一种复合材料粘接模具的设计方法技术

一种复合材料粘接模具的设计方法，包括：S1：产品粘接面设计；S2：模具整体设计；所述步骤S1包括：S11：多样本扫描产品黄金模型建立；S12：带回弹补偿的型面模型建立；S13：模具型面产品线和沿边设计；所述步骤S2包括：S21：固定框架和型面柔性连接设计；S22：迎风面散热翅片以及真空接头与热偶的安装设计；S23：产品快装盖和密封条的设计；本发明专利技术提出从产品抄数，数据处理，模型建立，数模仿真，工具设计到周期检验，一整套通用各种机型的复合材料粘接模具设计方法，在粘接型面设计中采用带回弹补偿的数模设计方法，针对大尺寸复合材料维修构件的修理，大幅提高了维修产品型面数据的精度，缩短模具的制作周期，降低制作成本。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料粘接模具的设计方法
本专利技术属于民用航空维修领域，尤其涉及一种复合材料粘接模具的设计方法。
技术介绍
自上世纪七八十年代以来，飞机的二级承力结构和内饰结构尝试采用复合材料制造，碳纤维复合材料以高强度和高模量等优点，在民用航空器上的应用飞速增长，直至21世纪基本全面覆盖机身结构，并逐渐向一级承力结构发展。因此作为民用航空维修业在复合材料构件修理中，应对粘接模具向规格多，尺寸大等方向的飞速发展，迎来了新的挑战。复合材料构件的维修主要采用真空袋热压成型工艺，将维修构件复合材料预浸料薄板压在模具上，放上铝合金蜂巢和树脂粘接膜夹芯结构，然后依次将多孔分离膜，表面吸胶布，透气布等按顺序逐层铺放，最后用真空袋，真空胶带将维修构件与所有铺层密封到粘接模具上，装入热压罐。通过压缩空气将各层薄板压在模具上，真空袋内则持续抽真空，将热固化过程中的挥发物和薄板各层间的空气抽出，使压缩空气对整个维修构件的作用面积最小化，加热融化粘合剂，保温固化，然后降温将复合材料预浸料与铝合金蜂巢和树脂粘接膜夹芯黏合成一体，并使预浸料薄板保持与模具粘接型面相同的轮廓与外形。在整个热压工艺流程中，维修构件成型面与粘接模具型面是紧密贴合的，故维修构件的外型可等同为粘接模具的型面。本专利技术提出一套从产品抄数，数据处理，模型建立，数模仿真，工具设计到周期检验，一整套通用各种机型的复合材料粘接模具设计方法。尤其是针对波音和空客飞机各种机型的风扇整流罩(Fancowling)的结构修理。选取Boeing747-400机型为例，参考飞机维修手册章节号：51-70-04。维修手册中要求将维修构件依次用多孔分离膜，表面吸胶布和透气布等包裹，然后装入真空袋中进行热粘接工艺维修，其操作工序繁复且对耗材的使用量大。而国内常规的模具设计方法是采用模拟量尺寸传递(即模线样板-母模-成型模)的设计方式，在设计过程中型面数据通过物理件传递，型面数据的传递精度低，用于母模的加工成本高且整个模具的加工周期长，无法适应当前粘接模具向规格多，尺寸大等方向的飞速发展，且对于母模的保存和粘接模具型面数据的检验也有很大的困难。针对上述问题，人们需要一种复合材料粘接模具的设计方法来满足模具设计的需要。
技术实现思路
本专利技术目的在于优化传统热粘接工艺流程，克服生产中存在的现有技术不足，提供一种复合材料粘接模具的设计方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种复合材料粘接模具的设计方法，包括：S1：产品粘接面设计；S2：模具整体设计。进一步地，所述步骤S1包括：S11：多样本扫描产品黄金模型建立。首先对单个样本进行多次扫描，用均值法做数据处理建立单个产品的数据模型，然后选取多个样本采用单个样本同样的方法建立多个样品的数据模型，综合考虑产品变形和设计允差，最后对多个样品做数模处理建立该产品的黄金数据模型。S12：带回弹补偿的型面模型建立。将黄金数据模型正交于对称轴方向做切片，然后对每一个二维切片模型做有限元仿真，建立回弹补偿模型。最后拼接拟合成带回弹补偿的型面模型。S13：模具型面产品线和沿边设计。模具型面确定后，沿型面模型向外扩展4-6mm然后向开口方向升高2-3mm作为产品线。