CN114801214A

CN114801214A - 航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺以及组件结构

Info

Publication number: CN114801214A
Application number: CN202210499198.7A
Authority: CN
Inventors: 宋术刚; 冯北平; 崔超; 金典; 沈周; 张纪成; 宋丹
Original assignee: Jiangsu Hengmingda Aviation Equipment Co ltd
Current assignee: Jiangsu Hengmingda Aviation Equipment Co ltd
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2042-05-09
Also published as: CN114801214B

Abstract

本发明公开了一种航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺以及组件结构，胶接成型工艺为：S1：将前缘垫块、主梁、后墙和后缘垫块与主接头和翼尖组装形成骨架；S2：用发泡胶形成泡沫芯填充到骨架内腔中；S3：将骨架与前缘整流罩和蒙皮采用热压机模压成型工艺进行胶接，形成组合封闭结构件。本发明提供一种航空复合材料结构组件二次铰接成型工艺以及组件结构能快速的生产出符合要求的航空复合材料结构组件。

Description

航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺以及组件结构

技术领域

本发明涉及航空复合材料结构组件领域。

背景技术

在生产航空复合材料结构组件时，需要对生产的零件进行特殊的处理，其中需要对金属件按照特定的方式进行清洗，并且清洗后还需要对金属件烘干处理，在特定温度下进行干燥，以及后续的静置降温处理，以确保胶膜贴附到金属件上时能具有良好的紧密性，避免产生气泡，影响装配后的结构组件的使用。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺以及组件结构能快速的生产出符合要求的航空复合材料结构组件。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺，胶接成型工艺为：

S1：将前缘垫块、主梁、后墙和后缘垫块与主接头和翼尖组装形成骨架；

S2：用发泡胶形成泡沫芯填充到骨架内腔中；

S3：将骨架与前缘整流罩和蒙皮采用热压机模压成型工艺进行胶接，形成组合封闭结构件。

进一步的，对S1中的骨架进行骨架胶接，在骨架胶接前对主接头、翼尖、前缘垫块、主梁、后墙和后缘垫块使用压缩空气进行表面除尘处理；再对需要胶接的区域用丙酮进行清洗。

进一步的，配制骨架胶接的粘结胶，将A组分加热至45-60℃进行软化，然后按照配比与B组分进行配比混合，并搅拌均匀；配比为A：B＝100：12.5；将配制好的粘结胶涂抹在胶接区域，之后等待粘结胶固化成型。

进一步的，S2中将发泡胶从冷库中取出后，在室温内放置解冻，然后将发泡胶填入骨架内腔中，之后将骨架装入模具内。

进一步的，将装有骨架的模具送入压床内施加压力至合模状态；在进行固化时，设定压床压力，温度为175±5℃，需保持恒温恒压状态，时间为2-2.5小时。

进一步的，S3中在进行蒙皮处理时，需先将前缘垫块、主梁上的脱模布撕去，然后使用汽油或丙酮对所有装配件进行清洗；并且将上蒙皮、下蒙皮和前缘整流罩与骨架进行预装配协调修配，上蒙皮和下蒙皮修配时在蒙皮的前缘后缘零件边缘处至少预留 2-3mm余量，而蒙皮与主接头配合时，需要预留2-3mm配合间隙。

进一步的，在组装骨架前需要使用干燥设备对若干的金属件进行烘干处理；通过干燥设备内的烘干架带动金属件上下螺旋运动，并且烘干架带动金属件持续摆动晃动。

进一步的，在进行骨架胶接前需要利用限定结构对骨架进行定位和夹紧；所述限定结构的抵紧组环绕骨架设置，并且所述抵紧组的抵触端抵紧于骨架底部，同时所述抵紧组顶部的压贴结构按压于骨架侧壁，进而对骨架进行限定。

