[发明专利]用于保证复材带筋壁板变厚度蒙皮和筋条型面形状的软模辅助成型方法

说明书

本发明提出一种用于保证复材带筋壁板变厚度蒙皮和筋条型面形状的软模辅助成型方法，采用金属模具、硅橡胶软模组合模具形式。先在软模成型模具上硫化出硅橡胶软模，随后在复材成型金属模具上铺放复材预成型体，将硅橡胶软模铺贴于预成型体上表面，在外层真空袋真空压力的作用下，利用硅橡胶软模的热膨胀性能向复材预成型体施加压力，使复杂的变厚度带筋壁板蒙皮表面及蒙皮与筋条连接处受压均匀，保证复材变厚度蒙皮及蒙皮与筋条连接处的型面形状满足设计要求，较好实现了复材含C型和工型带筋壁板结构件的固化成型，解决了复材带筋壁板变厚度蒙皮和筋条型面不易保形的难题。

技术领域

本发明属于复合材料液态成型技术(LCM)领域，涉及一种保证含C型和工型的复材带筋壁板变厚度蒙皮和筋条型面形状的软模辅助成型方法，也属于复合材料结构成型技术领域。

背景技术

航空航天领域对结构减重、结构轻量化的要求越来越高，运用比重小、比强度和比模量大以及结构、性能可设计性的复合材料和减少零件及紧固件数目是目前的主要解决办法。运用复合材料整体成型技术制备满足结构轻量化要求的整体结构件是目前的发展趋势。液态成型技术作为整体成型技术的一种低成本工艺方法，近年来引起人们的广泛关注，成为当前国际复合材料领域研究与发展的主流。

复合材料整体成型技术是一种通过共固化等技术手段，大量减少零件和紧固件数量，从而实现复合材料从设计到制造一体化成型的相关技术。整体成型包含共固化、共胶结、二次胶接等几项最常用的技术。这种技术能充分发挥复合材料的可设计性优势，减少螺钉等紧固件对复合材料造成的局部伤害，对降低复合材料成本，提高复合材料的整体性能有着重要作用，是目前各国大力提倡与发展的技术之一。

复材壁板结构件是航空结构件中最常见的结构之一，其成型工艺及控制方法都已较为成熟。特别是C型及工型变厚度带筋壁板结构件，由于其良好的力学性能，被广泛应用于航天、航空领域带筋壁板及梁等复合材料制品。随着带筋壁板结构复合材料的大量应用，变厚度带筋壁板复合材料共固化工艺显得尤为重要。但目前成型C型及工型变厚度带筋壁板结构件的VARI成型工艺，带筋壁板蒙皮区域容易产生翘曲变形，并且由于真空袋柔性大，变厚度区域蒙皮不能完全压实贴合到复材模具上，还容易导致复材蒙皮产生贫胶、干斑、孔隙等缺陷，对C型及工型变厚度带筋壁板结构件的力学性能产生了极为不利的影响。基于此，研究一种利用软膜辅助成型复合材料制件的成型工艺就显得尤为重要。

发明内容

为实现带筋壁板复合材料预成型体及成型过程中的变厚度蒙皮及蒙皮与筋条连接处的压力匹配，保证特征区型面形状、压力传递均匀，本发明提出了一种用于保证复材带筋壁板变厚度蒙皮和筋条型面形状的软模辅助成型方法，适用于含C型和工型复材带筋壁板软模辅助成型。

本发明的基本原理是：首先通过软模金属成型模具来硫化成型预浸料增强的硅橡胶软模，硅橡胶软模硫化成型后作为复材带筋壁板金属成型模具的一部分，配合复材金属成型模具一起完成复材带筋壁板变厚度蒙皮等特征区的成型过程。

本发明的技术方案为：

所述一种用于保证复材带筋壁板变厚度蒙皮和筋条型面形状的软模辅助成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：清洗软模成型模具表面后，在软模成型模具表面涂脱模剂；根据软模预制件的尺寸裁剪并在软模成型模具表面铺贴硅橡胶，然后将铺好的硅橡胶制袋并抽真空，在常温和真空压力下将硅橡胶压实；所述软模成型模具与待成型复材带筋壁板中的变厚度蒙皮结构一致，且在软模成型模具中对应变厚度蒙皮与筋条连接的区域设置有用于位置指示的凸起；

步骤2：撕下真空袋，在压实后的硅橡胶上继续铺贴复材预浸料，然后再铺贴硅橡胶，得到铺好的多层结构；将多层结构制袋并抽真空，在常温和真空压力下压实；再撕下真空袋，根据软模成型模具中设置的用于位置指示的凸起位置，在多层结构表面进行切割裁剪，将凸起位置打通，且在凸起位置周围进行裁剪，使打通处的厚度与待成型复材带筋壁板相应位置的筋条底部凸起厚度一致；裁剪过程中要求多层结构表面平滑过渡；