本發(fā)明屬于飛機方向舵、方向舵調(diào)整片修復，具體涉及一種中空復合材料蒙皮成型系統(tǒng)及方法。
背景技術：
1、某型飛機升降舵調(diào)整片、方向舵調(diào)整片為復合材料結構件，且升降舵調(diào)整片、方向舵調(diào)整片為3d氈結構，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。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種中空復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氈蒙皮結構的飛機調(diào)整片的成型，在滿足調(diào)整片性能結構的同時，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)上述的技術特征，本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種中空復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待成型的中空復合材料預制體；中空復合材料預制體的上表面鋪設有脫模布，脫模布的上表面鋪設有導流網(wǎng)，導流網(wǎng)的上表面鋪設有真空袋；真空袋與蒙皮成型模具之間設置密封膠條，并將整個中空復合材料預制體進行密封；真空袋的內(nèi)部并位于中空復合材料預制體的一端設置有進膠管，進膠管通過第一連通管與儲膠桶相連，真空袋的內(nèi)部并位于中空復合材料預制體的另一端設置有抽氣管，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構根據(jù)所需要成型的3d氈蒙皮制件外形結構確定。
4、所述中空復合材料預制體為三維編織中空復合材料，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，預先在蒙皮成型模具的上表面和中空復合材料預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構形式，且安裝有真空表。
8、所述抽氣管和蒙皮成型模具之間設置有透氣氈。
9、所述樹脂收集器上設置有用于真空壓力的壓力閥門。
10、一種中空復合材料蒙皮成型方法，所述成型方法采用所述中空復合材料蒙皮成型系統(tǒng)來實現(xiàn)，包括以下步驟：
11、s1，工裝準備：
12、根據(jù)所需要成型的3d氈蒙皮制件外形結構制作相應的蒙皮成型模具，并準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尺寸的三維編織中空復合材料，進而形成中空復合材料預制體；
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合材料預制體進行定位，再鋪放脫模布和導流網(wǎng)；
17、s4，制袋：
18、根據(jù)中空復合材料預制體和蒙皮成型模具的尺寸，裁剪制作相應的真空袋，并保證真空袋能夠覆蓋整個中空復合材料預制體，在蒙皮成型模具上布置相應的進膠管和抽氣管，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)三維編織中空復合材料的成型性能要求，配置相應的環(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合材料預制體，并流經(jīng)中空復合材料預制體，進而對其進行浸潤，此時中空復合材料預制體將通過毛細作用直立擴張，以形成3d氈結構；
23、待整個中空復合材料預制體浸潤完成之后，保壓一段時間；
24、s7，卸真空：
25、待中空復合材料預制體內(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)，進而使得中空復合材料預制體徹底展開，以形成3d氈結構；
26、s8，固化：
27、待浸膠成型完成之后，取出3d氈結構，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、所述固化過程中預先采用試驗和數(shù)值模擬結合的方法確定3d氈結構固化過程關鍵參數(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)境要求和設備要求；依據(jù)技術要求和工藝過程，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氈復合材料料蒙皮研制成功可應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不僅可用于3d氈復合材料的成型，還可用于纖維復合材料結構以及纖維夾層結構成型，同時該技術經(jīng)過改進還可以應用于飛機復合材料的修理，提高修理質(zhì)量。
1.一種中空復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）的頂部鋪設待成型的中空復合材料預制體（11）；中空復合材料預制體（11）的上表面鋪設有脫模布（10），脫模布（10）的上表面鋪設有導流網(wǎng)（9），導流網(wǎng)（9）的上表面鋪設有真空袋（8）；真空袋（8）與蒙皮成型模具（6）之間設置密封膠條（4），并將整個中空復合材料預制體（11）進行密封；真空袋（8）的內(nèi)部并位于中空復合材料預制體（11）的一端設置有進膠管（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)部并位于中空復合材料預制體（11）的另一端設置有抽氣管（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)權利要求1所述一種中空復合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述蒙皮成型模具（6）的上表面外形結構根據(jù)所需要成型的3d氈蒙皮制件外形結構確定。
3.根據(jù)權利要求1所述一種中空復合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述中空復合材料預制體（11）為三維編織中空復合材料，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)權利要求1所述一種中空復合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：成型之前，預先在蒙皮成型模具（6）的上表面和中空復合材料預制體（11）之間涂刷脫模劑，進而形成脫模劑層（5）。
5.根據(jù)權利要求1所述一種中空復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)權利要求1所述一種中空復合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述樹脂收集器（16）采用封閉桶體結構形式，且安裝有真空表（15）。
7.根據(jù)權利要求1所述一種中空復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）之間設置有透氣氈（13）。
8.根據(jù)權利要求1所述一種中空復合材料蒙皮成型系統(tǒng)，其特征在于：所述樹脂收集器（16）上設置有用于真空壓力的壓力閥門。
9.一種中空復合材料蒙皮成型方法，其特征在于，所述成型方法采用權利要求1-8任意一項所述中空復合材料蒙皮成型系統(tǒng)來實現(xiàn)，包括以下步驟：
10.根據(jù)權利要求9所述一種中空復合材料蒙皮成型方法，其特征在于，所述固化過程中預先采用試驗和數(shù)值模擬結合的方法確定3d氈結構固化過程關鍵參數(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)境要求和設備要求；依據(jù)技術要求和工藝過程，制定檢驗工藝。