[发明专利]一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法

说明书

本发明属于复合材料成型技术领域，具体涉及一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法。现有的自动铺丝技术容易出现蜂窝底边处架桥、蜂窝倒角拐点褶皱的问题。本发明根据复合材料件的形状制作具有凹形曲面的成型模具，并在成型面转角处倒圆处理；建立数字模型，并基于该数字模型设定铺设方案，在成型模具上验证铺设方案，若满足设计要求则在每次加工时实施以下步骤；根据选定的铺设方案在成型模具上使用自动铺丝设备进行内蒙皮的铺放；在内蒙皮上依次铺放胶膜、蜂窝和胶膜，然后使用自动铺丝设备进行外蒙皮的铺放；封装并放置工艺盖板，整体固化成型。实现了蜂窝夹层结构复合材料件的连续铺放，解决了自动铺放过程中的架桥问题。

技术领域

本发明属于复合材料成型技术领域，具体涉及一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法。

背景技术

复合材料蜂窝夹层结构具有轻质高强、设计制造一体化等特点，在直升机的尾梁、机身等关键部位均有应用，在先进民用直升机结构中，蜂窝夹层复合材料的用量在40％以上，对减轻航空航天器结构重量和提高可靠性具有不可替代的作用。

自动铺丝是先进自动铺放技术的代表，与传统成型方式相比，自动铺丝技术能够减少组装环节和连接紧固件、提高强度与可靠性及可维护性，降低了制造成本、提高生产效率。

目前国内复合材料构件大部分以手工成型为主，手工成形方法成本高、效率低且质量不易控制，仅在翼梁、S进气道、尾锥等双曲面复合材料大型构件实现了自动铺丝技术，在蜂窝夹层结构件还没有相关的自动铺丝成型技术应用。

现有的自动铺丝技术在进行蜂窝夹层复合材料的制造时，容易出现蜂窝底边处架桥、蜂窝倒角拐点褶皱的问题，无法满足产品交付要求。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法，解决了蜂窝夹层复合材料件无法自动铺丝的技术问题，提高生产效率，降低制造成本。

一种蜂窝夹层复合材料件的自动铺丝成型方法，该方法包括如下步骤：

(一)根据复合材料件的形状制作具有凹形曲面的成型模具，并在成型面转角处倒圆处理；

(二)根据复合材料件的形状和尺寸建立数字模型，并基于该数字模型设定铺设方案，在成型模具上验证铺设方案，若满足设计要求则在每次加工时实施以下步骤；

(三)根据选定的铺设方案在成型模具上使用自动铺丝设备进行内蒙皮的铺放；

(四)在内蒙皮上依次铺放胶膜、蜂窝和胶膜，然后使用自动铺丝设备进行外蒙皮的铺放；

(五)封装并放置工艺盖板，整体固化成型。

在步骤(一)中，依据压辊对成型模具的成型面夹角进行倒圆处理，上表面圆角R的半径为0-50mm，下表面圆角R为35-50mm，侧面的过渡面圆角R为25-50mm。

圆角R的尺寸要大于压辊的半径r。

在步骤(四)中，蜂窝尺寸略大于理论数值。

在步骤(五)中，在成型模具上打真空袋，固化温度120-180℃，固化过程升降温速率0.5～3℃/min，固化时间6-8h，固化压力0.3MPa。

在步骤(五)结束后，还需切边和去毛刺。

所述成型模具为金属或复合材料硬模具。

所述内蒙皮和外蒙皮的材料为碳纤维或玻璃纤维单向带预浸料。

所述蜂窝为倒角尺寸不大于45°的芳纶纸蜂窝。

所述工艺盖板为0.5mm厚金属板或2-4层玻璃纤维复合材料固化成型后制得的带有一定外形的硬板。