双曲率复合材料帽型加筋壁板自动化制造技术研究

具有大开口窗框、帽型长桁双扭曲爬坡结构特征的双曲率复合材料帽型加筋壁板是中后机身段曲率变化最大的部位。通过试验件制造开展了原材料智能仓储物流系统、自动铺丝和铺丝轨迹规划、自动铺带和热隔膜自动化成型帽型筋条、筋条定位、柔夹数控加工工艺性研究,文章验证了双曲率复合材料帽型加筋壁板的自动化制造技术的可行性。研究表明,双曲率复合材料帽型加筋壁板自动化制造技术能满足材料工艺要求和验收技术条件要求。     

复合材料捻子条自动化制造工艺研究

捻子条是复合材料梁肋三角区必不可少的填充材料。为了优化捻子条的制造工艺,提高制造质量,提高自动化程度,开展了材料构型、成型温度、材料填充数量等工艺参数的研究,探索不同的工艺参数对捻子条制造质量的影响。结果表明:材料填充数量为102%,拉挤成型温度为100℃,材料构型选取6. 35 mm×6层,可以保证捻子条的尺寸稳定、外观质量好。针对帽型长桁加筋壁板的捻子条,可以采用自动铺丝+拉挤成型工艺制造捻子条。采用优化后的捻子条可以保证蒙皮和帽型长桁的装配到位,固化后壁板三角区光滑过渡,质量好。     

复合材料机身筒段典型结构整体成型技术研究

本文分析了复合材料机身筒段典型结构特点,选择帽型长桁与机身蒙皮共固化整体成型工艺,模具采用分体-组合形式设计,帽型长桁空腔采用高分子芯模填充,针对筒段结构进行了自动铺丝模拟及铺丝设备运动仿真。通过工艺验证和评估,采用高分子芯模填充可以满足长桁铺丝头铺丝压力及成型过程加压要求,铺丝参数设置合理,模具设计满足结构成型要求。制备的筒段典型结构外观、外形和内部质量满足相关要求,证明了方案的可行性。     

复合材料机身壁板帽型长桁结构效率研究

机身壁板重量约占机身结构重量的35%,复合材料机身壁板典型结构是采用帽型长桁的加筋板形式,在壁板受压缩载荷时主要由帽型长桁承受,因此帽型长桁承载结构效率决定了机身壁板结构效率,对飞机机身结构重量有较大影响。本文主要针对帽型长桁的截面高度和帽顶宽度参数变化对长桁压损和局部屈曲的结构效率影响进行了分析研究,以便在工程设计中合理确定相应参数,达到机身壁板结构较优的目的。     

复合材料机身加筋壁板选型研究

针对复合材料机身加筋壁板构型选择问题,通过初步选型、优化分析以及试验验证3种形式的结合研究,对复合材料机身加筋壁板提出了两点设计建议:(1)相同质量下,帽型长桁壁板的承载能力大于T型长桁的承载能力;(2)相同质量下,相同的帽型长桁加筋板,长桁间距200 mm的壁板承载能力大于长桁间距250 mm的壁板。     

Ω型长桁加筋壁板记忆芯模共固化技术研究

复合材料机身Ω型长桁加筋壁板通常采用共固化工艺成型,在壁板共固化成型过程中,Ω型长桁内腔需填充芯模。芯模在铺放过程中需要有足够的刚性,以抵抗蒙皮自动铺丝过程中的压力;而芯模在固化过程中又要有足够的弹性,能够将热压罐的压力均匀的传递给长桁内腔。在壁板成型各个阶段,如何控制芯模不同的刚度特性是壁板共固化成型技术的关键。本文探索一种记忆芯模,该芯模在室温下表现为刚性特性,在高温下表现为弹性特性。搭建芯模承压测量系统,精确测量芯模在自动铺放压力作用下的最大变形量为0.89mm;搭建芯模传压测量系统,精确测量芯模在固化过程中的传压效率为80%-97%。此外,基于记忆芯模方案,探索Ω型长桁加筋壁板成型工艺过程,制造加筋壁板试验件,并对其外观、无损、厚度及金相进行检测,得到试验件的质量满足要求。     

