复合材料J型加筋壁板制造技术研究

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1、论坛FORUM复合材料J型加筋壁板制造技术研究刘文，古武，崔博，何凯，刘志杰，单玉才（航空工业成都飞机工业集团有限责任公司，成都610073）[摘要]对J型加筋壁板共胶接技术在实际应用中所存在的主要问题进行了研究，着重介绍了R区芯材精确填充、筋条外型模成型、框架式插销垂直定位、共胶接真空袋封装等关键技术的研究情况，并对相关技术的应用进行了深入分析。研究结果表明，在精确计算的基础上，设计制造专用成型模具可实现R区填充芯材的精确制备，有利于提高加筋壁板胶接质量；选用筋条外型模成型工艺，并设计采用框架式插销垂直定位装置，可

2、有效解决J型筋的表面成型质量、筋条尺寸精度、位置精度等问题；使用已硫化橡胶作为维形挡条、制备合适的内型面软模、优化辅助材料铺放方法，可减少表面质量问题，降低架桥、破袋风险。在应用了上述一系列制造技术后，成功制造了满足使用要求的J型加筋壁板复材零件，并初步实现该类型零件的批量化生产。关键词：J型筋条；外型模；框架式垂直定位；填充芯材；共胶接DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.16.070先进复合材料因其具有高比强皮，这既增加了零部件数量和重量，度、高比模量、优异的耐疲劳性能和还增加了不菲

3、的装配成本。为了降耐腐蚀性能，以及良好的可设计性低零件重量，减少装配件的使用，等优异的特性，已经在航空航天领复合材料加筋壁板可以实现整体成[1-2]域得到广泛应用。随着复合材型，即使用高强度结构胶膜将筋条[7]料成型技术的不断发展，其应用范与蒙皮直接粘接。同时，为了满足围也不断扩展。一方面，复合材料壁板的刚度要求，目前大量采用了J结构重量在飞行器中所占比重迅速型、T型、Ω型等结构设计的加筋壁增加，如美军的F35战机复材结构板，可较大程度提高加筋壁板结构[3]用量已经达到31％；另一方面，随的抗弯等方面力学性能。本文主

4、要着复合材料增韧技术不断发展，复讨论J型加筋壁板的成型工艺选择、[4]合材料性能不断提高，其应用范围工艺方法和质量影响因素等问题，逐渐由最初的非承力或次承力结构典型J型加筋壁板的截面见图1。刘文向主承力结构扩展，并伴随着大型航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司检验检测部质量工程室主任化、整体化的发展趋势，如F22机表J型加筋壁板成型工艺师,工程师,主要从事树脂基复合材料结可视部位的机身和机翼都大量使用选择构制造及检测技术研究工作。了增强的复合材料结构，加筋壁板复合材料加筋壁板的筋条胶接结构是其中数量较大的典型结构

5、之成型工艺可分为二次胶接、共胶接和[5-6]一。加强筋的引入可以提高复材共固化3种。二次胶接即预先固化壁板的整体刚度，但传统加筋壁板筋条和蒙皮，再将二者通过结构胶膜制造多使用螺钉连接筋条结构与蒙二次胶接到一起的工艺方法，其工艺70航空制造技术·2017年第16期MouldingTechnologyforComposites复合材料成型技术流程繁琐、胶接质量难以保证且成本2r2−πr2试验过程与讨论w=2（1）较高，目前已很少采用。共固化即将d未固化蒙皮、未固化筋条通过结构胶J型加筋壁板的研制与生产是一式中，r为零件外

6、形的R区的半径；膜一次整体固化/胶接成型的工艺方项系统工作，本文主要从R区的精w为预浸料的宽度；d为预浸料的厚法，其具有工艺流程短、成本低、胶接确填充、筋条的外型模成型、框架式度。质量好的特点，但同时固化/胶接过插销垂直定位法、筋条共胶接组装、为了确保R区填充的质量，设计程控制难度极大、质量缺陷风险大，精确加工成型等方面开展研制攻关了芯材成型模具，将需要的预浸料按目前还不是主流选择。共胶接技术工作。照计算的宽度裁剪好，卷成棒状长条，可分为先固化蒙皮和先固化筋条两1转角R区的精确填充包裹胶膜，放入成型模具，合模后封装种

7、形式，即预先固化蒙皮，再将铺叠筋条的R区和蒙皮间会存在一真空袋并在热压罐内进行预定型。该预压好的未固化筋条组件通过结构个三角形间隙区域，必须要填充完方法通过对填充芯材进行预定型，获胶膜一体胶接到蒙皮上；或预先固化全，以保证零件无孔隙，确保力的传得所需理论外形，操作简便、制备的芯筋条，再将筋条通过一定加压方式放递，保证零件的力学性能。一般填充材结构稳定，如图4和图5所示。置于未固化蒙皮上，再与蒙皮一起胶物为与该零件使用相同的预浸料，成2J型筋条的外型模成型接固化。相比于其他两种成型方式，型后的填充物一般称为芯材，胶接组

8、将J型筋分解为一个Z型部分和共胶接方式流程较短、质量可控、工装时在芯材的外表面裹一层同牌号一个C型部分，分别铺叠再组合为完艺难度较低，是成型各类加筋壁板的的胶膜，确保芯材与壁板、筋条的粘整筋条的组件，其组合过程见图6。[8]主流选择。为了保证机体表面蒙接强度。在成型模具设置过程中，存在内皮的固化质量和强度，选择了先固化J型筋条的R区截面外形如图