一種厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型技術(shù)，具體涉及一種厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，本發(fā)明所指的復(fù)合材料盒體作為承力結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面用于裝配，外表面用于航空部件的板板膠接，內(nèi)外型面精度直接影響后期部件的內(nèi)部質(zhì)量。
[0003]復(fù)合材料承力盒體為了保證內(nèi)部質(zhì)量以及設(shè)計強度，一般采用熱壓罐方法成型。大部分熱壓罐成型方法，采用的是單面貼模，貼模面型面精度決定于模具精度，可以達到土
0.1mm以上;非貼模面的成型精度則主要決定于預(yù)浸料的鋪貼精度，并且隨著預(yù)浸料的壓厚變化發(fā)生改變，一般預(yù)浸料的壓厚在±10%的公差范圍內(nèi)。對于厚度大于2mm的厚鋪層復(fù)合材料盒體，非貼膜面外形精度很難保證。另外對于單面貼模的熱壓罐成型方法，如果復(fù)合材料盒體為變厚度鋪層，非貼膜面的型面精度受過渡區(qū)的鋪貼位置精度影響較大。
[0004]總之熱壓罐單面貼模的成型工藝不能滿足成型要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0005]本發(fā)明的目的是:提供一種能夠保證厚鋪層復(fù)合材料盒體內(nèi)外表面成型精度，保證盒體內(nèi)部質(zhì)量，滿足盒體承力需求的成型方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具，其包括盒體底部陰模1、盒體側(cè)壁傳壓塊2、脫模板3、盒體側(cè)壁陰模4、陽模5、底板6。陽模5在底板6上采用銷釘定位，并由螺栓固定，用于制作厚鋪層復(fù)合材料盒體的預(yù)浸料在陽模5上鋪貼，盒體底部陰模I通過銷釘與底板6連接定位并壓制在盒體零件7外部，盒體側(cè)壁傳壓塊2、盒體側(cè)壁陰模4并排設(shè)置在盒體底部陰模I與盒體零件7之間，采用型面定位配合對盒體零件7的預(yù)浸料側(cè)壁進行壓制，脫模板3設(shè)置在底板6上并位于盒體底部陰模1、盒體側(cè)壁傳壓塊2、盒體側(cè)壁陰模4及盒體零件7底部。
[0007]盒體底部陰模I與盒體側(cè)壁傳壓塊2相接觸的型面為向陽模傾斜的斜面。
[0008]盒體底部陰模I與盒體側(cè)壁傳壓塊2相接觸的型面為向陽模傾斜的弧面。
[0009]基于所述的厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具的成型方法，其在陽模5上將復(fù)合材料的盒體預(yù)浸料鋪層逐層鋪貼，每兩到三層預(yù)浸料鋪層進行抽真空預(yù)壓實，并經(jīng)過若干次抽真空預(yù)壓實直至預(yù)浸料與模具完全貼合后;再經(jīng)過三次以上壓機預(yù)壓，開模補料修整過程熱壓成型。
[0010]所述的厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型方法，其具體過程如下:
[0011]I):將陽模5及底板6采用銷釘及螺栓定位固定連接，將脫模板3套入陽模5，放到底板6上；
[0012]2):在陽模5上將復(fù)合材料盒體預(yù)浸料鋪層按照鋪層順序逐層鋪貼，完成兩到三層預(yù)浸料鋪貼后，將脫模板3、陽模5、底板6完全包裹在真空袋中，對鋪層預(yù)浸料抽真空預(yù)壓實，并在完成全部預(yù)浸料鋪層后加熱預(yù)壓實，直至預(yù)浸料與模具完全貼合；
[0013]3):將盒體側(cè)壁陰模4、盒體側(cè)壁傳壓塊2、盒體底部陰模I依次安裝在底板6上，將整套模具帶盒體放到壓機平板上，加熱后合模，對鋪層預(yù)浸料進行預(yù)壓；
[0014]4):拆開模具清理預(yù)浸料流膠、對盒體表面沒有壓實的位置補充預(yù)浸料；
[0015]5):重復(fù)步驟2)及3)三到四次，直至基本無預(yù)浸料流膠，預(yù)浸料完全壓實，盒體底部陰模I與脫模板3之間基本無間隙；
[0016]6):壓機熱壓固化；
[0017]7):開模后采用脫模板3將盒體從陽模5上的脫出。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)效果是:本發(fā)明針對復(fù)合材料盒體的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計了陰陽對模成型模具，設(shè)計的陰陽對模成型模具可以實現(xiàn)復(fù)合材料盒體熱壓機成型，盒體內(nèi)外表面型面準確；同時采用一定的成型步驟可以實現(xiàn)熱壓機對模成型，通過一定的工藝步驟控制，即可以保證內(nèi)外表面的成型精度，也可以保證制件內(nèi)部質(zhì)量，滿足承力需求，能夠滿足承力盒體零件膠接在航空部件中的要求。模具設(shè)計思路清晰，成型步驟簡單易行，制件成品率在90%以上。