帽形长桁先进拉挤预成型技术研究

针对帽形长桁先进拉挤成型工艺,为了确保平直的预浸料层组在预成型的连续弯曲变形过程中不发生褶皱和劈裂,对预成型的变形过程进行分析,设计制造了预成型模具来约束预浸料的变形轨迹,分析制定了预成型工艺,并进行长桁试制实验验证。实验制得的长桁表面质量优异,截面R角区无褶皱等缺陷,满足产品要求,为帽形长桁的先进拉挤成型奠定了基础。     

商用飞机复合材料双面加筋壁板制造技术研究

本文以层间增韧环氧树脂碳纤维单向带及织物预浸料为原料,采用手工铺叠的方式制造双面加筋壁板,首先利用热压罐共固化蒙皮及单面长桁,然后采用胶接共固化的方式制造双面加筋壁板,通过利用成型模工装上的凹槽限制筋条轴线位置,解决了壁板轴线偏移问题,将轴线精度由以往的±2mm提升至±0.3mm;通过采用金属工装及筒状真空袋的组合成型...     

T700/3234预浸料自动铺带工艺研究

通过研究自动铺带设定温度对预浸料粘性的影响以及自动铺带橡胶辊压力和带间间隙对层压板性能的影响,讨论了T700/3234单向环氧预浸料自动铺带工艺特性,确定了T700/3234的自动铺带工艺参数,满足了大型复合材料壁板类产品的制造要求。     

泡沫填充帽形加筋结构复合材料壁板成型工艺研究

针对某型机泡沫填充帽形加筋结构复合材料机翼壁板开展了成型工艺研究。结果表明,壁板所用复合材料的性能满足帽形加筋壁板二次胶接的工艺需求;在帽形加筋长桁与蒙皮进行二次胶接前对胶接部位采用400#砂纸进行打磨,可以保证胶接性能;采用室温加压工艺可以保证复合材料构件的内部质量和厚度精度要求;在帽形加筋壁板进行二次胶接固化时采用...     

复合材料带曲率C型梁热隔膜预成型试验与仿真分析

随着复合材料自动铺带和铺丝技术的成熟,并且广泛应用于复合材料结构的生产与制造。通过与铺带或铺丝技术相结合使得复合材料热隔膜预成型技术成为制作L型、C型,Z型等细长零件的重要手段,此种方式可以减少大量的人工操作,并且能够用于实现自动化工业生产。复合材料热隔膜预成型是一个使预浸料叠层变形的复杂过程,本文对带曲率C型梁的预成型过程进行仿真分析,首先通过试验得到预浸料铺层间摩擦系数,然后对湿态预浸料的力学性能进行测试。利用测试得到参数,采用有限元方法对C型梁预成型过程中铺层间的滑移进行模拟得到了铺层变形后的褶皱缺陷。通过专用的热隔膜成型设备对C型梁预成型进行试验研究,将试验结果与仿真结果进行对比分析,验证了预成型仿真手段的可行性,为后续热隔膜预成型过程中的参数优化提供指导。     

复合材料帽型长桁末端结构研究

本文首先利用Abaqus分析了压缩载荷作用下常用复合材料帽型长桁壁板结构的破坏模式,然后通过试验分别研究了不同的长桁末端与加厚蒙皮的位置关系以及不同长桁末端斜削形式对复合材料帽型长桁端头压缩性能的影响。     

多因素作用下自动铺丝预浸料黏性变化规律

自动铺丝工艺是一种先进复合材料低成本、自动化成型制造工艺,其通常应用于制造飞机机身、S型进气道等大曲率复合材料构件。铺丝过程中,预浸料丝束黏性对铺丝产品最终质量有较大影响。一方面,丝束黏性不能过低,以保证预浸料之间顺利贴合。另一方面,丝束黏性也不能过高,以便于铺层失败时进行修改。目前,预浸料黏性评价方法以90°剥离试验与180°剥离试验为主,其主要针对自动铺带工艺中较宽的预浸带。前期初步试验表明,采用单丝束剥离试验法检测自动铺丝工艺中预浸料黏性时,数据会产生较大波动,无法满足相关检测要求。有鉴于此,本文首先建立自动铺丝预浸料黏性的检测准则,提出采用两丝束180°剥离试验检测预浸料黏性,然后基于该准则研究铺放压力、铺放速度、铺放温度、老化时间影响下丝束黏性的变化规律。     

