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CN105128361B - 一种碳纤维复合材料飞行器生产工艺 - Google Patents

一种碳纤维复合材料飞行器生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合材料飞行器生产工艺，其步骤包括：产品图纸确认；根据图纸设计乳胶气袋内胆和EPS芯轴；飞行器制作模和EPS芯轴制作模的设计与制造；制作EPS芯轴和乳胶气袋内胆；准备成型物料；按排叠表裁剪碳纱织布；在乳胶气袋内胆表面预先卷制飞行器的形状；将乳胶气袋内胆放入到飞行器成型模中，合模并送至炉台上加热，同时通过充气口为乳胶气袋内胆内部提供风压，产品成型后送至冷却，最后开模并取出成型飞行器；修边裁切；将其他无法一体成型的部件粘固在飞行器上；飞行器表面打磨补土。本发明利用乳胶气袋内胆内充入高压气体施压，挤压成型，能够得到外壳内壁有台阶的碳纤维复合材料飞行器成品。

Description

一种碳纤维复合材料飞行器生产工艺
技术领域
本发明属于碳纤维复合材料飞行器成型技术领域，具体涉及一种风压成型的碳纤维复合材料飞行器生产工艺。
背景技术
常规的壁厚均匀、内壁无台阶、倒扣的碳纤维复合材料飞行器一般可通过模压成型或尼龙气袋气压成型工艺成型。模压成型工艺即利用成型炉台给模具加压、加热，并通过模具给待成型产品加压、加热实现产品的成型，其包括图纸确认、模具设计与制造、备料、裁纱、预型、成型、修边裁切加工、胶合、精细补土和涂装等加工步骤，然而该模压成型工艺不适合生产壁厚不均和内壁有台阶或倒扣的产品，利用该模压成型工艺生产的碳纤维复合材料飞行器其模具设计复杂、成本高，甚至存在无法生产出上述的碳纤维复合材料飞行器的可能。另一成型工艺即尼龙气袋气压成型工艺利用成型炉台给模具加压、加热，高压气体通过气嘴进入尼龙气袋并从产品内腔对产品施加压力，同时成型炉台对模具进行加热，实现产品成型，其加工步骤与模压成型工艺基本一致，其与模压成型工艺区别主要在卷料预型阶段增加穿风管步骤，即将风管预先放入产品内腔，然而上述尼龙气袋气压成型工艺也无法生产风压成型的碳纤维复合材料飞行器。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述现有的两种成型工艺无法生产外壳内壁带有台阶、内壁倒扣的碳纤维复合材料飞行器的技术问题，提供一种碳纤维复合材料飞行器生产工艺，采用风压成型工艺，保证成型产品强度、加工精度和生产效率。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种碳纤维复合材料飞行器生产工艺，包括：步骤一，图纸确认，根据产品图纸进行工艺分析，评估图纸各部位是否适合工艺生产；
步骤二，设计乳胶气袋内胆和EPS芯轴，在图纸外型尺寸基础上单边内缩确定乳胶气袋内胆外形，在乳胶气袋内胆外形基础上再内缩确定EPS芯轴外形；
步骤三，模具设计与制造，根据图纸制造飞行器成型模，再根据EPS芯轴外形制造EPS芯轴制作模；
步骤四，制作乳胶气袋内胆，先通过EPS芯轴制作模成型制造EPS芯轴，将EPS芯轴浸泡在按比例取用的乳胶液体中，之后放入烤箱中烘烤，重复浸泡和烘烤多次，最后检验乳胶气袋内胆是否漏气；
步骤五，备料，准备成型生产所需的物料；
步骤六，裁纱，按排叠表将碳纱织布裁剪成需要的角度及长宽规格；
步骤七，预型，在乳胶气袋内胆表面包裹一层耐高温保鲜膜，然后按要求使用碳纱织布预先卷制飞行器的形状；
步骤八，成型，将卷制好碳纱织布的乳胶气袋内胆放入飞行器成型模模腔中，合模并送至炉台上加热，同时通过乳胶气袋内胆上的充气口为其内部提供风压，待产品成型后送至冷却，最后开模取出成型飞行器；
