沈阳飞机工业集团有限公司 复合材料制造中心
摘要：本文对多翻遍限位的复合材料隔板制件成型工艺进行研究探索，在隔板类制件的制造过程中，如何使制件制造用工装进行设计优化、对制件的制造过程进行工艺完善是复合材料制件质量提高的关键点。在本文章中，工程技术人员通过优化可行、简便的工装设计，实现操作者对制件高效铺叠的同时提高了制件单产品合格率，该制件的工装设计方案及工艺成型方法可用于同类复合材料制件的制造方案优化。
关键词：多翻边限位复合材料；隔板；工装；
一、成型工艺及制造方案
1.1制造用材料
纤维树脂体系为碳纤维/环氧树脂织物预浸料，固化后单层厚度为0.23mm，由北京航空材料研究院研制。
1.2制造用设备
试验件固化成型采用规格为1.5mx4m的热压罐，最大成型压力1.0MPa，最高工作温度为250℃。
1.3制件前期制造方案及问题
制件在制造过程中采用两种制造成型方案，制件制造前期采用金属阴模工装，试验件制造工艺参见下图1。
金属阴模工装涂刷脱模剂→工装铺叠预浸料→封装固化→切割下料→无损检测
图1金属阳模成型多翻遍复合材料
制件按照上述方案进行制造后，存在以下几方面的问题：
1.制件铺叠难度较大，制件前段R角区域手工铺叠难度较大，使用工具铺叠该区域也易产生架桥等缺陷。2.制件经过超声无损检测后易产生缺陷，制件R角区域易出现空隙密集及分层的问题。
1.4制件制造工艺改进
1.4.1制件结构特点
该零件存在多翻边结构，制件翻边处一翻边端呈现收口形式，与之相连的边缘呈现敞口形式，且中部开口处边缘翻边处有凸台结构。如图1所示
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图1隔板制件结构图
1.4.2金属阴模成型工装
制件在制造前期采用金属阴模工装，由三部分组成，左右胎体和中间型芯。脱模时先将左右胎体分离，然后将零件从型芯取出，实现制件的脱模，如图2所示：
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图2 金属阴模工装结构形式
制件使用时存在制造过程中铺叠难度较大的问题，制件前段R角区域手工铺叠难度较大，使用辅助工具进行铺叠该区域预浸料，制件也易产生预浸料架桥等缺陷。同时，制件经过超声无损检测后显示，易产生无损检测缺陷，制件R角区域出现空隙密集及分层等问题。
1.4.3金属阳模成型工装
在产生无损检测缺陷后，分析制件的工装结构形式及成型工艺等方面的问题，为避免制件缺陷，制件需采用金属阳模工装进行铺叠成型，才可保证制件R角区域的质量。本零件结构中收口端决定脱模方向应沿前后方向，中间开口凸台决定了脱模方向应沿上下方向，两个方向互相干涉，因此，必须设计成分体式工装。脱模方向如图3所示：
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图3金属阳模成型制件时的脱模方向示意
为解决脱模矛盾点必须将收口处工装部分与中间凸台处工装部分分离。同时，为满足制件制造工艺过程要求，分体工装的各部分必须考虑加工、定位、连接、密合等问题，分体数量越多，单体工装尺寸越小，加工要求越高，同时需要的配合面越多，使连接数量、定位要求大大提高。
为解决脱模矛盾点可有以下两种思路，一是将工装分成大体前后两部分，直接将收口处与凸台处工装分离，如图4所示；二是将凸台处工装抽离，如图5所示。
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图4 金属阳模工装前后分体部分示意 图5金属阳模工装凸台区分体部分示意
图4金属工装分体方案中，需要加共四个平面和两个半圆面配合面，对加工精度要求较高。定位需要控制前后与上、下两个方向，这需要两个半模之间通过销子定位，并通过连接板将两个半模连接起来。
图5金属工装分体方案中，需要加工两个圆面配合面，相比于半圆加工难度更低。定位需要控制上、下方向与型芯旋转，上、下方向可通过连接板将两部分连接起来，周向可通过连接板限位。
相比之下，图5方案更具有优势。确定图5大致分体方向后，连接保证胎体和型芯固定，同时型芯周向有一定的限位，保证工艺要求。最终确定连接方式如图6所示。
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图6分体金属阳模工装示意
通过连接板、螺钉将型芯固定在胎体上，且连接板与型芯、胎体有一定间隙，满足工艺要求的同时减少了组合安装的难度。对于分体式工装必须考虑挡胶问题，挡胶槽与圆形胶条同时使用可避免制件在每次固化过程中出现树脂将分体处粘连。
二 结论
多翻遍收口结构制件通过工装设计的创新及改善，打破了传统工装的结构形式，对工装进行创新设计，该工装的使用，使制件的铺叠效率显著提高，制件的内部质量良好，现阶段，该分体金属工装已经过长期的使用，且仍能保证金属阳模工装的良好性能，证明该设计结构稳定、可靠，利于该类制件的长期稳定生产。