有益效果：本发明能快速的对需要装配的金属件进行有效的烘干，提高胶膜贴附的紧密性；包括但不限于以下有益效果：

1)滑动盘相应的通过凸块和弹性囊体带动支撑网架以及支撑网架上的金属件上下螺旋运动，促使金属件能全方面的与烘干室内热气相接触，进而能快速的对金属件进行烘干处理；

2)固定块侧壁上贴合盘相应的运动压贴凹骨架底部侧壁上，对骨架底部进行限定；而压贴触手相应的摆动，利用贴合盘压贴到骨架侧壁上，对骨架顶部进行限定，由于柔性杆为柔性结构，进而压贴触手能相适应的贴附到骨架侧壁上，进行紧密的压贴限定。

附图说明

附图1为胶接成型工艺步骤图；

附图2为组件二次胶接成型工艺流程图；

附图3为烘干设备结构图；

附图4为烘干架结构图；

附图5为限定结构图；

附图6为连接条结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1-6：航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺，胶接成型工艺为：

S2：用发泡胶形成泡沫芯填充到骨架内腔中；

在进行骨架组装前需要对主接头进行定位，根据规范要求，以主接头作为定位基准进行侧面的检测，如果主接头定位不准，其与侧面的相对位置尺寸必会偏差，从而不能满足设计状态及后续使用要求。

金属件表面处理时效及表面质量：金属件按标准进行磷酸阳极化表面处理完，规定的环境内凉置2～3小时后，胶接区域需要在8h内贴J-47A(0.06mm)胶膜做表面保护，保护时间不超过5天，在骨架发泡前将J-47A(0.06mm)胶膜去除，采用高温压敏胶带替换J-47A(0.06mm)胶膜，对后续组装时的胶接区域进行覆盖保护，胶接过程应在规定的时间内完成后续胶膜铺叠，超过规定时间，金属件不允许使用；

如果在J-47A胶膜的保护时间内，不能完成金属件胶接，则金属件需要密封包装，重新进行磷酸阳极化表面处理。

生产准备

准备合格的前缘垫块、主梁、后墙、上蒙皮、下蒙皮、后缘垫块、前缘整流罩等复合材料零件，并将以上零件的生产记录(生产流程卡)合并于装配指令，流程卡所标示的流水号和批次号记录于指令中。

骨架预装配：

a)利用金属件的空位将主接头、翼尖按数模位置进行定位固定；

b)将前缘垫块、主梁、后墙、后缘垫块按数模进行预装配，各零件按照边缘线进行定位；

c)利用定位销、定位块、活块进行定位固定并检查有无异常现象，符合要求后将组装完成的复材骨架进行拆除；

d)有套合关系的零件表面允许打磨，但打磨量不能超过单面厚度8％。复材零件与金属件组装时，若发生干涉，允许敲修金属件，经修锉后的金属件非胶接表面应该涂抹H01-101H清漆，组装时若垫块类零件与金属件不平齐，允许打磨垫块复材件；

e)金属件表面处理：将主接头、翼尖进行磷酸阳极化表面处理；注：表面处理后用真空袋或是隔离膜进行包装以备下道工序使用，放置胶接面受到污染。严禁在金属件搬运和存储过程中出现碰伤现象。

金属件烘干：将主接头、翼尖表面处理后再55～65°的环境下烘干1～1.5小时；金属件烘干后，要求将金属件放置在温度22～30°，相对湿度30～65％的净化间内放置1～1.5小时后，在金属件上铺贴0.06mm厚度的J-47A胶膜进行保护。铺贴胶膜时，揭去胶膜的一层隔离纸，将带有另一层隔离纸的胶膜从金属的胶接面一端起始铺贴，铺贴时需要压紧，避免产生气泡，铺贴完后施压将多余的空气排除使胶膜贴实，要求金属件烘干至胶膜铺贴结束的操作时间不超过8小时。