【附圖說明】
[0019]圖1是復(fù)合材料盒體的外形示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型方法流程圖，
[0022]其中，1-盒體底部陰模、2-盒體側(cè)壁傳壓塊、3-脫模板、4-盒體側(cè)壁陰模、5-陽模、6-底板、7-盒體零件。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0024]如圖2所示，本發(fā)明厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具包括盒體底部陰模1、盒體側(cè)壁傳壓塊2、脫模板3、盒體側(cè)壁陰模4、陽模5、底板6。陽模5在底板6上采用銷釘定位，并由螺栓固定，用于制作厚鋪層復(fù)合材料盒體的預(yù)浸料在陽模5上鋪貼，盒體底部陰模I通過銷釘與底板6連接定位并壓制在盒體零件7外部，以保證與盒體底部陰模I配合的盒體側(cè)壁傳壓塊2、盒體側(cè)壁陰模4與陽模5的相對位置，從而保證盒體的型面準確性。
[0025]盒體側(cè)壁傳壓塊2、盒體側(cè)壁陰模4并排設(shè)置在盒體底部陰模I與盒體零件7之間，采用型面定位配合對盒體零件7的預(yù)浸料側(cè)壁進行壓制，盒體底部陰模I與盒體側(cè)壁陰模4之間的分模面可以根據(jù)實際情況定在盒體的不同位置，本應(yīng)用分模面在盒體底部的外表面。
[0026]脫模板3設(shè)置在底板6上并位于盒體底部陰模1、盒體側(cè)壁傳壓塊2、盒體側(cè)壁陰模4及盒體零件7底部，用于將制件從陽模2上脫出。
[0027]盒體側(cè)壁傳壓塊5與盒體底部陰模I相接觸的型面為向陽模傾斜的斜面或弧面，以實現(xiàn)上下壓力轉(zhuǎn)換成側(cè)壓實施在盒體側(cè)壁上。
[0028]基于所述的厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具的成型方法，其在陽模5上將復(fù)合材料的盒體預(yù)浸料鋪層逐層鋪貼，每兩到三層預(yù)浸料鋪層進行抽真空預(yù)壓實，并經(jīng)過若干次抽真空預(yù)壓實直至預(yù)浸料與模具完全貼合后;再經(jīng)過三次以上壓機預(yù)壓，開模補料修整過程熱壓成型。
[0029]所述的厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型方法，其具體過程如下:
[0030]I):清理清理所有模具，并將所有模具涂抹脫模劑2至3遍，將陽模5及底板6采用銷釘及螺栓定位固定連接，將脫模板3套入陽模5，放到底板6上；
[0031 ] 2):本實例中復(fù)合材料盒體側(cè)壁厚度變化從2.5mm到3.5mm。在陽模5上按照鋪層設(shè)計將復(fù)合材料盒體的整鋪層及變厚度鋪層逐層鋪貼。變厚度鋪層采用樣板定位方式確定鋪貼位置。為了保證預(yù)浸料與模具能夠完全貼合，鋪貼時采用了熨斗加熱，并且在完成兩到三層預(yù)浸料鋪貼后，將脫模板3、陽模5、底板6完全包裹在真空袋中，對鋪層預(yù)浸料抽真空預(yù)壓實，并在完成全部預(yù)浸料鋪層后加熱到80°C預(yù)壓實0.5小時。采用以上方法可以保證預(yù)浸料在盒體的底部與側(cè)壁連續(xù)，并且沒有皺褶。
[0032]3):在制件表面鋪貼一層隔離層，將盒體側(cè)壁陰模4、盒體側(cè)壁傳壓塊2、盒體底部陰模I依次安裝在底板6上，將整套模具帶盒體放到壓機平板上，加熱到預(yù)浸料的軟化溫度80°C后合模，對制件進行預(yù)壓；
[0033]3):拆開模具清理預(yù)浸料流膠、對復(fù)合材料盒體表面沒有壓實的位置補充預(yù)浸料，補充預(yù)浸料的區(qū)域主要有盒體底部與側(cè)壁的拐角區(qū)域，盒體側(cè)壁變厚度區(qū)域；
[0034]4):重復(fù)步驟2)及3)約三到四次，直至基本無預(yù)浸料流膠，預(yù)浸料能夠完全壓實，盒體底部陰模I與底板6之間間隙小于0.5_;
[0035]5):壓機熱壓，210°C固化5小時，以保證預(yù)浸料完全固化；
[0036]6):開模后采用螺紋頂出的方式，用脫模板3將盒體從陽模5上的脫出。