在产品线确定后，沿切线方向外延125mm然后直角弯边再延伸30-50mm，作为型面模型的沿边。进一步地，所述步骤S2包括：S21：固定框架和型面柔性连接设计。将粘接型面用足够强度、刚度的框架结构进行固定，模具的整体结构上采用方钢框架结构制作。而框架结构与粘接型面的固定采用可调拉索式柔性连接。S22：迎风面散热翅片以及真空接头与热偶的安装设计。在热压罐顺气流方向在模具粘接型面底部均匀加装散热翅片；真空接头集成到产品快装盖上；热偶则埋入模具粘接型面的底部。S23：产品快装盖和密封条的设计。设计一个全新的产品快装盖以替代传统的透气布，保温棉和真空袋，通过快装盖四周可重复使用的密封条以替代传统的真空胶带。本专利技术的优势：1.本专利技术提出从产品抄数，数据处理，模型建立，数模仿真，工具设计到周期检验，一整套通用各种机型的复合材料粘接模具设计方法。2.本专利技术在粘接型面设计中采用带回弹补偿的数模设计方法，针对大尺寸复合材料维修构件的修理，大幅提高了维修产品型面数据的精度，缩短模具的制作周期，降低制作成本。3.本专利技术在模具整体设计中，将维修构件的打包材料集成到模具的产品快装盖上，简化了操作工序，降低耗材使用，缩短了操作工时。附图说明图1为复合材料粘接模具总设计流程图。图2为某型发动机风扇整流罩表面处理后实物。图3为多样本扫描产品黄金模型。图4为二维切片模型回弹变形。图5为三维模型正交于对称轴方向切片。图6为维修构件二维切片模型。图7为带回弹补偿二维切片模型建立流程。图8为固定框架设计结构图。图9为产品快装盖设计结构图。图10为自检验色差误差分析图。具体实施方式为了使
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。本申请实施例提供一种复合材料粘接模具的设计方法。实施例1。如图1-10所示：一种复合材料粘接模具的设计方法包含：S1：产品粘接面设计；S2：模具整体设计。所述步骤S1包括：S11：多样本扫描产品黄金模型建立。首先对单个样本进行多次扫描，用均值法做数据处理建立单个产品的数据模型，然后选取多个样本采用单个样本同样的方法建立多个样品的数据模型，综合考虑产品形变和设计允差，最后对多个样品数模处理建立产品黄金模型。如图2-10所示：其中单个产品的扫描方法：先将维修构件表面去漆，直至纤维层，清洁表面，放置于不产生应力变型的托架上，粘接面朝外，静置于温度20±2℃，湿度35-45％受控环境内4小时以上，然后在粘接工作面上等间隔粘贴激光追踪反射片(cornercubereflector简称CCR)，对于曲率较大和复杂的构型型面可增加CCR反射器的粘贴密度。扫描粘接面，链接polywork空间数据分析软件生成高密度点云数据包，对超大尺寸的构件仪器无法一次扫描的情况下，可分段扫描然后对位并拼接点云数据。最终生成单个样本单次扫描高密度点云数据包。单个产品多次扫描的数据处理：采用上述对单个产品扫描相同的方法，对单个产品进行多次扫描，得到单个产品的高密度点云数据(约30万个)，先用N点平均滤波法进行降噪、除杂，然后用最大偏差值法进行过滤，将数据包压缩至约5万个网格化点云数据。为了避免单次处理的数据量多大，也可将高密度点云数据进行分块处理，然后对齐多个数据包的数据基准，合并相同部位的点云数据，重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料粘接模具的设计方法，其特征在于，包括：/nS1：产品粘接面设计；/nS2：模具整体设计。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料粘接模具的设计方法，其特征在于，包括：
S1：产品粘接面设计；
S2：模具整体设计。


2.根据权利要求1所述的一种复合材料粘接模具的设计方法，其特征在于：所述步骤S1包括：
S11：多样本扫描产品黄金模型建立；
S12：带回弹补偿的型面模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵一丹，
申请(专利权)人：邵一丹，
类型：发明
国别省市：广东;44