对S1中的骨架进行骨架胶接：

a)将主接头、翼尖、前缘垫块、主梁、后墙、后缘垫块使用压缩空气对零件表面进行除尘，然后参照数模中的复材林间需要胶接的区域用丙酮进行清洗，胶接区域用毛刷清洗3边，每次间隔5分钟以上，最后一次会发15分钟以上后零件才可以使用，并记录在生产记录中；

b)将J-81树脂从冷库中取出后，如果A组分呈粘稠状态，允许将A组分家人至 45-60℃左右进行软化，最适为50℃；以备和B组分配制使用，在使用前查验树脂有效期，超期不得使用；配制粘结胶J-81：配比为A:B＝100:12.5；将A组分加热至50℃左右进行软化，按照配比称取A、B组分，混合后搅拌均匀，涂抹时应根据零件间的配合间隙填满胶粘剂为宜，胶粘剂活性期在15～30℃时为3小时；

c)将主接头、翼尖、主梁、后墙参照数模中零件需要胶接的区域涂抹J-81胶，在成型模上进行胶接组装，组装过程中始终使用定位销、定位活块进行定位固定。前缘垫块与后缘垫块放在模具的相应位置，用J-47A胶膜贴在金属件与复材件的接触面上；

d)组装间隙δ＞0.3mm时(包括所有结构下陷所产生的间隙)可以用J-81来消除；组装间隙δ＜0.3mm时，允许强迫装配，轻压能够消除的间隙可以不加垫；J-81胶粘剂固化成型：J-81在室温25～30℃固化24小时以上。

骨架修整与检查：

a)复材骨架胶接固化后，在零件边缘将固化后多余的J-81胶清理干净，各零组件的边缘不允许有胶瘤存在；

b)胶接完成的骨架上零件外形检验架进行检查个零件位置的准确性。40％翼弦之前卡板参考间隙4.1～4.9mm，40％翼弦之后卡板参考间隙4.0～5.0mm，如果复材骨架外形不符合参考数据的要求，需要将骨架重新胶接；

c)在金属件不胶接的区域贴脱模布、压敏胶带进行表面保护；主梁、后墙表面贴一层带胶脱模布对表面进行保护。

发泡胶成型：

a)S2中发泡胶为J-121发泡胶；将J-121发泡胶从冷库中取出，室温放置解冻6 小时以上，待其回复至室温且包装上不再有水汽凝结后，才能打开密封包装。在使用前检查是否在有效期内并记录于生产记录内，过期不得使用。去除δ0.06mm厚度J-47A 胶膜；

b)参照数模在模腔内填入J-121发泡胶；参考用量：前缘垫块处158±15.8Kg；主梁与后墙间451±45.1Kg；后墙与后缘垫块49±4.9Kg；注：参考用量不作为检验依据，可以根据实际情况增减发泡胶用量。

c)检查设备是否满足使用要求和安全操作规程；将模具送入压床施加压力至合模为准，并从侧面检查模具是否有明显的错位现象；在进行固化时，设定压床压力为300T，温度为175±5℃，需保持恒温恒压状态，时间为2-2.5小时。

蒙皮与骨架预装配：

a)将前缘垫块、主梁上的脱模布撕去；

b)将所有需要装配的零件使用汽油或丙酮进行清洗，至少清洗4遍，每次间隔15分钟以上，并填写在生产记录内；

c)将上蒙皮、下蒙皮、前缘整流罩与骨架进行预装配协调修配，上下蒙皮修配时在蒙皮的前缘后缘零件边缘处至少留2～3mm余量；蒙皮与主接头配合时，需要预留2～3mm配合间隙，最好为2mm。

