[发明专利]一种变厚度复杂构型复合材料接头的整体成型方法

摘要

本发明属于复合材料成型工艺技术领域，涉及一种变厚度复杂构型复合材料接头的整体成型方法，尤其对于航空、航天、武器装备等行业中变厚度复杂结构、高性能、外形尺寸精度高的连续纤维增强树脂基体复合材料接头的制造具有很好的应用价值。本发明制备方法采用了分体成形、一体组装的成形方式，即通过结构分解，将无法一次成型的接头先分解成几部分坯件，利用浸渍了树脂的碳纤维预浸料在特制的坯件成形模上进行铺叠成形。

主权项

一种变厚度复杂构型复合材料接头的整体成型方法，其特征在于：待成形的复合材料接头包括加强筋坯件、筒壁坯件和翻边坯件；采用模具成型加强筋坯件、筒壁坯件和翻边坯件；加强筋坯件（3）成形模具包括压模底座（15）、两个压模挡板（16）、M8螺钉（17）、加强筋预压膜A（18）、加强筋预压模B（20）；压模底座（15）为一中空长方体，从长方体的一个面向内延伸为中空部分，中空部分的形状为半圆柱，两个压模挡板（16）分别用M8螺钉（17）固定在压模底座（15）的两侧，压模底座（15）和两个压模挡板（16）组成一个上开口的长方体；所述的加强筋预压模A（18）为加强筋大坯件（19）的成形阳模；加强筋预压模B（20）为加强筋小坯件（20）的成形阳模；筒壁坯件（2）成形模具包括两个弹性软模（7）、接头成形模具A（10）、接头成形模具B（11）、挡板（12）、M5螺钉（13）、螺栓（14）；接头成形模具A（10）和接头成形模具B（11）均为阳模；两个弹性软模（7）中一个的形状与加强筋预压模A（18）的形状一致、另一个的形状与加强筋预压模B（20）的形状一致；弹性软模（7）的一端通过螺栓（14）固定在接头成形模具A（10）上，弹性软模（7）的另一端通过螺栓（14）固定在接头成形模具B（11）上，接头成形模具B（11）通过M5螺钉（13）固定在挡板（12）上；翻边坯件（1）成形模具为翻边成形模具（5），所述翻边成形模具（5）的尺寸与翻边的尺寸相同；将成形完的三种坯件采用整体成形模具组装进热压罐抽真空固化得到产品，所述整体成形模具包括成形外模（4）、翻边成形模具（5）、成形挡板（6）、弹性软模（7）、M6螺钉（8）；其中成形外模（4）为阴模；成形外模（4）套在筒壁坯件（2）外侧，筒壁坯件（2）套在加强筋坯件（3）外，弹性软模（7） 位于筒壁坯件（2）和加强筋坯件（3）之间的空隙中；翻边成形模具（5）位于筒壁坯件（2）的两端；成形挡板（6）位于成形外模（4）的两端，且将翻边成形模具（5）包在内侧；弹性软模（7）由软模浇注模具成型而成，软模浇注模具包括销钉（22）、浇注底座（23）、浇注筒（24）；浇注筒（24）通过销钉（22）固定在浇注底座（23）上面，形成一个上开口的圆筒；具体步骤如下：（1）加强筋坯件（3）的成型a、将加强筋预压模A（18）放置在压模底座（15）和两个压模挡板（16）组成的长方体内，并用螺钉进行固定；加强筋预压模A（18）与压模底座（15）的内表面相匹配并贴合；将浸好树脂的纤维布在加强筋预压模A（18）表面进行铺层，每铺10层后进行预压致密化，当纤维叠层厚度达到要求时，将纤维铺层从加强筋预压模A（18）上取下，得到加强筋大坯件（19）；用加强筋预压模B（20）替换加强筋预压模A（18），将浸好树脂的纤维布在加强筋预压模B（20）表面进行铺层，每铺10层后进行预压致密化，当纤维叠层厚度达到要求时，将纤维铺层从加强筋预压模B（20）上取下，得到加强筋小坯件（21）；b、将加强筋大坯件（19）和加强筋小坯件（21）的平面叠合在一起即形成了加强筋坯件（3）；（2）弹性软模（7）的成型c、将液态膨胀橡胶缓慢灌入软模浇注模具中，当液面高度与加强筋坯件宽度一致时停止浇灌，并将膨胀橡胶连同软模浇注模具放入烘箱进行固化；d、膨胀橡胶固化完成后拆除销钉（22）、浇注底座（23）、浇注筒（24）得到弹性软模（7）；（3）翻边坯件（1）的成形e、将浸有树脂的纤维布铺在翻边成形模具（5）上，共铺5层，根据翻边成形模具（5）外形进行裁剪得到翻边坯件（1）；（4）筒壁坯件（2）的成型f、在步骤b得到的加强筋坯件（3）、步骤d得到的弹性软模（7）、接头成形模具A（10）、接头成形模具B（11）、挡板（12）、M5螺钉（13）以及螺栓（14）组装完成后的模具表面进行铺叠纤维预浸料，预浸料沿着模具表面铺叠至挡板（12）表面，接着拆除接头成形模具A（10）、接头成形模具B（11）、挡板（12）得到筒壁坯件（2）、加强筋坯件（3）以及弹性软模（7）的组合体，其中弹性软模（7）在筒壁坯件（2）和加强筋坯件（3）之间；（5）加强筋坯件、筒壁坯件和翻边坯件用整体成形模具组装g、将步骤e得到的翻边坯件（1）、步骤f得到的筒壁坯件（2）、加强筋坯件（3）以及弹性软模（7）的组合体一同放入成形外模（4）中；（6）复合材料接头固化h、依次用不透气氟布、透气毛毡包裹住成形外模（4），然后用真空袋（9）将其封成密闭空间，放入热压罐平台；在真空袋（9）表面接入抽真空通道，并抽真空，使不透气氟布、透气毛毡以及真空袋（9）完全贴在模具和产品表面，接着入罐加压固化；（7）复合材料接头脱模i、固化完后卸去罐内压力并停止加热，并开罐；将成形外模（4）表面的不透气氟布、透气毛毡以及真空袋（9）清除掉，将成形外模（4）表面的M6螺钉（8）拆除将复合材料接头产品取出，清理多余树脂后复合材料接头成型完毕。