阅读说明：本技术 一种ω型长桁预成型体制造方法 (Method for manufacturing omega-shaped stringer preformed body ) 是由 林丽萍 吴青青 马秀菊 张振豫 仲睿 姚博卿 郭渊 孙成 邵雷 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种Ω型长桁预成型体制造方法,该方法首先制备硅橡胶实心芯模和对应的阴模工装,再经自动铺丝或铺带机将预浸料铺贴成平板料片然后转移到阴模工装上；然后将硅橡胶实心芯模放置在阴模工装的平板料片上,并且对应的阴模工装的内型腔最后结合热隔膜成型技术进行Ω型长桁预成型体制造,有效实现自动化铺贴与热隔膜相结合的自动化技术,有效降低褶皱及架桥的产生,确保帽顶R角不产生褶皱,使预成型零件内表面质量更好,提高制造效率及零件质量的稳定性。(The invention discloses a method for manufacturing an omega-shaped stringer preformed body, which comprises the steps of firstly preparing a silicon rubber solid core die and a corresponding female die tool, paving and pasting prepreg into a flat plate material sheet through an automatic wire laying or tape laying machine, and then transferring the flat plate material sheet to the female die tool; and then, a silicon rubber solid core die is placed on a flat sheet of a female die tool, and finally, the inner cavity of the corresponding female die tool is combined with a thermal diaphragm forming technology to manufacture the omega-shaped stringer preformed body, so that the automatic technology of combining automatic paving and thermal diaphragm is effectively realized, the generation of wrinkles and bridges is effectively reduced, the R angle of the cap top is ensured not to generate wrinkles, the quality of the inner surface of the preformed part is better, and the manufacturing efficiency and the stability of the quality of the part are improved.)

一种Ω型长桁预成型体制造方法

技术领域

本发明涉及一种Ω型长桁预成型体制造方法。

背景技术

随着航空制造业的兴起，碳纤维复合材料在行业内的比重在提升。其高比强度、高比模量、低比重、耐疲劳、膨胀系数小等特点，使其在航空领域从次承力结构到主承力结构拓展、从单个零件向整体结构发展，其使用领域在不断的拓展。

国内正在研发的一些民用机型也广泛的运用碳纤维复合材料。该机型的后机身前段和后段主承力结构壁板等均采用碳纤维复合材料，其构型为Ω型长桁与筒状蒙皮共固化成型，且近阶段国内某民用宽体大尺寸机型也开始大量使用碳纤维复合材料。传统的碳纤维复合材料构件均为手工铺贴料片后热固化成型，然而随着国内民用飞机从研发阶段向批产转型，及未来宽体大尺寸机型的研发，手工铺贴明显无法满足现阶段发展要求，且手工铺贴料片存在质量不稳定、效率低下等弊端，因此对复合材料结构件的自动化应用技术愈加迫切。

目前，我公司针对Ω型长桁的自动化预成型进行了一系列的探索。然而，针对Ω型长桁采用自动化设备铺带机铺贴后进行阳模热隔膜测试，结果发现其帽底R角易产生架桥且有褶皱，导致厚度及无损测试结果不佳。

发明内容

为克服上述的自动化铺贴料片成型的Ω型长桁阳模热隔膜产生下R角架桥、褶皱和人工铺贴等弊端，本发明提供一种Ω型长桁预成型体制造方法，该方法首先制备硅橡胶实心芯模和对应的阴模工装，再经自动铺丝或铺带机将预浸料铺贴成平板料片然后转移到阴模工装上；然后将硅橡胶实心芯模放置在阴模工装的平板料片上，并且对应的阴模工装的内型腔最后结合热隔膜成型技术进行Ω型长桁预成型体制造，有效实现自动化铺贴与热隔膜相结合的自动化技术，提高制造效率及零件质量的稳定性。具体技术方案如下：

一种Ω型长桁预成型体制造方法，该制造方法包括如下步骤：

步骤一：制备实心阳模：采用现有的Ω型长桁芯模成型工装制作与Ω型长桁内型腔体一致的实心阳模，备用。所述实心阳模优选为硅橡胶实心芯模，其具体做法是：将Ω型长桁芯模成型工装预留注胶口，其余端头及合模缝进行密封处理，然后根据Ω型长桁芯模成型工装的内型腔体积调配硅橡胶，并进行注胶硫化，然后去除表面多余胶棱即可。所述硅橡胶优选为双组份硫化硅橡胶，其注胶后静置硫化时间为24～40小时。