铺贴胶膜：

a)清理干净上下模表面，保证脱模布平整。使用砂纸将金属件胶接面打磨粗糙后，用丙酮清洗并晾干；贴胶膜前，检查蒙皮、骨架贴胶膜面是否有多余物；

b)在上下蒙皮的胶接面上铺放J-47A胶膜，根据配合情况可适当增加胶膜厚度，层数不能大于2层。然后和骨架进行组装，在组装蒙皮的过程中注意蒙皮与骨架根部的平齐，使用压敏胶带进行周边固定。将组装完成的复材放在工作台上，不可竖立放置，防止复材内铺贴的胶膜脱落，影响胶接质量；将蒙皮盖于骨架上之前，目视检查即将封闭的零件内部及铺贴的胶膜上是否有多余物。

组装固化

a)清理模具工作型面并在工作型面上涂刷脱模剂，挥发至少15分钟以上才可以进行下道工序；

b)在蒙皮和金属主接头对接面中间放1mm垫片；

c)检查模具中有无多余物，并将组装好的复材放入成型模中。注意蒙皮与骨架之间的递层阶差配合，组装完成以后再蒙皮与骨架用压敏胶带进行固定，然后合上成型模的上模，将成型模放入压床上准备开始加温成型。检查成型设备及***是否满足使用要求，确认无误后可升温固化；

d)以接触压试压，升温速率1～3℃升温至75±5℃时，加压至合模为准，继续升温至130±5℃，保温保压3小时，以≤2℃/min的速率降温，随炉保压冷却至60℃一下，卸压启模。

在组装骨架前需要使用干燥设备5对若干的金属件进行烘干处理；通过干燥设备5内的烘干架6带动金属件上下螺旋运动，并且烘干架6带动金属件持续摆动晃动。所述干燥设备5包括烘干室51；所述烘干室51内设置有烘干架6；所述烘干室51底部设置有进气口511；所述烘干室51顶部敞开设置有开口52；所述开口52上相适应设置有可封闭烘干室51的开关门53；所述开关门53一侧铰接于烘干室51设置；烘干室热气由下而上经过烘干架后从开口流出，而热气流过时能对烘干架上的金属件进行烘干干燥；便于金属件满足后续生产工艺，促使胶膜贴附更紧密。

所述进气口511一端连通于外界的弹性腔管54；所述弹性腔管54远离进气口511一端连接于吹风加热器的出风端；所述烘干室51底部内壁中环向开设有导气管512；所述进气口511另一端与导气管512连通；所述导气管512通过若干排气管513连通于烘干室51底部内；若干所述排气管513处于烘干架6下方；先将金属件通过开口52放置到烘干架6上，然后通过进气口511向烘干室51内进气，待烘干室51内温度达到设定温度时，通过开关门53封闭于开口52，然后所述烘干架6带动金属件在烘干室51内上下螺旋运动。先对烘干室内通入热气，然后热气从开口排出，热气通过烘干室内时，能对烘干室进行加热，当烘干室内温度达到要求温度时，就能关闭开关门，进而烘干室内温度就保持在要求温度范围内，进而能对金属件进行烘干以及加热；具有保持恒温恒压的作用，利于对金属件进行有效的烘干干燥处理。

所述烘干架6包括运动杆61；所述烘干室51底部驱动装置与运动杆61底端驱动连接；所述运动杆61顶端固设有放置架体62；所述运动杆61带动放置架体62上下螺旋运动；所述放置架体62包括滑动盘621；所述滑动盘621侧壁贴合于烘干室51内壁滑动设置；所述滑动盘521上贯穿开设有若干通气孔622；所述滑动盘621上固设有若干凸块623；若干所述凸块623顶部设置有横条625；若干所述横条625相互交错拼合设置形成支撑网架63；支撑网架周边与烘干室内壁存在间距；所述横条625与凸块623 之间夹设有弹性囊体624；所述弹性囊体624呈半圆形，且所述横条625底部与弹性囊体624顶部固定连接；所述滑动盘621通过凸块623和弹性囊体624带动支撑网架63 运动，且所述弹性囊体624带动支撑网架63持续晃动；驱动装置去哦那个运动杆带动滑动盘运动，而滑动盘相应的通过凸块和弹性囊体带动支撑网架以及支撑网架上的金属件上下螺旋运动，促使金属件能全方面的与烘干室内热气相接触，进而能快速的对金属件进行烘干处理，而在弹性囊体带动支撑网架运动时，由于弹性囊体的弹性作用，那么弹性囊体自身将会左右摆动，进而引起支撑网架相应的晃动，金属件相应的嵌在支撑网架镂空的部分，而在支撑网架晃动的过程中，支撑网架与金属件之间就会相应的产生间隙，而热气就能从产生的间隙之间流通，从而金属件表面能全面的与热气接触，提高烘干的效果。

