一种复合材料试板的加工方法 一、技术领域
本发明涉及非金属材料的机械加工领域，具体是一种复合材料试板的加工方法。
二、背景技术
为了进一步验证材料性能，并提供设计及强度计算用材料性能数据，满足相关复合材料结构设计和适航对复合材料试验验证的要求，在进行正式图纸/数模设计之前，需要制作大量的验证试板，这些试板的尺寸公差通常要求在±0.02mm、平行度和垂直度通常要求控制在0.03mm以内，另外根据不同的测试项目，有些试板对位置度还有要求。
目前，高精度复合材料试板的加工通常采用两种方法：即普通机械加工和数控加工。普通机械加工法是在试板铺贴固化完成后，首先按照不同试板的具体尺寸进行粗下料，然后在普通铣床或磨床上进行精加工。此方法只能加工试板厚度为等厚度的试板类型，而且容易造成试板边缘分层。数控加工法是在试板铺贴固化完成后，首先使用抽真空/压板，将试板在数控机床上装卡，然后进行数控加工，最后再卸料，由钳工进行修整。因试板几何尺寸小，单个试板装卡困难，所以需要成组排料，并通过抽真空固定在工作台面上，铣切过程中为保证试板不窜动，要求真空不泄漏，这就要求试板不能被铣透，需留有0.5mm左右的余量待后续的钳工工序进行修整，但这会影响试板的加工精度，同时也容易造成试板边缘分层。此方法只能加工试板单面带加强片的试板类型。
这两种常规加工方法的缺点主要是：一、数控加工完后必须靠钳工进行修整，而此工序会影响试板的加工精度，产生较高的废品率；二、工人的劳动强度大、劳动效率低。
三、发明内容
为克服现有技术中存在的加工精度低、废品率高、工人的劳动强度大、劳动效率低的不足，本发明提出了一种复合材料试板的加工方法。
本发明采用的技术方案是：在试板的下表面或上、下表面铺贴可剥离的隔离层，然后在可剥隔离层上铺贴厚度为0.5mm～0.7mm的附加层。其中，在铺贴时，要求隔离层既能够与试板紧密贴合，又要在试板加工完后能够很容易地被剥离。进行数控加工前，先通过抽真空的方法将试板在数控机床上装夹，然后按照数控程序直接将试板的尺寸一次加工到位，最后卸料，达到解决边缘分层和孔边分层问题、保证试板精度的目的。
本发明针对不同的试板，采取不同的加工方法，具体过程分别是：
等厚度类型的试板
1.工装准备：模具表面清理并刷涂脱模剂；预浸料下料。
2.试板铺贴：在平板工装上铺贴附加层；在附加层上铺贴隔离层；在隔离层上铺贴试板，并按照常规方法制作真空袋。
3.试板固化：根据试板所选用材料的固化参数，在热压罐或烘箱中进行固化；脱模。
4.数控加工试板外形：铣切时要求带附加层的表面朝下，并且不能被铣透。
5.卸料，剥离附加层。
单面带加强片类型的试板
1.工装准备：模具表面清理并刷涂脱模剂；预浸料下料。
2.试板铺贴：在图3中，首先在平板工装上铺贴一层隔离层；接着在隔离层上铺贴试板；然后在试板上铺贴加强片；再在试板上和加强片上铺贴一层隔离层；最后在隔离层上铺贴垫板，并按照常规方法制作真空袋。
3.试板固化：按照试板所选用材料的固化参数在热压罐或烘箱中进行固化；固化结束后脱模并修整；隔离层保留在试板上。
4.铺贴附加层：在试板的靠模面上已铺贴有隔离层的一面铺贴附加层，并根据所使用附加层材料，按照常规方法制作真空袋。
5.附加层固化：按照附加层所选用材料的固化参数在热压罐或烘箱中进行固化。
6.数控加工试板外形：铣切时要求带附加层的表面朝下，并且不能被铣透。
7.卸料，剥离附加层和垫板。
双面带加强片类型的试板
1.工装准备：模具表面清理并刷涂脱模剂；预浸料下料。