步骤九，修边裁切，将飞行器修边、裁切成所需要的尺寸，并开好孔位；
步骤十，胶合，通过粘着剂将其它无法一体成型的部件粘固在飞行器上；
步骤十一，精细补土，对飞行器表面进行打磨补土处理。
进一步地，还包括步骤十二，涂装，即按要求对飞行器表面进行烤漆和贴标签处理。
进一步地，在步骤二中，所述乳胶气袋内胆单边内缩尺寸为飞行器壁厚的1.5倍。
进一步地，在步骤二中，所述EPS芯轴外形是在乳胶气袋内胆的基础上内缩1.5mm。
进一步地，在步骤三中，所述飞行器成型模采用45钢模。
进一步地，在步骤六中，所述排叠表的碳纱织布角度分为0度、±45度或±90度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：在现有模压成型工艺基础上增加乳胶内胆设计制作工序，利用乳胶气袋内胆内充入高压气体施压，挤压模腔内的碳纱织布，成型后待模具冷却，乳胶气袋内胆受冷收缩，取出乳胶气袋内胆，得到外壳内壁有台阶的碳纤维复合材料飞行器成品。本发明克服现有模压成型工艺和尼龙气袋气压成型工艺的不足，且具有生产效率高、成型产品强度高和外观优良、加工尺寸精确等优点。
附图说明
图1为本发明的生产工艺流程图；
图2为本发明的乳胶气袋内胆内外结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。
请参见图1，本发明较佳实施例设计的一种碳纤维复合材料飞行器生产工艺，依次包括图纸确认、设计乳胶气袋内胆和EPS芯轴、模具设计与制造、制作乳胶气袋内胆、备料、裁纱、预型、成型、修边裁切、胶合、精细补土和涂装工艺步骤，具体工艺步骤如下：
步骤一，图纸确认。根据产品图纸进行工艺分析，评估产品图纸各部位是否适合工艺生产，如圆角、尺寸、各部位强度和形状等，若有不合适工艺生产部位则修改产品图纸。
步骤二，设计乳胶气袋内胆和EPS芯轴。请参见图2，图纸确认后，在上述产品图纸外型尺寸基础上单边内缩，内缩尺寸视飞行器1的壁厚而定，具体乳胶气袋内胆2的单边内缩尺寸为飞行器1壁厚的1.5倍，定好乳胶气袋内胆2的外形尺寸后，再确定设于乳胶气袋内胆2内的EPS芯轴3的外形，EPS芯轴3的外形为在乳胶气袋内胆2的基础上内缩1.5mm。EPS为聚苯乙烯泡沫材料，因EPS芯轴在成型时会内缩成很小的体积，容易取出，因此可使其他材料内胆无法设计成型的飞行器结构，都使用乳胶气袋内胆。
步骤三，模具设计与制造。根据产品图纸制造飞行器成型模，再根据上步骤中的EPS芯轴3的外形来制造EPS芯轴制作模，飞行器成型模优选采用45钢模，由于本发明中选用乳胶气袋内胆，因此飞行器成型模上不需要设计避免内胆臌胀的锁模螺丝，减少繁杂的锁螺丝工作，操作更简单、轻松。
步骤四，制作乳胶气袋内胆。先通过EPS芯轴制作模制造一个EPS芯轴3；按比例取用乳胶液体，置于池槽内，搅拌均匀，将EPS芯轴3放置在乳胶液体中浸泡2小时，随后将EPS芯轴3取出，放入低温烤箱中进行烘烤2小时，温度为75℃，再将烤箱温度调至120℃进行烘烤，时长为2小时，重复操作浸泡和烘烤步骤三次，最后再检验乳胶气袋内胆是否漏气。
步骤五，备料。按照飞行器产品标准书的规定，准备成型生产所需的物料。
步骤六，裁纱。按照相应的排叠表将碳纱织布裁剪成需要的角度及长宽规格。排叠表用于设计碳纱织布的排列叠加顺序，排叠碳纱织布的角度可分为0度、±45度或±90度等。
步骤七，预型。在步骤四中得到的乳胶气袋内胆2表面包裹一层耐180℃高温的保鲜膜，然后按照排叠表的要求预先卷制飞行器的形状，厚度也需要符合要求。由于采用乳胶气袋内胆，因此碳纱织布的设计会更具有连续性，增加飞行器强度。
