[发明专利]一种飞机球面框的共固化成型方法

说明书

本发明公开了一种飞机球面框的共固化成型方法，包括以下步骤：步骤一：泡沫夹芯机加成型；步骤二：帽型长桁的预浸料片铺贴；步骤三：泡沫夹芯长桁的定位与合模；步骤四：球皮铺放成型；步骤五：共固化一体成型。其球皮铺设效率高，缩短制造周期。

技术领域

本发明涉及了结构和功能一体化航空材料成型技术领域，具体的是一种飞机球面框的共固化成型方法。

背景技术

球面框是飞机中后机身的后端框，主要承受气密压力作用。传统的球面框大多采用金属结构，零件重量大，逐渐被比强度、比刚度高的复合材料取代。目前复合材料球面框多使用树脂膜熔浸成型(RFI)工艺或利用真空辅助液体成型(VARTM)工艺成型，例如A380、B787的球面框，虽然这些工艺形式简单易操作，但是树脂液体在注胶的过程中，由于纤维的表面状态不尽相同，造成树脂浸润性差异很大，最终造成零件固化后孔隙率较大，纤维体积含量低，抗疲劳、耐腐蚀性能较差。

树脂基碳纤维复合材料具有比强度、比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，尺寸稳定性好等优越的性能，是目前航空、航天、交通等领域中应用十分广泛的高性能结构材料。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种飞机球面框的共固化成型方法，其球皮铺设效率高，缩短制造周期。

为实现上述目的，本申请实施例公开了一种飞机球面框的共固化成型方法，包括以下步骤：

步骤一：将泡沫坯料使用夹具固定，启动五轴机床，按照零件数模对所述泡沫坯料的外形面进行机械加工成型，所述泡沫坯料机加后为横截面呈梯形的长条状泡沫夹芯；

步骤二：将所述泡沫夹芯支撑固定，在所述泡沫夹芯一侧的外表面铺贴有帽型的预浸料片，所述预浸料片沿所述泡沫夹芯的长度方向铺贴；在铺贴过程中，使用真空袋预压实，得到预成型的帽型泡沫夹芯长桁；

步骤三：将所述泡沫夹芯长桁置于球面框成型工装上的凹槽中，所述凹槽的纵截面呈帽型；将所述泡沫夹芯长桁上铺贴的所述预浸料片与所述凹槽的表面贴合设置，进一步的，沿所述凹槽的边缘将所述泡沫夹芯长桁两端的边缘修齐并定位，进一步的，进行真空袋预压实，将所述泡沫夹芯长桁压入所述球面框成型工装的凹槽；

步骤四：使用自动铺丝机在所述球面框成型工装上铺放预浸丝束形成球皮；所述自动铺丝机定位已经填充所述泡沫夹芯长桁的球面框成型工装，在所述球面框成型工装设有凹槽的一面上铺设预浸丝束形成球皮，得到球面框；

步骤五：使用隔离膜、透气毡以及真空袋对铺放成型的所述球面框进行封装，测漏合格后，对封装的所述球面框进行热压罐共固化成型。

优选的，所述泡沫坯料为PMI泡沫和PVC泡沫中的一种。

优选的，所述泡沫夹芯与所述预浸料片之间通过一层结构胶膜进行粘接。

优选的，所述结构胶膜为环氧树脂结构胶膜。

优选的，所述预浸料片采用手工铺贴在所述泡沫夹芯上；所述预浸料片使用裁布机根据Fibersim软件仿真计算后的外形尺寸精确裁剪成型。

优选的，所述共固化成型的条件为：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。

优选的，所述预浸料为高温环氧树脂预浸料。

本发明的有益效果如下：

1、与传统手工铺放成型工艺相比，采用自动铺丝机铺放成型大尺寸的球皮能在保证零件的成型质量的前提下有效提高铺贴效率；

2、球皮与泡沫夹芯长桁一体固化成型简化了成型工序，缩短了零件制造周期，且热压罐共固化成型零件成型质量更稳定。