，进一步的，使用专用脱模工具，将所述叠层料片从所述工装表面脱出，得到初步成型的零件；/n步骤八：依据所述零件成型的尺寸线或零件贴膜面为基准，根据不同尺寸精度要求，选择切割工具切边或专用工艺装备对所述叠层料片的净边界或开孔进行机加；进一步的，采用超声扫描设备对所述零件进行无损检测，采用专用检测工艺装备对尺寸精度进行检测验证。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料后压力隔框的阴模成型工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：使用三维设计软件，提取零件铺贴曲面，进行曲面离散化，依据工艺流程完成工艺装备三维设计与路径规划设计；
步骤二：解冻预浸料料卷，得到预浸料丝束；
步骤三：清洁工装，并在所述工装上刷脱模专用化学试剂；
步骤四：将所述工装定位后，依据设计好的路径将预浸料丝束铺放至工装表面形成叠层料片；
步骤五：使用无孔隔离膜、透气毡、真空袋、密封胶条将铺好的所述叠层料片和所述工装进行封装，并通过气密性检测；
步骤六：完成封装并通过真空度检查后，将所述叠层料片和所述工装按照设计好的进罐方向，转移至热压罐进行加热加压；
步骤七：完成加热加压后，将所述叠层料片和所述工装从所述热压罐取出，进一步的，使用专用脱模工具，将所述叠层料片从所述工装表面脱出，得到初步成型的零件；
步骤八：依据所述零件成型的尺寸线或零件贴膜面为基准，根据不同尺寸精度要求，选择切割工具切边或专用工艺装备对所述叠层料片的净边界或开孔进行机加；进一步的，采用超声扫描设...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭长龙，张智佳，陈超，唐中华，张帅，刘秀，嵇培军，
申请(专利权)人：海鹰空天材料研究院苏州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32