所述烘干室51顶部侧壁环向设置有调节空腔7；所述烘干室51内壁对应调节空腔7的部分为弹性层71；所述调节空腔7通过气管与吹风加热器的出气端连通；所述弹性层71顶部和底部侧壁通过弹性牵引线72与调节空腔7内壁固定连接；若干所述弹性牵引线72环向间距设置；所述调节空腔7膨胀时，所述弹性层71向烘干室51内凸进，且所述弹性层71截面呈锥型。当调节空腔膨胀时，弹性层相应凸进到烘干室内，挤压烘干室内气体，热气相应的被挤压反向流动到弹性腔管内，而弹性腔管膨胀，而调节空腔收缩时，弹性腔管内气体又流动到烘干室内；这样气体能上下快速流动穿过于烘干架，进而气体的流动能对金属件进行吹拂，提高烘干效率。

在进行骨架胶接前需要利用限定结构1对骨架进行定位和夹紧；所述限定结构1的抵紧组2环绕骨架设置，并且所述抵紧组2的抵触端抵紧于骨架底部，同时所述抵紧组 2顶部的压贴结构3按压于骨架侧壁，进而对骨架进行限定。所述限定结构1包括抵紧组2；若干所述抵紧组2可相互独立或拼接为一体；所述抵紧组2包括弧型块21；所述弧型块21顶部中部设置压贴结构3；若干所述弧型块21可首尾拼接为环状结构4；所述环状结构4相应的环绕于骨架设置，且若干所述压贴结构3压贴端相应的压贴于骨架侧壁上，对骨架进行限定；环状结构环绕于骨架设置，而压贴结构相应的对骨架进行压贴限定，进而能利用环状结构的环形设计来对骨架进行定位，并且利用压贴结构来压紧骨架，进而能对固件进行限定，提高定位的准确性。

所述弧型块21两端中部边缘开设有活动槽22；相邻的所述弧型块21之间设置有连接条23，且所述连接条23两端分别嵌入相邻的活动槽22内；所述连接条23一端与对应一侧的活动槽22铰接设置，所述连接条23另一端为拼接端231；若干所述弧型块21 环向分布时，所述拼接端231相应的卡嵌入对应一侧的活动槽22内；若干所述弧型块 21通过若干连接条23首尾拼接形成环状结构4；连接条的拼接端嵌入到活动槽内，进而能将相邻的弧型块拼接在一起，进而若干弧型块能相应的环绕形成环状结构，起到定位的作用，配合压贴结构对骨架进行限定。

所述拼接端231中部贯穿设置有限位杆232，所述限位杆232与拼接端231为十字交叉形；对应所述拼接端231的活动槽22边缘开设有嵌入口221；外力作用所述限位杆 232相应的嵌入嵌入口221内；所述限位杆232为磁性结构，且所述限位杆232与嵌入口221内的磁性块相互吸引设置。通过拼接端上的限位杆卡嵌到活动槽侧壁上的嵌入口内，进而起到对连接条限位的作用，并且限位杆与磁性块相吸引设置，能有效避免拼接端脱离出活动槽。

