本發(fā)明屬于飛機方向舵、方向舵調(diào)整片修復(fù)，具體涉及一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、某型飛機升降舵調(diào)整片、方向舵調(diào)整片為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，且升降舵調(diào)整片、方向舵調(diào)整片為3d氈結(jié)構(gòu)，在進行飛機大修時，發(fā)現(xiàn)升降舵調(diào)整片、方向舵調(diào)整片報廢率約為50%，報廢的主要原因為懸掛支架關(guān)節(jié)軸承徑向間隙超差（分解后檢查發(fā)現(xiàn)此故障是由于安裝螺栓磨損造成），此時就需要對調(diào)整片進行重新制作。
2、目前國內(nèi)僅有陜飛公司能夠基于手糊成型工藝成熟生產(chǎn)3d氈蒙皮制件，但其產(chǎn)能嚴(yán)重受限，此外，由于手糊工藝的限制使得產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性差且成本高昂，這就導(dǎo)致調(diào)整片單件制造周期長，加之調(diào)整片需求量較大，原制造單位能力受限，導(dǎo)致飛機翻修所需產(chǎn)品購貨困難，遠遠滿足不了我廠飛機修理需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)及方法，此系統(tǒng)及方法能夠用于3d氈蒙皮結(jié)構(gòu)的飛機調(diào)整片的成型，在滿足調(diào)整片性能結(jié)構(gòu)的同時，保證成型質(zhì)量，而且有效提高了成型效率，提高了飛機修理效率。
2、為了實現(xiàn)上述的技術(shù)特征，本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，包括工作臺，工作臺的頂部支撐有蒙皮成型模具，蒙皮成型模具的頂部鋪設(shè)待成型的中空復(fù)合材料預(yù)制體；中空復(fù)合材料預(yù)制體的上表面鋪設(shè)有脫模布，脫模布的上表面鋪設(shè)有導(dǎo)流網(wǎng)，導(dǎo)流網(wǎng)的上表面鋪設(shè)有真空袋；真空袋與蒙皮成型模具之間設(shè)置密封膠條，并將整個中空復(fù)合材料預(yù)制體進行密封；真空袋的內(nèi)部并位于中空復(fù)合材料預(yù)制體的一端設(shè)置有進膠管，進膠管通過第一連通管與儲膠桶相連，真空袋的內(nèi)部并位于中空復(fù)合材料預(yù)制體的另一端設(shè)置有抽氣管，抽氣管通過第二連通管與樹脂收集器相連；樹脂收集器通過第三連通管與真空泵相連。
3、所述蒙皮成型模具的上表面外形結(jié)構(gòu)根據(jù)所需要成型的3d氈蒙皮制件外形結(jié)構(gòu)確定。
4、所述中空復(fù)合材料預(yù)制體為三維編織中空復(fù)合材料，由玻璃纖維編織而成，并能夠通過環(huán)氧樹脂膠粘劑浸漬固化形成3d氈蒙皮。
5、成型之前，預(yù)先在蒙皮成型模具的上表面和中空復(fù)合材料預(yù)制體之間涂刷脫模劑，進而形成脫模劑層。
6、所述儲膠桶的內(nèi)部用于儲存環(huán)氧樹脂膠粘劑。
7、所述樹脂收集器采用封閉桶體結(jié)構(gòu)形式，且安裝有真空表。
8、所述抽氣管和蒙皮成型模具之間設(shè)置有透氣氈。
9、所述樹脂收集器上設(shè)置有用于真空壓力的壓力閥門。
10、一種中空復(fù)合材料蒙皮成型方法，所述成型方法采用所述中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)來實現(xiàn)，包括以下步驟：
11、s1，工裝準(zhǔn)備：
12、根據(jù)所需要成型的3d氈蒙皮制件外形結(jié)構(gòu)制作相應(yīng)的蒙皮成型模具，并準(zhǔn)備成型過程中所需要的定位塊及卡板；
