航空复合材料构件精确制造技术探讨及应用.pdf

《航空复合材料构件精确制造技术探讨及应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、RESEARCH研究论文航空复合材料构件精确制造技术探讨及应用何凯，李成龙，龚志红，袁醅(航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司，成都610092)【摘要】随着军用航空器对作战效能比和民用航空器对燃油经济性要求的不断提升，以碳纤维增强树脂基复合材料为代表的轻量化高性能材料得以在航空器上广泛应用。国内外许多专家、学者对树脂基复合材料构件制造过程进行了大量的研究。复合材料成型工装制造时，应减少支撑块，并使用Invar钢制造的成型工装来提高复合材料构件的制造精度。在复合材料构件成型时，过低的固化压力会造成复合材料构件内部缺陷，低

2、的升温速率和降温速率能够减少温度梯度对复合材料构件变形的影响。通过对工装补偿和优化成型工艺参数来实现盆形零件的精确制造。关键词：航空器；碳纤维复合材料；精确制造；盆形零件DevelopmentandApplicationofPrecisionManufacturingTechnologyofCompositeinAviationFieldHEKai，LIChenglong，GONGZhihong，YUANZhe(AVICChengduAircraftIndustrial(Group)Co．，Ltd．，Chengdu61009

3、2，China)【ABSTRACT】Withthedevelopmentofcombatefficiencyratioofmilitaryaircraftandfueleconomyofcivilaircraft，car-bonfiberreinforcedpolymercompositeswithlowdensityandhighstrengtharewidelyusedinaircraft．Compositesmold-ingtoolingshouldbereducedintheuseofsupportblocks，an

4、dtheuseofInvarsteelmanufacturingtoolingimprovesthemanufacturingaccuracyofcompositecomponents．Lowcuringpressureduringformingthecompositemembercancauseinternaldefectsinthecompositemember．Lowheatingrateandcoolingratecanreducetheinfluenceoftemperaturegradi—entonthedefo

5、rmationofthecompositemember．Bowl—shapedpansarepreciselymanufacturedbycompensatingtoolingandmoldingoptimizationofprocessparameters．Keywords：Aircraft；Compositematerial；Precisionmanufacturing；Bowl-shapedpartDoI：10．16080巧．issnl67l一833x．2017．09．101由于复合材料优异的耐疲劳性能和高比强度、高比

6、模量，复合材料已经成为航空结构材料的主流，其用量已经突破了结构重量的50％[11。航空复合材料构件分为层压结构、夹芯结构和整体结构，如图1所示。主要用于飞机机身壁板、机翼和舵面，如垂尾、副翼等结构。因为高分子材料固有的分子量分布、时温等效性和应力松弛特性，复合材料构件的厚度尺寸公差一般为厚度尺寸的5％～8％，复合材料构件固化变形大【2】，有的到达10mm以上。军用航空器的外形公差一般为0．5～1．2ram，民机航空器的外形公差一般为1．5-2．0ITlmI31。因飞机结构隐身、高速度、燃油经济性及高公差值的要求，对复合材料构

7、件的制造精度提出了更高的要求，如厚度公差不超过4％，外形公差不超过0．5ram，型面阶差不超过0．1mm。过三维编织成型的增强窗口图1B787复合材料机身壁板Fig．1CompositematerialfuselagepanelofB7872017年第9期·航空制造技术101研究论文传统的复合材料构件制造精度已经无法满足当今飞行器的高要求，如何提高复合材料构件的厚度及外形轮廓的制造精度，已经成为近10年来国内外航空复合材料构件制造行业的研究重点。1复合材料构件工装的精确控制复合材料构件成型时，构件与成型工装一并在热压罐或固化

8、炉中固化成型，因此零件的气动外形、几何尺寸完全受制于复合材料构件的成型工装。虽然复合材料构件成型工装在设计上和制造上完全满足复合材料构件的气动外形及几何尺寸要求，但是成型工装与复合材料构件热传导系数以及热膨胀差异引起复合材料构件层合板内部产生温度分布梯度及应力梯度14J，直接影响到复合材料