[发明专利]一种适用于帽型结构复合材料的热隔膜预成型方法

说明书

本发明提出了一种适用于帽型结构复合材料的热隔膜预成型方法，包括采用初次预成型工装完成的初次成型过程和采用初次成型工装中的初次主体组件与二次预成型工装完成的二次成型过程，两次热隔膜预成型过程中，预浸料的变形和转移均在初次预成型工装上实现，避免了架桥的问题和转移过程中预浸料料片的变形问题；同时，将热隔膜预成型过程中的未固化预浸料料片的定位固定转化为刚性工装之间的定位及固定，确保预浸料料片定位的准确且具备工程化应用的可操作性。

技术领域

本发明涉及复合材料的加工领域，特别是涉及一种适用于帽型结构复合材料的热隔膜预成型方法。

背景技术

树脂基复合材料具有质轻高强的特点，从而相比于其他传统金属材料具有突出的比强度、比模量优势，因此在对结构材料轻量化要求极为苛刻的航空航天结构应用中成为材料首选项。近些年，航空领域尤其是民航领域的快速发展为复合材料结构得以广泛应用。在航空复合材料结构中，特别是主承力结构，采用复合材料蒙皮加长桁结构是目前的主流结构形式，其中帽型长桁是应用最为广泛的一种长桁结构形式。帽型结构既可以固化后采用共胶接或胶接的形式与蒙皮连接成为一体，也可以作为预成型体直接与蒙皮共固化成为一体，发挥结构增强增刚的作用。

传统上，帽型长桁采用手工铺贴预成型，由于其结构类似于镜像对称的两个Z形结构，存在凹凸外形型面导致铺放成型效率和质量稳定性相对较低，成为复合材料结构进一步拓展应用亟需突破的难题。帽型结构的具有特殊结构几何特点形式，同时受限于铺带头和铺丝头的尺寸因素，目前已经广泛采用的自动铺带成型工艺和自动铺丝成型工艺难以实现其中90°和45°铺层铺贴成型。而采用传统的热隔膜预成型方法，由于预浸料叠层料片需要同时完成两组方向不同的弯折变形，成型过程中料片极易发生位置滑移变动和架桥问题，存在较大的成型质量稳定性风险。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种适用于帽型结构复合材料的热隔膜预成型方法

本发明的主要内容包括：

一种适用于帽型结构复合材料的热隔膜预成型方法，所述帽型结构包括帽顶部，所述帽顶部的两端向上倾斜延伸有帽腰部，两个所述帽腰部的一端均连接有帽缘部；所述热隔膜成型方法包括：

初次成型：首先，将预浸料铺贴在组合状态下的初次预成型工装上；所述初次预成型工装包括初次主体组件以及两个初次辅助组件；然后将两个所述初次辅助组件与所述初次主体组件分离，将支撑有预浸料的所述初次主体组件放入热隔膜预成型设备内进行热隔膜成型，得到预浸料叠层坯料件；

其中，所述初次主体组件具有第一主铺贴面和两个第二主铺贴面；所述初次主体组件包括上下设置的初次上模块和初次下模块，所述初次上模块的上表面为所述第一主铺贴面，其下表面与所述初次下模块的上表面拼合；所述初次上模块的侧面与所述初次下模块的侧面构成所述第二主铺贴面；两个所述初次辅助组件具有第一辅助铺贴面和第二辅助铺贴面；在组合状态下，所述第一主铺贴面与两个所述第一辅助铺贴面齐平，且两个所述第二辅助铺贴面与两个所述第二主铺贴面拼合；所述预浸料叠层坯料件具有坯料主体部和折弯设置在所述坯料主体部两端的坯料折弯部，所述坯料折弯部的长度小于所述第二主铺贴面的长度且大于所述初次上模块的斜面的长度；

二次成型：首先，将支撑有预浸料叠层坯料件的所述初次主体组件倒置，并与二次预成型工装对接；然后将所述初次下模块与所述初次上模块分离；并将二次成型工装、所述初次上模块以及预浸料叠层坯料件放入热隔膜成型设备内进行热隔膜成型，得到预浸料成型件。

优选的，所述二次预成型工装包括二次工装本体，所述二次工装本体上表面开设有第一凹槽，所述第一凹槽底部开设有第二凹槽，所述第二凹槽的底部为帽型结构的帽顶部的外表面的成型面，其侧壁为帽型结构的帽腰部的外表面的成型面；所述第一凹槽的底部平面为帽型结构的帽缘部的外表面的成型面。

优选的，所述第一凹槽的开口部内壁开设有倒角结构。