13、s2，織物裁剪：
14、根據(jù)所需要制作的3d氈蒙皮制件裁剪相應(yīng)尺寸的三維編織中空復(fù)合材料，進而形成中空復(fù)合材料預(yù)制體；
15、s3，織物定位：
16、對蒙皮成型模具進行清理，涂刷脫模劑，在蒙皮成型模具上對中空復(fù)合材料預(yù)制體進行定位，再鋪放脫模布和導(dǎo)流網(wǎng)；
17、s4，制袋：
18、根據(jù)中空復(fù)合材料預(yù)制體和蒙皮成型模具的尺寸，裁剪制作相應(yīng)的真空袋，并保證真空袋能夠覆蓋整個中空復(fù)合材料預(yù)制體，在蒙皮成型模具上布置相應(yīng)的進膠管和抽氣管，將進膠管連接儲膠桶，抽氣管連接樹脂收集器和真空泵；再通過密封膠條將真空袋粘結(jié)在蒙皮成型模具的上表面；
19、s5，配置樹脂：
20、根據(jù)三維編織中空復(fù)合材料的成型性能要求，配置相應(yīng)的環(huán)氧樹脂膠粘劑，并將環(huán)氧樹脂膠粘劑儲存在儲膠桶的內(nèi)部備用；
21、s6，真空導(dǎo)入：
22、啟動真空泵，通過真空泵對真空袋內(nèi)部進行抽真空作業(yè)，進而引導(dǎo)儲膠桶內(nèi)部的環(huán)氧樹脂膠粘劑從進膠管進入到中空復(fù)合材料預(yù)制體，并流經(jīng)中空復(fù)合材料預(yù)制體，進而對其進行浸潤，此時中空復(fù)合材料預(yù)制體將通過毛細(xì)作用直立擴張，以形成3d氈結(jié)構(gòu)；
23、待整個中空復(fù)合材料預(yù)制體浸潤完成之后，保壓一段時間；
24、s7，卸真空：
25、待中空復(fù)合材料預(yù)制體內(nèi)部的環(huán)氧樹脂膠粘劑徹底固化之前，停止真空泵，對真空袋進行泄壓作業(yè)，進而使得中空復(fù)合材料預(yù)制體徹底展開，以形成3d氈結(jié)構(gòu)；
26、s8，固化：
27、待浸膠成型完成之后，取出3d氈結(jié)構(gòu)，然后在一定溫度條件下進行固化；
28、s9，脫模：
29、待固化完成之后，進行脫模，取出成型之后的3d氈蒙皮制件；
30、s10，檢測：
31、使用卡板、塞尺和游標(biāo)卡尺工具對3d氈蒙皮制件的蒙皮厚度以及外表面進行型面檢測；
32、采用目視檢查的方法檢查固化后3d氈蒙皮制件質(zhì)量，其表面不允許出現(xiàn)傷及纖維的壓痕和劃傷，檢查表面是否出現(xiàn)皺紋以及厚度方向上的中空區(qū)域是否出現(xiàn)倒伏與凹陷，觀察固化后樹脂分布是否均勻應(yīng)盡量避免膠瘤與中空層樹脂殘留過多。
33、所述固化過程中預(yù)先采用試驗和數(shù)值模擬結(jié)合的方法確定3d氈結(jié)構(gòu)固化過程關(guān)鍵參數(shù)：固化溫度、加溫速率、降溫速率、真空度、固化時間、樹脂粘度和樹脂含量；根據(jù)成型工藝特點和材料要求，明確環(huán)境要求和設(shè)備要求；依據(jù)技術(shù)要求和工藝過程，制定檢驗工藝。
34、本發(fā)明有如下有益效果：
35、與手糊工藝相比，本研究通過真空輔助成型工藝進行3d氈蒙皮制造，優(yōu)勢如下：
36、1、本發(fā)明通過使用模具與真空輔助成型工藝，使得3d氈蒙皮表面質(zhì)量與樹脂均勻性相較于手糊成型有明顯提升。
37、2、本發(fā)明通過合理的工藝參數(shù)設(shè)置，使得3d氈蒙皮整體中空層高度具有更好的尺寸穩(wěn)定性。
38、3、本發(fā)明使用真空輔助成型具有更高的生產(chǎn)效率，通過調(diào)整真空度與樹脂的粘度可以在3min內(nèi)使樹脂均勻浸漬1?m23d編織材料。
39、4、本發(fā)明3d氈復(fù)合材料料蒙皮研制成功可應(yīng)用于系列型號飛機方向舵和升降舵調(diào)整片的擴大修理，解決了公司由于兩型調(diào)整片購置周期無法控制影響飛機大修周期的問題。