步骤二：制备阴模工装：通过机械加工方式，制备一套与Ω型长桁零件外型面对应的阴模工装，且该工装为整体式结构。

步骤三：铺贴料片：通过自动铺丝或铺带机将预浸料铺贴成平板料片，并将平板料片转移定位在步骤二中所述的阴模工装上，料片每边边缘通过压块固定在阴模工装上，所述压块均为一个整体的矩形金属块，其通过边缘销钉连接定位在平板预浸料边缘两侧。

步骤四：将步骤一中制备的实心阳模通过定位卡槽定位在步骤三中阴模工装上的平板预浸料上；该定位卡槽设置在阴模工装的两个端头，将实心阳模限位在内型腔上，确保实心阳模与阴模工装的内型腔位置对应。

步骤五：将定位好的预浸料片、实心阳模及阴模工装转运至热隔膜机中，根据预浸料的树脂粘度设置热隔膜温度及真空预抽参数，进行热隔膜成型。热隔膜成型的温度设置为40～90℃，真空速率设置范围为20～100KPA/Min，且在温度升到90℃后再进行抽真空操作。

步骤六：待热隔膜成型完毕后，将其取出脱模后获得Ω型长桁预成型体。

本发明方法的有益效果：

1、本发明设置的阴模热隔膜，随着层间滑移的方向不同，帽底R角料片在真空及高温的作用下，层间滑移效果好，能有效降低褶皱及架桥的产生。

2、本发明采用硅橡胶实心芯模，在温度及真空的作用下时，带动进料片进行层间滑移。且实心芯模在高温下的膨胀量能有效的向Ω型长桁内腔均匀施压，确保帽顶R角不产生褶皱，使预成型零件内表面质量更好。

3、本发明实现铺带或铺丝机与热隔膜相结合的自动化技术，不仅能提高零件的制造效率，且零件的质量稳定性也能得到有效的保证。

附图说明

图1为本发明Ω型长桁预成型体制造方法热隔膜成型结构示意图；

图2为本发明Ω型长桁预成型体制造方法热隔膜定位示意图；

图3为本发明Ω型长桁预成型体制造方法热隔膜成型示意图；

图4为本发明Ω型长桁预成型体制造方法制造的脱模取出成型体示意图；

图5为本发明Ω型长桁预成型体制造方法热隔膜成型温度及真空曲线图。

图中：1、实心阳模；2、阴模工装；21、内型腔；3、平板料片；4、压块；5、Ω型长桁预成型体；6、定位卡槽。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明较佳实施例，而不是全部的实施例，亦并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用所揭示的技术内容加以变更或改型等同变化。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

本实施例是制造一种Ω型长桁预成型体，如图1至图5中所示，具体方法包括的步骤如下：

步骤一：制备实心阳模：清理现有的Ω型长桁芯模成型工装，在工装内铺贴脱模布，预留注胶口，其余端头及合模缝进行密封处理；然后根据Ω型长桁芯模成型工装的内型腔21体积，调配双组份硫化硅橡胶，橡胶调配完毕进行注胶。注胶完毕后，静置硫化24～40小时，待完全固化后取出，并去除表面多余胶棱，即制作出与Ω型长桁内型腔21体一致的实心阳模1，备用。

步骤二：制备阴模工装：通过机械加工方式，制备一套与Ω型长桁零件外型面对应的阴模工装2；且该工装为整体式结构，其一面Ω型长桁零件外型面对应，另一面为平面，便于放置操作。

步骤三：铺贴料片：通过自动铺丝或铺带机将预浸料铺贴成平板料片3，并将平板料片3转移定位在步骤二中所述的阴模工装2上；其边缘通过压块4固定在阴模工装2上；所述压块4为一个整体的矩形金属块，其通过边缘销钉连接定位在平板预浸料片边缘的两侧。

步骤四：将步骤一中制备的实心阳模1通过定位卡槽6定位在步骤三中阴模工装2上的平板预浸料上，该定位卡槽6设置在阴模工装2的两个端头，将实心阳模1限位在阴模工装2内型腔21上，确保实心阳模1与阴模工装2的内型腔21位置对应。

步骤五：将定位好的预浸料片、实心阳模1及阴模工装2转运至热隔膜机中，根据预浸料的树脂粘度设置热隔膜温度及真空预抽参数，进行热隔膜成型；本实施例中，所述热隔膜成型的温度设置为40～90℃，真空速率设置范围为20～100KPA/Min，且在温度升到90℃后再进行抽真空操作。

步骤六：待热隔膜成型完毕后，将其取出脱模后获得Ω型长桁预成型体5，如图3中所示。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。