[发明专利]一种复合材料粘接模具的设计方法

说明书

一种复合材料粘接模具的设计方法，包括：S1：产品粘接面设计；S2：模具整体设计；所述步骤S1包括：S11：多样本扫描产品黄金模型建立；S12：带回弹补偿的型面模型建立；S13：模具型面产品线和沿边设计；所述步骤S2包括：S21：固定框架和型面柔性连接设计；S22：迎风面散热翅片以及真空接头与热偶的安装设计；S23：产品快装盖和密封条的设计；本发明提出从产品抄数，数据处理，模型建立，数模仿真，工具设计到周期检验，一整套通用各种机型的复合材料粘接模具设计方法，在粘接型面设计中采用带回弹补偿的数模设计方法，针对大尺寸复合材料维修构件的修理，大幅提高了维修产品型面数据的精度，缩短模具的制作周期，降低制作成本。

技术领域

本发明属于民用航空维修领域，尤其涉及一种复合材料粘接模具的设计方法。

背景技术

自上世纪七八十年代以来，飞机的二级承力结构和内饰结构尝试采用复合材料制造，碳纤维复合材料以高强度和高模量等优点，在民用航空器上的应用飞速增长，直至21世纪基本全面覆盖机身结构，并逐渐向一级承力结构发展。因此作为民用航空维修业在复合材料构件修理中，应对粘接模具向规格多，尺寸大等方向的飞速发展，迎来了新的挑战。复合材料构件的维修主要采用真空袋热压成型工艺，将维修构件复合材料预浸料薄板压在模具上，放上铝合金蜂巢和树脂粘接膜夹芯结构，然后依次将多孔分离膜，表面吸胶布，透气布等按顺序逐层铺放，最后用真空袋，真空胶带将维修构件与所有铺层密封到粘接模具上，装入热压罐。通过压缩空气将各层薄板压在模具上，真空袋内则持续抽真空，将热固化过程中的挥发物和薄板各层间的空气抽出，使压缩空气对整个维修构件的作用面积最小化，加热融化粘合剂，保温固化，然后降温将复合材料预浸料与铝合金蜂巢和树脂粘接膜夹芯黏合成一体，并使预浸料薄板保持与模具粘接型面相同的轮廓与外形。在整个热压工艺流程中，维修构件成型面与粘接模具型面是紧密贴合的，故维修构件的外型可等同为粘接模具的型面。

本发明提出一套从产品抄数，数据处理，模型建立，数模仿真，工具设计到周期检验，一整套通用各种机型的复合材料粘接模具设计方法。尤其是针对波音和空客飞机各种机型的风扇整流罩(Fan cowling)的结构修理。选取Boeing747-400机型为例，参考飞机维修手册章节号：51-70-04。维修手册中要求将维修构件依次用多孔分离膜，表面吸胶布和透气布等包裹，然后装入真空袋中进行热粘接工艺维修，其操作工序繁复且对耗材的使用量大。而国内常规的模具设计方法是采用模拟量尺寸传递(即模线样板-母模-成型模)的设计方式，在设计过程中型面数据通过物理件传递，型面数据的传递精度低，用于母模的加工成本高且整个模具的加工周期长，无法适应当前粘接模具向规格多，尺寸大等方向的飞速发展，且对于母模的保存和粘接模具型面数据的检验也有很大的困难。

针对上述问题，人们需要一种复合材料粘接模具的设计方法来满足模具设计的需要。

发明内容

本发明目的在于优化传统热粘接工艺流程，克服生产中存在的现有技术不足，提供一种复合材料粘接模具的设计方法。

本发明的目的是这样实现的：一种复合材料粘接模具的设计方法，包括：

S1：产品粘接面设计；

S2：模具整体设计。

进一步地，所述步骤S1包括：

S11：多样本扫描产品黄金模型建立。首先对单个样本进行多次扫描，用均值法做数据处理建立单个产品的数据模型，然后选取多个样本采用单个样本同样的方法建立多个样品的数据模型，综合考虑产品变形和设计允差，最后对多个样品做数模处理建立该产品的黄金数据模型。

S12：带回弹补偿的型面模型建立。将黄金数据模型正交于对称轴方向做切片，然后对每一个二维切片模型做有限元仿真，建立回弹补偿模型。最后拼接拟合成带回弹补偿的型面模型。