步骤八，成型。将步骤七中卷制好碳纱织布的乳胶气袋内胆放入到飞行器成型模的模腔中，合模并将模具送至成型炉台的热压台炉板上加热，使EPS芯轴3受热内缩，同时通过乳胶气袋内胆2上的充气口4为其内部提供12kg/cm2的风压，使得碳纤织布更加紧密增加产品强度，待模具内部温度达到150℃后继续加热成型15分钟，然后将飞行器成型模送至冷却炉台冷却，开模并取出成型飞行器。
步骤九，修边裁切。将成型好的碳纤维复合材料飞行器修边、裁切成所需要的尺寸，按图纸要求开好所有的孔位。
步骤十，胶合。通过粘着剂将其它无法一体成型的部件胶粘固定在飞行器上。
步骤十一，精细补土。对步骤十中的飞行器表面进行打磨补土处理，使飞行器外观整洁。
步骤十二，涂装。按实际要求对飞行器表面进行烤漆和贴标签等处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种碳纤维复合材料飞行器生产工艺，其特征在于，包括：
步骤一，图纸确认，根据产品图纸进行工艺分析，评估图纸各部位是否适合工艺生产；
步骤二，设计乳胶气袋内胆和EPS芯轴，在图纸外型尺寸基础上单边内缩确定乳胶气袋内胆外形，在乳胶气袋内胆外形基础上再内缩确定EPS芯轴外形；
步骤三，模具设计与制造，根据图纸制造飞行器成型模，再根据EPS芯轴外形制造EPS芯轴制作模；
步骤四，制作乳胶气袋内胆，先通过EPS芯轴制作模成型EPS芯轴，按比例取用乳胶液体，置于池槽内，搅拌均匀，将EPS芯轴放置在乳胶液体中浸泡2小时，随后将EPS芯轴取出，放入低温烤箱中进行烘烤2小时，温度为75℃，再将烤箱温度调至120℃进行烘烤，时长为2小时，重复浸泡和烘烤多次，最后检验乳胶气袋内胆是否漏气；
步骤五，备料，准备成型生产所需的物料；
步骤六，裁纱，按排叠表将碳纱织布裁剪成需要的角度及长宽规格；
步骤七，预型，在乳胶气袋内胆表面包裹一层耐高温保鲜膜，然后按要求使用碳纱织布预先卷制飞行器的形状；
步骤八，成型，将卷制好碳纱织布的乳胶气袋内胆放入飞行器成型模模腔中，合模并送至炉台上加热，同时通过乳胶气袋内胆上的充气口为其内部提供风压，待产品成型后送至冷却，最后开模取出成型飞行器；
步骤九，修边裁切，将飞行器修边、裁切成所需要的尺寸，并开好孔位；
步骤十，胶合，通过粘着剂将其它无法一体成型的部件粘固在飞行器上；
步骤十一，精细补土，对飞行器表面进行打磨补土处理。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料飞行器生产工艺，其特征在于，还包括步骤十二，涂装，即按要求对飞行器表面进行烤漆和贴标签处理。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料飞行器生产工艺，其特征在于，在步骤二中，所述乳胶气袋内胆单边内缩尺寸为飞行器壁厚的1.5倍。
4.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料飞行器生产工艺，其特征在于，在步骤二中，所述EPS芯轴外形是在乳胶气袋内胆的基础上内缩1.5mm。
5.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料飞行器生产工艺，其特征在于，在步骤三中，所述飞行器成型模采用45钢模。
6.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料飞行器生产工艺，其特征在于，在步骤六中，所述排叠表的碳纱织布角度分为0度、±45度或±90度。
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