[0037]采用以上步驟可以保證復(fù)合材料盒體內(nèi)外形精度達到±0.1mm，內(nèi)部質(zhì)量完全滿足航空承力件的要求，可以實現(xiàn)設(shè)計的強度值，而且適用于各種輪廓的盒體形式。完成的復(fù)合材料盒體可以用于承力裝配零件裝配膠接在航空部件中。
【主權(quán)項】
1.一種厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具，其特征在于，包括盒體底部陰模(I)、盒體側(cè)壁傳壓塊(2)、脫模板(3)、盒體側(cè)壁陰模(4)、陽模(5)、底板(6)，陽模(5)在底板(6)上采用銷釘定位，并由螺栓固定，用于制作厚鋪層復(fù)合材料盒體的預(yù)浸料在陽模(5)上鋪貼，盒體底部陰模(I)通過銷釘與底板(6)連接定位并壓制在盒體零件(7)外部，盒體側(cè)壁傳壓塊(2)、盒體側(cè)壁陰模(4)并排設(shè)置在盒體底部陰模(I)與盒體零件(7)之間，采用型面定位配合對盒體零件(7)的預(yù)浸料側(cè)壁進行壓制，脫模板(3)設(shè)置在底板(6)上并位于盒體底部陰模(I)、盒體側(cè)壁傳壓塊(2)、盒體側(cè)壁陰模(4)及盒體零件(7)底部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具，其特征在于，盒體底部陰模(I)與盒體側(cè)壁傳壓塊(2)相接觸的型面為向陽模傾斜的斜面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具，其特征在于，盒體底部陰模(I)與盒體側(cè)壁傳壓塊(2)相接觸的型面為向陽模傾斜的弧面。4.基于權(quán)利要求2或3所述的厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具的成型方法，其特征在于，在陽模(5)上將復(fù)合材料的盒體預(yù)浸料鋪層逐層鋪貼，每兩到三層預(yù)浸料鋪層進行抽真空預(yù)壓實，并經(jīng)過若干次抽真空預(yù)壓實直至預(yù)浸料與模具完全貼合后;再經(jīng)過三次以上壓機預(yù)壓，開模補料修整過程熱壓成型。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型方法，其特征在于，具體過程如下: 1):將陽模(5)及底板(6)采用銷釘及螺栓定位固定連接，將脫模板(3)套入陽模(5)，放到底板(6)上； 2):在陽模(5)上將復(fù)合材料盒體預(yù)浸料鋪層按照鋪層順序逐層鋪貼，完成兩到三層預(yù)浸料鋪貼后，將脫模板(3)、陽模(5)、底板(6)完全包裹在真空袋中，對鋪層預(yù)浸料抽真空預(yù)壓實，并在完成全部預(yù)浸料鋪層后加熱預(yù)壓實，直至預(yù)浸料與模具完全貼合； 3):將盒體側(cè)壁陰模(4)、盒體側(cè)壁傳壓塊(2)、盒體底部陰模(I)依次安裝在底板(6)上，將整套模具帶盒體放到壓機平板上，加熱后合模，對鋪層預(yù)浸料進行預(yù)壓； 4):拆開模具清理預(yù)浸料流膠、對盒體表面沒有壓實的位置補充預(yù)浸料； 5):重復(fù)步驟2)及3)三到四次，直至基本無預(yù)浸料流膠，預(yù)浸料完全壓實，盒體底部陰模(I)與脫模板(3)之間基本無間隙； 6):壓機熱壓固化； 7):開模后采用脫模板(3)將盒體從陽模主體上的脫出。
【專利摘要】本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型技術(shù)，具體涉及一種復(fù)合材料盒體高精度成型模具及方法。本發(fā)明設(shè)計了一種厚鋪層復(fù)合材料盒體高精度成型模具，其包括盒體底部陰模(1)、盒體側(cè)壁傳壓塊(2)、脫模板(3)、盒體側(cè)壁陰模(4)、陽模(5)、底板(6)?；谒龅暮皲亴訌?fù)合材料盒體高精度成型模具，在陽模(5)上將復(fù)合材料的盒體預(yù)浸料鋪層逐層鋪貼，每兩到三層預(yù)浸料鋪層進行抽真空預(yù)壓實，并經(jīng)過若干次抽真空預(yù)壓實直至預(yù)浸料與模具完全貼合后；再經(jīng)過三次以上的壓機預(yù)壓，開模補料修整過程熱壓成型。采用本發(fā)明的模具及方法成型的復(fù)合材料盒體內(nèi)外形面精度可以達到±0.1mm以上，可以作為承力零件膠接在航空部件中，并且滿足后期裝配要求。
【IPC分類】B29C70/54, B29C70/34
【公開號】CN105500730
【申請?zhí)枴緾N201510983408
【發(fā)明人】溫磊, 孫健明, 蔡良元, 李志遠, 白樹城
【申請人】中航復(fù)合材料有限責任公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月24日