T型桁条成型工艺过程探究及其质量控制措施

简介了T型桁条的成型工艺方案以及成型模具的设计要求,针对T型桁条在成型过程中存在扭曲变形问题的原因进行了分析探究。进而在桁条制备工艺过程中采取预浸料质量控制、预浸料铺叠质量控制、三角区域质量控制以及固化参数的控制等相应质量控制措施,提高了产品的合格率。     

热固性碳纤维复合材料热隔膜预成型工程化应用研究

本文以商业化生产的热隔膜机和采用自动铺带技术铺贴的热固性复合材料平板叠层为研究对象,分别对复合材料种类、预成型温度、真空加压速率、成型工装热容、成型工装型面、平板叠层(厚度,贴成型工装面铺层角度,叠层边缘距R角处的长度等)等预成型相关参数和影响因素进行了研究,并将总结的规律成功应用于大尺寸工型梁的制造,为国内大型飞机复合材料主承力构件的自动铺带技术应用奠定了基础。     

长桁下凸缘倒角在共胶接工艺中对蒙皮铺层褶皱的影响

在复合材料加筋壁板的成型中有一种工艺方案是将已固化的长桁与未固化的蒙皮进行共胶接。为了解决采用此工艺时长桁下凸缘边缘处蒙皮铺层面外褶皱的问题,采用了长桁下凸缘倒角的制造方法,提高了产品的质量稳定性。通过对蒙皮皱褶部位的剖切取样,再采用显微观察的手段测量褶皱的几何尺寸,探索了不同倒角的长桁下凸缘边缘与蒙皮共胶接后铺层的褶皱程度,并分析了褶皱的形成原因。结果表明:对长桁下凸缘边缘倒角后可以明显改善蒙皮褶皱的情况,并且倒角越锐利蒙皮的褶皱程度越小。根据实际情况,在选取特定的角度对长桁下凸缘进行倒角后,可以在简化工艺的同时有效控制蒙皮褶皱的幅度。     

基于Aerobook的复合材料机身壁板优化和校核

大型复合材料飞机机体结构强度优化设计自由度大,强度设计要求高;基于Aerobook软件平台,对复合材料机身壁板进行了优化和校核,针对长桁截面尺寸相对于设计目标敏感度低的问题,对帽型长桁截面尺寸优化进行了研究分析并给出了截面尺寸优化解决方案,为复合材料结构的优化设计和快速迭代提供了可行的解决方案。     

一种复合材料长桁的吊装及定位工具的研制

在复合材料大尺寸壁板的制造过程中，无论是工型长桁还是T型长桁都涉及长桁转运和定位问题。特别是共固化工艺，连同钢材质工装一同转运往往重量达到1 t左右，单纯靠手工操作十分不便，为此本文提出一种新型铝合金材质的长桁吊装及定位工具配合吊车进行长桁转运及定位工作。该研究内容可为复合材料壁板的精细化、简单化制造工作提供有效的生产工具，无论是生产效率还是制造精度上都有很大提升。     

自动铺丝构件缺陷形成机理的研究进展

自动铺丝是一种重要的复合材料自动化成型方法,可实现连续变角度铺放,适合大曲率复杂构件的制造,但成型质量受到了多种工艺参数的影响。本文从自动铺丝预浸料的粘弹性和流动性、结晶度、铺层的层间剪切强度、残余热应力以及最大弯曲力等方面对自动铺丝构件成型缺陷的形成进行了表征和机理分析;给出了影响构件成型缺陷的工艺参数,并总结了工艺参数优化方法的研究进展。最后,对自动铺丝构件成型缺陷形成机理的未来研究方向进行了展望。     

5428/T700体系成型“T”型长桁工艺研究

针对飞行器复合材料常用蒙皮和长桁结构,利用5428/T700体系采用胶接共固化工艺整体成型了"T"型长桁。通过长桁外形、厚度及内部质量的检测,分析了工艺过程中模具选型、预吸胶工艺、结构预成型和固化组装对零件质量的影响。结果表明,模具组合方案、单向材料填充量通过与长桁结构中R角的关联影响热压罐压力传递,升温至130℃和加压0.3MPa作为5428/T700预吸胶参数能保证预浸料排胶,采用中温固化硅橡胶作为边缘封挡材料能够减少分层缺陷,5428/T700体系可用于复杂复合材料结构成型。