所述压贴结构3包括固定块31；所述固定块31嵌设于弧型块21中部；所述固定块31一侧壁上设置有贴合盘32；所述贴合盘32一侧朝向于环状结构4中心设置；所述固定块31侧壁上伸缩装置驱动端与贴合盘32另一侧驱动连接；若干所述贴合盘32相应运动压贴于骨架顶部；所述固定块31顶部设置有柔性杆33；所述固定块31顶部驱动装置与柔性杆33底端驱动连接；所述柔性杆33另一端远离固定块31向上延伸设置；所述柔性杆33侧壁间距设置有若干贴合盘32；若干所述贴合盘32沿柔性杆33延伸方向并排排列设置，形成压贴触手34，所述压贴触手34上的贴合盘32远离柔性杆33一侧相应贴合于骨架侧壁上，且所述压贴触手34相适应于骨架凹凸侧壁弯曲设置；若干所述压贴触手34相互靠近挤压限定于骨架。固定块侧壁上贴合盘相应的运动压贴凹骨架底部侧壁上，对骨架底部进行限定；而压贴触手相应的摆动，利用贴合盘压贴到骨架侧壁上，对骨架顶部进行限定，由于柔性杆为柔性结构，进而压贴触手能相适应的贴附到骨架侧壁上，进行紧密的压贴限定。

上述为本发明的优选实施例，并不用来限制于本发明，对于本技术领域的普通技术人员而言，可以在不脱离本发明上述原理的情况下，对本发明做出若干改进和转变，这些改进和转变也同样视为本发明的保护范围。

Claims

1.航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺，其特征在于，胶接成型工艺为：

S2：用发泡胶形成泡沫芯填充到骨架内腔中；

2.根据权利要求1所述的航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺，其特征在于：对S1中的骨架进行骨架胶接，在骨架胶接前对主接头、翼尖、前缘垫块、主梁、后墙和后缘垫块使用压缩空气进行表面除尘处理；再对需要胶接的区域用丙酮进行清洗。

3.根据权利要求2所述的航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺，其特征在于：配制骨架胶接的粘结胶，将A组分加热至45-60℃进行软化，然后按照配比与B组分进行配比混合，并搅拌均匀；配比为A：B＝100：12.5；将配制好的粘结胶涂抹在胶接区域，之后等待粘结胶固化成型。

4.根据权利要求3所述的航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺，其特征在于：S2中将发泡胶从冷库中取出后，在室温内放置解冻，然后将发泡胶填入骨架内腔中，之后将骨架装入模具内。

5.根据权利要求4所述的航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺，其特征在于：将装有骨架的模具送入压床内施加压力至合模状态；在进行固化时，设定压床压力，温度为175±5℃，需保持恒温恒压状态，时间为2-2.5小时。

6.根据权利要求5所述的航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺，其特征在于：S3中在进行蒙皮处理时，需先将前缘垫块、主梁上的脱模布撕去，然后使用汽油或丙酮对所有装配件进行清洗；并且将上蒙皮、下蒙皮和前缘整流罩与骨架进行预装配协调修配，上蒙皮和下蒙皮修配时在蒙皮的前缘后缘零件边缘处至少预留2-3mm余量，而蒙皮与主接头配合时，需要预留2-3mm配合间隙。

7.根据权利要求6所述的航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺的组件结构，其特征在于：在组装骨架前需要使用干燥设备(5)对若干的金属件进行烘干处理；通过干燥设备(5)内的烘干架(6)带动金属件上下螺旋运动，并且烘干架(6)带动金属件持续摆动晃动。

8.根据权利要求6所述的航空复合材料结构组件二次胶接成型工艺的组件结构，其特征在于：在进行骨架胶接前需要利用限定结构(1)对骨架进行定位和夹紧；所述限定结构(1)的抵紧组(2)环绕骨架设置，并且所述抵紧组(2)的抵触端抵紧于骨架底部，同时所述抵紧组(2)顶部的压贴结构(3)按压于骨架侧壁，进而对骨架进行限定。