碳纤维面板铝蜂窝夹层结构具有可设计性强、结构效率高、制造工艺成熟等特点。在现代航空航天等高科技领域得到了广泛应用。但随着运载火箭运载能力的提升，火箭各部段尺寸逐渐增大，结构逐渐复杂，提高了产品成型难度。本文对大尺寸碳纤维面板铝蜂窝夹层结构筒形件成型工艺进行介绍。

　　蜂窝夹层结构的直径在3米左右、高1米，并且对制品的表面质量及尺寸精度有一定要求。产品模具尺寸较大，考虑到模具加工周期、成本以及使用过程中的吊装、搬运的便捷和安全性，模具材质将选用容易加工和质轻的铝材。铝质模具不利之处在于热膨冷缩对制品的尺寸有一定的影响，在模具设计之时充分地考虑了碳纤维复合材料和铝质模具的热胀系数的差异对产品尺寸的影响。

　　碳纤维复合材料面板蜂窝夹层结构制件，常用工艺方案为面板固化与胶接共固化的成型工艺，由于受蜂窝芯材限制，面板成型压力不能太高并且分布不均，容易造成面板存在较多的缺陷，树脂的流动性不易控制，流胶过多将造成面板贫胶，流胶过少将导致面板与芯材的弱连接，并且对产品尺寸的控制也较差。大尺寸蜂窝夹层筒形件将采用先制备碳环氧内外面板，再与蜂窝夹芯、上下金属框进行胶接组装整体固化的工艺方法，此工艺方法能有效地对各工序进行控制，最终保证产品质量。

　　将制备好的碳纤维预浸料按照面板设计要求，裁剪成合适的尺寸和正确的角度。按照设计要求进行产品铺层后，对产品包覆隔离、吸胶。按工艺要求，经真袋热压罐讲行固化成型。经工艺控制后的内、外面板厚度满足产品的要求，本产品设计要求面板厚度为0.8mm，经工艺控制后的面板厚度实际测量值为：0.80~0.87mm。同时为了避免固化成型后由于纤维角度偏差引起的翘曲、变形，在下料和铺层过程中严格控制纤维角度的准确性。

　　蜂窝高度尺寸由数控加工成型保证。蜂窝夹芯采用拉伸机拉开，确保芯格规整。采用蜂芯下料样板将蜂窝夹芯裁剪成合适的尺寸规格，用砸下料机在铝蜂窝夹芯对应的位置砸出蜂窝下陷，下陷的深度由定位块的高度保证。上、下金属框，碳环氧内外面板与铝蜂窝夹芯组装共固化成型工艺由于复合材料与金属热胀系数的不匹配，固化过程中热应力的释放不均，容易造成连接位置的偏离，引起组件连接部位的脱粘以及局部变形，因此内外面面板采取分瓣的方式，在组装过程中对各分瓣间的间隙进行控制，保证间隙均匀且间隙大小适当，以防止相邻面板相互干扰，避免加压过程中的压力传递受阻。

　　本产品所用上、下金属框结构断面为“F”形，质软易变形的铝蜂窝夹芯需要直接插接到“F”形金属框的深窄槽处。铝质金属框直径尺寸较大，极容易变形，直接影响制品最终的外形尺寸，在组装过程中首先采用定位装置对上、下端框进行定位。按内面板-铝蜂窝夹芯-外面板的工序进行组装，组装过程中对内、外面板间的间隙进行调整。并且解决了竖直状态蜂窝夹芯发泡胶的填充以及蜂窝夹芯与“F”形上、下金属端框的插接的工艺难点。针对结构胶的特性确定胶接工艺，上、下金属框-碳环氧内、外面板-蜂窝夹芯采用真空袋整体共固化成型。

　　通过质量检验，产品外观光洁，无凹陷、突起现象。产品经超声波无损检测未检出缺陷，产品胶接无脱粘现象，力学性能符合要求。产品高度以及上、下端框圆度均满足设计要求，铝质模具设计时对热膨胀量的修正满足产品的要求，组装过程中金属端框的定位能满足产品上、下端框同轴度的要求。

　　阅读延伸：《太阳翼碳纤维网格面板的低温热膨胀研究》