[发明专利]一种复合材料舱段一体化成型方法

说明书

本发明提出一种复合材料舱段一体化成型方法，属于复合材料成型技术领域。通过设计对应舱段内型面不同区域单元的模具，并将分区后模具作为阳模在其外边面进行筋条、凸台、法兰、端框、内蒙皮等结构铺层，然后将不同区域模具组合后再进行外蒙皮结构铺层，形成一体化的整体结构，最后采用软模对其外型面进行封装，并固化成型。本发明采用的成型方法操作步骤简单，能有效实现复杂结构舱段的一体化成型，可保证舱段内部特征结构的纤维连续性，并且制备的舱段具备较高的内、外型面尺寸精度，有效提升了后续加工装配效率，具有较好的应用前景和推广价值。

技术领域

本发明涉及一种复合材料舱段一体化成型方法，属于复合材料舱段成型技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断进步和各行业的日益发展，对结构件的轻量化提出了更高的技术要求。树脂基复合材料具有重量轻，比刚度、比强度高，可设计性强，抗疲劳断裂性好，尺寸稳定性好，耐腐蚀等优越性能，是目前航空、航天、交通等领域中应用较为广泛的高性能结构材料。

随着对复合材料零件强度、刚度及应用性要求的提高，零件的结构也越来越复杂。其中，内部含有加强筋、凸台、翻边、法兰的异形截面舱段结构件是较为典型结构件之一。该种舱段除需满足外部型面功能及高力学性能要求外，还需内部特征结构的高尺寸位置精度要求。如何制备出同时满足内、外型面要求的复合材料舱段是其一体化成型的关键所在。

传统的复合材料舱段主要是通过阴模热压罐、阳模热压罐、RTM或模压等方法成型。(1)阴模热压罐成型是利用阴模对舱体蒙皮进行铺层，然后采用热压罐进行固化，之后再对内部特征结构进行二次成型或装配机加。该方法主要存在的缺点：a.内部特征结构尺寸位置精度较低，且部分复杂结构难以成型。b.特征结构与蒙皮之间采用结构胶粘接，难以保证纤维连续性。c.工序较为复杂，后续装配定位模具数量较多；(2)阳模热压罐成型是利用阳模对舱体内部结构及蒙皮进行铺层，再采用热压罐进行固化，最后利用机加修整外型面光洁度。该方法主要存在的缺点：a.铺层时蒙皮需进行加厚处理，预留出机加余量，造成原材料浪费。b.型面机加成本较高，操作困难，不适合批量生产；(3)RTM成型是现将干纤维填入模具腔体，再进行注胶完成舱段成型。该方法主要存在的缺点：a.模具模块较多，配合关系复杂。b.模具流道设计难度大，复杂结构注射后容易产生干斑缺陷；(3)模压成型是利用阳模进行铺层，铺层完成后利用阴模对其进行模压固化。该方法主要存在的缺点：a.模具设计复杂，多处合模间隙较难控制，不适合异形截面舱段结构。b.内型面部分特征区域难以保证加压均匀，影响成型质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种复杂结构复合材料舱段的一体化成型方法，该方法既能保证舱段外型面尺寸、表面粗糙度、强度刚度等力学性能的要求下，又可以保证内型面多种特征结构的尺寸位置精度及成型质量，并且多结构一次成型可有效降低舱段生产制造难度，提高生产效率，降低生产成本。

本发明的技术解决方案：

一种复合材料舱段一体化成型方法，包括以下步骤：

1)模具准备步骤：将模具进行清洗，并在表面涂刷脱模剂，然后将不同区域单元的芯模分别与对应的组块进行组装，得到与舱段不同单元内型面相对应的阳模模具；

2)内蒙皮结构铺层步骤：将裁剪好的预浸料铺贴在步骤1)得到的阳模模具表面，依据铺层设计完成舱段不同单元内型面凸台、筋条、法兰、端框、内蒙皮等结构特征区域的铺层；

3)模具对接组合步骤：将步骤2)完成铺层的不同单元阳模模具进行对接装配，组合成为舱段整体模具结构；

4)外蒙皮结构铺层步骤：在步骤3)组合后的舱段整体模具结构的内蒙皮结构外层再进行外蒙皮结构铺层，并进行多次预压实；

5)封装和固化步骤：将预先成型的软模套在步骤4)预压实后的舱段最外层进行封装，封装后采用热压罐进行固化；