2.试板铺贴：在图4中，在平板工装上铺贴垫板，并在垫板上铺贴一层隔离层，并要求隔离层延伸到加强片区；在延伸到加强片区的隔离层上铺贴加强片；在加强片和铺有隔离层的垫板上铺贴试板；在试板的另一面上铺贴加强片，在试板上和加强片上铺贴一层隔离层；在隔离层上铺贴垫板；按照常规方法制作真空袋。
3.试板固化：按照试板所选用材料的固化参数在热压罐或烘箱中进行固化；试板脱模并修整。
4.在垫板的靠模面一侧铺贴附加层；按照常规方法制作真空袋。
5.附加层固化：按照附加层所选用材料的固化参数在热压罐或室温或烘箱中进行固化；脱模。
6.数控加工试板外形：铣切时要求带附加层的表面朝下，并且不能被铣透。
7.卸料，剥离附加层和垫板。
本发明通过在试板的表面使用辅助附加层的方法，有效地解决高精度复合材料试板机械加工过程中的边缘分层和孔边分层问题，提高了加工精度，降低了废品率，提高了生产效率。
四、附图说明
图1是等厚度类型试板的单面辅助铺层图。
图2是等厚度类型试板的双面辅助铺层图。
图3是单面带加强片类型试板的辅助铺层图。
图4是双面带加强片类型试板的辅助铺层图。
图5是复合材料试板加工方法的流程图。图中：
1.试板 2.隔离层 3.加强片 4.附加层 5.垫板
五、具体实施方式
实施例一
本实施例是某机型整流罩层压板拉伸许用值试验件，材料选用中温固化的环氧玻璃预浸料MXB7701-7781。辅助材料为：脱模剂选用Frekote 700NC，隔离层选用Bleederlease B，附加层材料选用MXB7701-7781，透气材料选用AIRWEAVE N10，真空袋材料选用WRIGHTCAST 7400，密封胶带选用VAC-PAK SM5144。
本实施例是等厚度类型的试板，其加工过程是：
1.工装准备：清理平板模具表面，并刷涂脱模剂；按照排料尺寸对预浸料下料。
2.试板铺贴：图1所示，在平板工装上铺贴二层预浸料作为附加层4，然后再铺贴一层隔离层2，并在隔离层上按照试验件图纸要求铺贴试板1，并按照常规方法制作真空袋。
3.试板1固化：按照试板的固化参数在热压罐中固化试板；脱模。
4.数控加工试板1外形：将试板1装夹在数控机床上，并使带附加层4的表面朝下；数控加工试板外形，铣切时要求距离平台面0.5mm～0.7mm。
5.卸料，剥离附加层4。
实施例二
本实施例是某机型整流罩层压板开孔后拉伸许用值试验件，材料选用中温固化的环氧玻璃预浸料MXB7701-7781。辅助材料为：脱模剂选用Frekote 700NC，隔离层选用Bleeder lease B，附加层材料选用MXB7701-7781，透气材料选用AIRWEAVE N10，真空袋材料选用WRIGHTCAST 7400，密封胶带选用VAC-PAK SM5144。
本实施例是等厚度类型的试板，其加工过程是：
1.工装准备：清理平板模具表面，并刷涂脱模剂；按照排料尺寸对预浸料下料。
2.试板1铺贴：图2所示，在平板工装上铺贴二层预浸料作为附加层4，然后再铺贴一层隔离层2，并在隔离层上按照试验件图纸要求铺贴试板1；在试板1上铺贴一层隔离层2，然后再铺贴二层预浸料作为附加层4。按照常规方法制作真空袋。
3.试板1固化：按照试板1的固化参数在热压罐中固化试板1；脱模。
4.数控加工试板1外形：将试板装夹在数控机床上，并使带附加层4的表面朝下；数控加工试板1的外形并钻孔，铣切时要求距离平台面0.5mm～0.7mm。
5.卸料，剥离附加层4。
实施例三
