[发明专利]一种蝴蝶型复合材料夹芯零件的加工方法

说明书

本发明公开了一种蝴蝶型复合材料夹芯零件的加工方法，零件由上垫板、下垫板、上面板、下面板、芯材、填充块组成。五者结构采用外形及销棒定位固定，上下垫板与复合材料工艺垫板由同一块复合材料毛料板铣切而成，采用数控基准孔、定位孔同时铣切成型，相对位置准确，零件胶接完成后的二次定位铣切精度高。

技术领域

本发明涉及复合材料零件制造领域，特别是一种蝴蝶型复合材料夹芯零件的加工方法。

背景技术

蝴蝶型复合材料夹芯零件是一种典型的由多个次级零件组成的、外形复杂的组合件。广泛应用于力学性能测试，承载特性分析等场合。由于试验结果对复合材料产品设计影响较大，因此对其次级零件位置度、内部质量、外形尺寸等均有异常苛刻的要求。

所述的蝴蝶型复合材料夹芯零件各部分均为复合材料，由中间的芯层、夹住芯层的上下表面的面板以及上下面板外层的上下垫板构成，上下垫板上开有外形和位置完全一致的开口。开口处应露出除上下表面的垫板外的完整零件，伸出的四个端头用于疲劳试验机夹持，夹持端刚性填充防止实验过程中对零件的损坏造成结果偏差；上下垫板同样用于保护疲劳试验过程中不损伤零件。

由于中心开口处裸露的产品为重点实验区，因此对该处的外形、平面度及表面质量等的要求较高。为了保证上下表面的下陷位置形状外形和轴线度一致性，传统方法之一是使用数控加工双面铣切的方法加工。但由于该下陷区域需要完整裸露出除表面带开口的垫板之外的零件，因此数控加工的方法加工深度难以控制，且易损伤表面。传统方法之二是申请中心带凸台的成型模制造周期长、成本高，对于小批量产品的制造经济性差，且由于复合材料与金属成型模的热膨胀系数不同，金属凸台的高度与垫板的阶差难以避免，并且脱模时易造成产品贴膜面二次损伤等问题造成制造风险大，成本高。该方法也无法解决上下表面垫板开口位置轴线度的一致的问题。

因此为了解决以上问题，迫切需要一种加工方法，大幅简化组合方式，在制造过程中保证复合材料制件的内部质量同时提高各部分定位精度及外形精度。

发明内容

本发明公开了一种蝴蝶型复合材料夹芯零件的加工方法，采用本方法制造的复合材料零件，不需要专用组合模具，固化后各次级零件位置精度高，外形尺寸准确。

一种蝴蝶型复合材料夹芯零件的加工方法，蝴蝶型复合材料夹芯零件由中间的芯层、夹住芯层上下表面的面板以及上下面板外层的上下垫板构成，上下垫板上要加工出外形和位置完全一致的开口，加工方法包括如下步骤：

步骤1加工出两个与垫板中心待开口外形及厚度完全一致的复合材料工艺垫片；

步骤2将芯层、上下面板以及垫板毛料加工成外形一致的矩形；

步骤3在上下垫板上制出位置外形完全一致的开口及定位孔，并在上垫板上制出数控基准孔，上垫板制出的数控基准孔深度小于垫板厚度。

步骤4在芯层和上下面板上制出与上下垫板一致的定位孔；

步骤5在芯层四周上设置夹紧位置并进行填充；当芯层为蜂窝芯时在设置的夹紧位置处直接填充填充胶；当芯层为泡沫芯时在设置的夹紧位置处开口并用垫块进行填充。垫块为复合材料，铣切加工出待填充的垫块外形，垫块的填充位置开口在除内侧外其余三边留出余量。

步骤6使用与定位孔配合的组合定位销将芯层、上下面板以及垫板组合在一起后，把垫片压进开口处一起进行胶接固化；组合定位销使用高于组合件厚度的聚四氟乙烯销棒，组合定位销贯穿组件后将超出的部分使用小刀切除。垫片上涂有脱膜材料，将组件各部分间铺贴胶膜用于胶接，组件放入热压罐进行高温高压的固化。

步骤7将固化后零件脱膜后使用上垫板的数控基准孔做为基准整体加工成蝴蝶型外形。

步骤8脱出复合材料的工艺垫片。