[发明专利]一种适用于不规则U型复合材料泡沫夹芯结构件的成型方法及模具

说明书

本发明公开了一种适用于不规则U型复合材料泡沫夹芯结构件的成型方法及模具，包括如下步骤：S1模具制造，S2制作泡沫芯，S3在外蒙皮铺贴模具进行外蒙皮的铺贴，将外蒙皮送入热压罐固化成型，得到固化的外蒙皮组装体；S4在内蒙皮铺贴模具上进行内蒙皮的铺贴并铺覆泡沫芯，得到未固化的内蒙皮组装体；S5利用组装成型模具将固化的外蒙皮组装体及未固化的内蒙皮组装体进行组装，得到组装成型体；S6将组装成型体送入热压罐进行固化成型，得到泡沫夹芯结构件。本发明采用共胶接工艺及通过配套使用的成型模具能够有效降低该类零件在制造过程中操作难度，既能保证零件胶接内部质量、泡沫芯位置的精确性及表面质量，又能提升零件合格率及生产效率。

技术领域

本发明涉及属于复合材料泡沫夹芯结构件胶接领域，具体是涉及一种适用于不规则U型复合材料泡沫夹芯结构件的成型方法及模具。

背景技术

复合材料泡沫夹层结构件具有重量轻、承载能力高等特点，因此广泛应用于航空航天领域，尤其航空大型复合材料构件也常具有泡沫夹层结构。某复合材料零件为不规则U型泡沫夹芯结构件如图1所示，复合材料泡沫夹芯结构件由内外复合材料蒙皮及泡沫芯组成，零件为在长度方向上的高度逐渐变小，开口尺寸也随之变小且两边不等长的U型结构件。此外，该零件外表面为气动型面，表面要求光滑平顺。

针对该类结构件，传统方法采用共固化工艺，即碳纤维复合材料面板的固化、夹层结构的芯材与面板的胶接一次性完成，该方法对于零件在成型过程中因其高度较大（即零件内腔较深），使得压力无法很好的传递而导致零件外蒙皮100易出现疏松及胶接不良的问题；另外，该零件曲率较大，内腔狭小，如采用结构单一的阴模具成型方法存在工艺操作难度大，零件成型后不易起模具的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于不规则U型复合材料泡沫夹芯结构件的成型方法及模具。

本发明技术方案：

一种适用于不规则U型复合材料泡沫夹芯结构件的成型方法，包括如下步骤：

S1、模具制造：制造外蒙皮铺贴模具、内蒙皮铺贴模具和组装成型模具；

S2、制作泡沫芯：采用数控加工根据零件数模将PMI泡沫毛坯加工出泡沫芯；

S3、在外蒙皮铺贴模具进行外蒙皮的铺贴，将铺贴好的外蒙皮取下安装在组装成型模具内，将组装成型模具及外蒙皮一起送入热压罐固化成型，得到固化的外蒙皮组装体；

S4、在内蒙皮铺贴模具上进行内蒙皮的铺贴并铺覆泡沫芯，得到未固化的内蒙皮组装体；

S5、利用组装成型模具将固化的外蒙皮组装体及未固化的内蒙皮组装体进行组装，得到组装成型体；

S6、将组装成型体送入热压罐进行固化成型，得到泡沫夹芯结构件。

优选，S3具体包括如下操作：

1）用碳纤维预浸料在外蒙皮铺贴模具的外蒙皮模具体上铺贴外蒙皮坯体，每铺贴1～4层预浸料进行抽真空预压实；

2）利用第一钻模板在外蒙皮胚体上开出定位孔，然后将其取下放入组装成型模具内；

3）根据外蒙皮胚体与组装成型模具上定位孔的重合性来准确定位外蒙皮；

4）在外蒙皮表面铺覆辅助材料进行组装气密，真空度不低于－0.095MPa。

优选，外蒙皮抽真空预压实参数：真空度不低于-0.07MPa，保持真空压力保持10～20 min以上，固化参数：升温至175℃-185℃时，压力为0.60MPa～0.65MPa，保温保压120min～135min。

优选，S4具体包括如下操作：

1）用碳纤维预浸料在内蒙皮模具体上铺贴内蒙皮胚体，每铺贴1～4层预浸料进行抽真空预压实；