40、5、本發(fā)明真空輔助成型技術(shù)不僅可用于3d氈復(fù)合材料的成型，還可用于纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)以及纖維夾層結(jié)構(gòu)成型，同時該技術(shù)經(jīng)過改進還可以應(yīng)用于飛機復(fù)合材料的修理，提高修理質(zhì)量。
1.一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于，包括工作臺（3），工作臺（3）的頂部支撐有蒙皮成型模具（6），蒙皮成型模具（6）的頂部鋪設(shè)待成型的中空復(fù)合材料預(yù)制體（11）；中空復(fù)合材料預(yù)制體（11）的上表面鋪設(shè)有脫模布（10），脫模布（10）的上表面鋪設(shè)有導(dǎo)流網(wǎng)（9），導(dǎo)流網(wǎng)（9）的上表面鋪設(shè)有真空袋（8）；真空袋（8）與蒙皮成型模具（6）之間設(shè)置密封膠條（4），并將整個中空復(fù)合材料預(yù)制體（11）進行密封；真空袋（8）的內(nèi)部并位于中空復(fù)合材料預(yù)制體（11）的一端設(shè)置有進膠管（7），進膠管（7）通過第一連通管（2）與儲膠桶（1）相連，真空袋（8）的內(nèi)部并位于中空復(fù)合材料預(yù)制體（11）的另一端設(shè)置有抽氣管（12），抽氣管（12）通過第二連通管（14）與樹脂收集器（16）相連；樹脂收集器（16）通過第三連通管（17）與真空泵（18）相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述蒙皮成型模具（6）的上表面外形結(jié)構(gòu)根據(jù)所需要成型的3d氈蒙皮制件外形結(jié)構(gòu)確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述中空復(fù)合材料預(yù)制體（11）為三維編織中空復(fù)合材料，由玻璃纖維編織而成，并能夠通過環(huán)氧樹脂膠粘劑浸漬固化形成3d氈蒙皮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：成型之前，預(yù)先在蒙皮成型模具（6）的上表面和中空復(fù)合材料預(yù)制體（11）之間涂刷脫模劑，進而形成脫模劑層（5）。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述儲膠桶（1）的內(nèi)部用于儲存環(huán)氧樹脂膠粘劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述樹脂收集器（16）采用封閉桶體結(jié)構(gòu)形式，且安裝有真空表（15）。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述抽氣管（12）和蒙皮成型模具（6）之間設(shè)置有透氣氈（13）。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述樹脂收集器（16）上設(shè)置有用于真空壓力的壓力閥門。
9.一種中空復(fù)合材料蒙皮成型方法，其特征在于，所述成型方法采用權(quán)利要求1-8任意一項所述中空復(fù)合材料蒙皮成型系統(tǒng)來實現(xiàn)，包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種中空復(fù)合材料蒙皮成型方法，其特征在于，所述固化過程中預(yù)先采用試驗和數(shù)值模擬結(jié)合的方法確定3d氈結(jié)構(gòu)固化過程關(guān)鍵參數(shù)：固化溫度、加溫速率、降溫速率、真空度、固化時間、樹脂粘度和樹脂含量；根據(jù)成型工藝特點和材料要求，明確環(huán)境要求和設(shè)備要求；依據(jù)技術(shù)要求和工藝過程，制定檢驗工藝。