本实施例是某机型连接件许用值试验件，材料选用高温温固化的环氧预浸碳带CYCOM 970/T300 12K NT(CCF)，加强片材料选用高温温固化的环氧预浸碳布CYCOM 970/T300 3K UT(TY)。辅助材料为：脱模剂选用Frekote 700NC，隔离层选用Bleeder lease B，垫板材料选用CYCOM 970/T300 3K UT(TY)；附加层材料选用MXB7701-7781，透气材料选用AIRWEAVE N10，真空袋材料选用WRIGHTCAST7400，密封胶带选用VAC-PAK SM5144。
本实施例是单面带加强片类型地试板，其加工过程是：
1.工装准备：清理平板模具表面，并刷涂脱模剂；按照排料尺寸对预浸料下料。
2.试板铺贴：图3所示，在平板工装上铺贴一层隔离层2，并在隔离层2上按照试验件图纸要求铺贴试板1和加强片3；在试板1和加强片3上铺贴一层隔离层2；在隔离层2上按照试验件图纸要求铺贴预浸料作为垫板5。按照常规方法制作真空袋。
3.试板1固化：按照试板1和加强片3的固化参数在热压罐中固化试板1和加强片3。脱模，保留隔离层2。
4.铺贴附加层4：在试板1和加强片3靠模面的隔离层2上铺贴二层预浸料作为附加层4。按照常规方法制作真空袋。
5.附加层4固化：按照附加层4的固化参数在烘箱中固化附加层4。
6.数控加工试板1外形：将试板1和加强片3装夹在数控机床上，并使带附加层的表面朝下；数控加工试板外形，铣切时要求距离平台面0.5mm～0.7mm。
7.卸料，剥离附加层4和垫板5。
实施例四
本实施例是某机型平板压缩许用值试验件，材料选用高温温固化的环氧预浸碳带CYCOM 970/T300 12K NT(CCF)，加强片材料选用高温温固化的环氧预浸碳布CYCOM 970/T300 3K UT(TY)。辅助材料为：脱模剂选用Frekote 700NC，隔离层选用Bleeder lease B，垫板5选用玻璃布板3240，并用胶膜FM73粘接，附加层4选用EW290玻璃布浸A0-3环氧胶，透气材料选用AIRWEAVE N10，真空袋材料选用WRIGHTCAST 7400，密封胶带选用VAC-PAK SM5144，双面胶带选用AIRHOLD1CBS。
本实施例是双面带加强片类型的试板，其加工过程是：
1.工装准备：清理平板模具表面，并刷涂脱模剂；按照排料尺寸对预浸料下料，并按照所需垫板5的尺寸切割玻璃布板。
2.试板1和加强片3的铺贴：图4所示，在平板工装上按照试验件图纸要求铺贴试板1和加强片3；在铺贴试板1时，先铺单面加强片3；在试板1和加强片3上铺贴一层隔离层2；用切割好的垫板5将加强片3和试板1之间垫平，垫板5和隔离层2之间用不带载体的双面胶带固定；将上述铺层翻转180°后，按照图4所示，铺贴另一面的加强片3，并在试板1和加强片3上再铺贴一层隔离层2；用切割好的垫板5将加强片3和试板1之间垫平，垫板3和隔离层2之间用不带载体的双面胶带固定。按照常规方法制作真空袋。
3.试板1和加强片3的固化：按照试板1和加强片3的固化参数在热压罐中固化。脱模，取下垫板5，保留隔离层2。用上述切割好的垫板5将上下表面的加强片3和试板1之间垫平；垫板5和隔离层2之间铺放一层胶膜。按照常规方法制作真空袋，并按照胶膜的固化参数在烘箱中固化。
4.在垫板5的靠模面一侧铺贴附加层4：在试板靠模面一侧用湿法铺贴二层浸环氧胶的玻璃布作为附加层4，并在室温下晾置至不粘手时继续进行以下工序。按照常规方法制作真空袋。
5.附加层4固化：按照环氧胶的固化参数在室温下固化附加层4；脱模。
6.数控加工试板1外形：将试板1在装夹数控机床上，并要求带附加层4的表面朝下；数控加工试板外形，铣切时要求距离平台面0.5mm～0.7mm。
7.卸料，剥离附加层4和垫板5。