基于多点可重构模具的复合材料曲面热压成型方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种基于多点可重构模具的复合材料曲面热压成型方法，涉及复合材料及其制品加工成型技术，属于机械工程领域。
【背景技术】
[0002]复合材料现主要应用于航空、航天和国防等尖端技术领域。以航空领域为例，美国最先进的第四代战斗机上复合材料用量为24% -36%、直升机达46%，而欧洲战斗机的复合材料用量高达40%。在民用飞机领域，目前已投入商业运营、最先进的机型A380的复合材料用量已达到28%，波音787飞机使用了 50%的复合材料，而即将面世的A350飞机的复合材料用量将进一步刷新纪录，约52%。今后一个相当长的历史时期里，复合材料将继续保持自己在这些战略领域“最富研宄潜力的结构材料的地位”，并带动整个工业，特别是高铁、汽车等工业技术的进步。因此，掌握复合材料曲面的成型方法，对于促进我国航空、航天、国防、高铁、汽车等工业技术的快速发展具有实际意义。现今，普遍使用的复合材料曲面热压罐成型，存在“成型工序复杂、温度和压力响应迟缓、加压与加热的安全性差、设备成本高”等问题，较难适应高性能、低成本复合材料曲面成形技术发展的趋势。为解决以上问题，发明人发明了一种基于多点可重构模具的复合材料曲面热压成型方法，此方面工作未见报道。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种基于多点可重构模具的复合材料曲面热压成型方法，其目的在于解决普遍使用的复合材料曲面热压罐成型存在的“成型工序复杂、温度和压力响应迟缓、加压与加热的安全性差、设备成本高”等问题，完善复合材料曲面成形理论并实现技术创新，促进我国航空、航天、国防、高铁、汽车等工业技术的快速发展。
[0004]本发明实现的技术效果表明，要求保护的“基于多点可重构模具的复合材料曲面热压成型方法”，能够通过复合材料一步连续成形、分步成形、复合材料曲面件与预浸料共固结连接、多个复合材料曲面件多点热压连接，以及复合材料曲面件与金属曲面件胶合连接等工艺，实现复杂结构的复合材料曲面件与零件的绿色制造。
[0005]本发明的上述目的与技术效果是这样实现的，结合【附图说明】如下:
[0006]一种基于多点可重构模具的复合材料曲面热压成型方法，包括使复合材料渐进地一步连续成形或者间接地分步成形为曲面件方式，所述渐进地一步连续成形包括以下步骤:
[0007]首先，将多点可重构模具6调平，在模具上面依次铺放有压痕抑制垫5、脱模布4和复合材料薄板3，并在铺放复合材料薄板3上方通过安装在成形室外壁8上的夹钳7固定橡胶软膜2，从而与成形室外壁8形成密闭箱体；
[0008]所述模具型面为连续变换的多点可重构模具型面，所述压痕抑制垫5为抑制多点可重构模具6不连续冲头产生凹痕，所述脱模布4为防止复合材料薄板3与压痕抑制垫5粘连；
[0009]然后，启动位于橡胶软膜2上方的加热装置1，对橡胶软膜2与成形室外壁8形成的密闭箱体进行加热，根据成形曲率时刻变更多点可重构模具的型面；
[0010]与此同时启动真空泵，对橡胶软膜2与成形室外壁8形成的密闭箱体进行抽真空；
[0011]最后，基于密闭腔体内外压强差，在真空气压载荷作用下实现复合材料薄板3曲面与多点可重构模具6型面的贴模。
[0012]在复合材料薄板3 —步连续成形过程中，所述加热装置I采用直接热传导法、封闭箱热风枪加热法或者红外辐射加热法；加热头左右和前后移动，从而保证复合材料薄板3均匀受热。
[0013]所述直接热传导法，在橡胶软膜2上方安装的加热装置上覆盖隔热的橡胶片防止加热过程的热量散失；
[0014]所述封闭箱热风枪加热法，加热装置I采用热风喷嘴，加热的热风喷嘴与复合材料放在与外界隔热的箱体中进行热对流加热；
[0015]红外辐射加热法，加热装置I采用电灯泡，将复合材料薄板3和电灯泡置于内壁反光的箱体内，通过电灯泡的红外辐射对复合材料进行加热。
[0016]所述橡胶软膜2材质包括耐高温的氟硅橡胶或热加硫型固态有机硅橡胶材料；
[0017]所述压痕抑制垫5材质包括聚氨酯或弹簧钢。
[0018]基于多点可重构模具6的复合材料曲面热压成型方法，包括使复合材料渐进地一步连续成形或者间接地分步成形为曲面件的步骤；所述的复合材料为板厚小于2.5毫米的薄板，在其成形过程中不间断地变换多点可重构模具6型面，从而渐进地一步连续成形出复合材料薄板3曲面。
[0019]所述的复合材料为板厚大于2.5毫米的厚板，在其成形过程中首先将组成厚板的复合材料分解为多层复合材料曲面片9并分别预成形，然后将成形出的多层复合材料曲面片9多点热压固结，从而完成复合材料中厚板复杂曲面的分步成形。
[0020]所述成形的复合材料曲面件11可以与预浸料10共固结连接，从而制造出复杂结构的曲面件。
[0021]所述成形的两个或多个复合材料曲面件11，可以通过多点热压连接，从而制造出结构完整而复杂的复合材料制件。
[0022]所述成形的复合材料曲面件11可以与金属曲面件12胶合连接，从而制造出结构完整而复杂的复合材料层合板制件。
【附图说明】
[0023]图la-c是复合材料薄板曲面一步连续成形方法示意图，其中:
[0024]图1a是复合材料薄板铺放示意图；
[0025]图1b是复合材料薄板曲面成形中间过程示意图；
[0026]图1c是复合材料薄板曲面成形结束状态示意图。
[0027]图2a_b是复合材料中厚板复杂曲面分布成形方法示意图，其中:
[0028]图2a是复合材料中厚板铺放示意图；
[0029]图2b是复合材料中厚板曲面成形结束状态示意图。
[0030]图3a_b是复合材料曲面件与预浸料共固结连接方法示意图，其中:
[0031]图3a是复合材料曲面件与预浸料共固结连接铺放示意图；
[0032]图3b是复合材料曲面件与预浸料共固结连接结束状态示意图。
[0033]图4a_b是复合材料曲面件多点热压连接方法示意图，其中:
[0034]图4a是复合材料曲面件多点热压连接铺放示意图；
[0035]图4b是复合材料曲面件多点热压连接结束状态示意图。
[0036]图5a_b是复合材料曲面件与金属曲面件胶合连接方法示意图，其中:
[0037]图5a是复合材料曲面件与金属曲面件胶合连接铺放示意图；
[0038]图5b是复合材料曲面件与金属曲面件胶合连接结束状态示意图。
[0039]其中:1、加热装置，2、橡胶软膜，3、复合材料薄板，4、脱模布，5、压痕抑制垫，6、多点可重构模具，7、夹钳，8、成形室外壁，9、复合材料曲面片，10、预浸料，11、复合材料曲面件，12、金属曲面件
【具体实施方式】
[0040]以下结合附图所示实施例进一部说明本发明的具体内容及其实施方式。
[0041]本发明的