一种厚铺层复合材料盒体高精度成型模具及方法

文档序号:9739292阅读:468来源:国知局
一种厚铺层复合材料盒体高精度成型模具及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料成型技术,具体涉及一种厚铺层复合材料盒体高精度成型模具及方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示,本发明所指的复合材料盒体作为承力结构,其内表面用于装配,外表面用于航空部件的板板胶接,内外型面精度直接影响后期部件的内部质量。
[0003]复合材料承力盒体为了保证内部质量以及设计强度,一般采用热压罐方法成型。大部分热压罐成型方法,采用的是单面贴模,贴模面型面精度决定于模具精度,可以达到土
0.1mm以上;非贴模面的成型精度则主要决定于预浸料的铺贴精度,并且随着预浸料的压厚变化发生改变,一般预浸料的压厚在±10%的公差范围内。对于厚度大于2mm的厚铺层复合材料盒体,非贴膜面外形精度很难保证。另外对于单面贴模的热压罐成型方法,如果复合材料盒体为变厚度铺层,非贴膜面的型面精度受过渡区的铺贴位置精度影响较大。
[0004]总之热压罐单面贴模的成型工艺不能满足成型要求。

【发明内容】

:
[0005]本发明的目的是:提供一种能够保证厚铺层复合材料盒体内外表面成型精度,保证盒体内部质量,满足盒体承力需求的成型方法。
[0006]本发明的技术方案是:一种厚铺层复合材料盒体高精度成型模具,其包括盒体底部阴模1、盒体侧壁传压块2、脱模板3、盒体侧壁阴模4、阳模5、底板6。阳模5在底板6上采用销钉定位,并由螺栓固定,用于制作厚铺层复合材料盒体的预浸料在阳模5上铺贴,盒体底部阴模I通过销钉与底板6连接定位并压制在盒体零件7外部,盒体侧壁传压块2、盒体侧壁阴模4并排设置在盒体底部阴模I与盒体零件7之间,采用型面定位配合对盒体零件7的预浸料侧壁进行压制,脱模板3设置在底板6上并位于盒体底部阴模1、盒体侧壁传压块2、盒体侧壁阴模4及盒体零件7底部。
[0007]盒体底部阴模I与盒体侧壁传压块2相接触的型面为向阳模倾斜的斜面。
[0008]盒体底部阴模I与盒体侧壁传压块2相接触的型面为向阳模倾斜的弧面。
[0009]基于所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型模具的成型方法,其在阳模5上将复合材料的盒体预浸料铺层逐层铺贴,每两到三层预浸料铺层进行抽真空预压实,并经过若干次抽真空预压实直至预浸料与模具完全贴合后;再经过三次以上压机预压,开模补料修整过程热压成型。
[0010]所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型方法,其具体过程如下:
[0011]I):将阳模5及底板6采用销钉及螺栓定位固定连接,将脱模板3套入阳模5,放到底板6上;
[0012]2):在阳模5上将复合材料盒体预浸料铺层按照铺层顺序逐层铺贴,完成两到三层预浸料铺贴后,将脱模板3、阳模5、底板6完全包裹在真空袋中,对铺层预浸料抽真空预压实,并在完成全部预浸料铺层后加热预压实,直至预浸料与模具完全贴合;
[0013]3):将盒体侧壁阴模4、盒体侧壁传压块2、盒体底部阴模I依次安装在底板6上,将整套模具带盒体放到压机平板上,加热后合模,对铺层预浸料进行预压;
[0014]4):拆开模具清理预浸料流胶、对盒体表面没有压实的位置补充预浸料;
[0015]5):重复步骤2)及3)三到四次,直至基本无预浸料流胶,预浸料完全压实,盒体底部阴模I与脱模板3之间基本无间隙;
[0016]6):压机热压固化;
[0017]7):开模后采用脱模板3将盒体从阳模5上的脱出。
[0018]本发明的技术效果是:本发明针对复合材料盒体的结构形式设计了阴阳对模成型模具,设计的阴阳对模成型模具可以实现复合材料盒体热压机成型,盒体内外表面型面准确;同时采用一定的成型步骤可以实现热压机对模成型,通过一定的工艺步骤控制,即可以保证内外表面的成型精度,也可以保证制件内部质量,满足承力需求,能够满足承力盒体零件胶接在航空部件中的要求。模具设计思路清晰,成型步骤简单易行,制件成品率在90%以上。
【附图说明】
[0019]图1是复合材料盒体的外形示意图;
[0020]图2是本发明厚铺层复合材料盒体高精度成型模具结构示意图;
[0021 ]图3是本发明厚铺层复合材料盒体高精度成型方法流程图,
[0022]其中,1-盒体底部阴模、2-盒体侧壁传压块、3-脱模板、4-盒体侧壁阴模、5-阳模、6-底板、7-盒体零件。
【具体实施方式】
[0023]下面通过实施例对本发明做进一步说明:
[0024]如图2所示,本发明厚铺层复合材料盒体高精度成型模具包括盒体底部阴模1、盒体侧壁传压块2、脱模板3、盒体侧壁阴模4、阳模5、底板6。阳模5在底板6上采用销钉定位,并由螺栓固定,用于制作厚铺层复合材料盒体的预浸料在阳模5上铺贴,盒体底部阴模I通过销钉与底板6连接定位并压制在盒体零件7外部,以保证与盒体底部阴模I配合的盒体侧壁传压块2、盒体侧壁阴模4与阳模5的相对位置,从而保证盒体的型面准确性。
[0025]盒体侧壁传压块2、盒体侧壁阴模4并排设置在盒体底部阴模I与盒体零件7之间,采用型面定位配合对盒体零件7的预浸料侧壁进行压制,盒体底部阴模I与盒体侧壁阴模4之间的分模面可以根据实际情况定在盒体的不同位置,本应用分模面在盒体底部的外表面。
[0026]脱模板3设置在底板6上并位于盒体底部阴模1、盒体侧壁传压块2、盒体侧壁阴模4及盒体零件7底部,用于将制件从阳模2上脱出。
[0027]盒体侧壁传压块5与盒体底部阴模I相接触的型面为向阳模倾斜的斜面或弧面,以实现上下压力转换成侧压实施在盒体侧壁上。
[0028]基于所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型模具的成型方法,其在阳模5上将复合材料的盒体预浸料铺层逐层铺贴,每两到三层预浸料铺层进行抽真空预压实,并经过若干次抽真空预压实直至预浸料与模具完全贴合后;再经过三次以上压机预压,开模补料修整过程热压成型。
[0029]所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型方法,其具体过程如下:
[0030]I):清理清理所有模具,并将所有模具涂抹脱模剂2至3遍,将阳模5及底板6采用销钉及螺栓定位固定连接,将脱模板3套入阳模5,放到底板6上;
[0031 ] 2):本实例中复合材料盒体侧壁厚度变化从2.5mm到3.5mm。在阳模5上按照铺层设计将复合材料盒体的整铺层及变厚度铺层逐层铺贴。变厚度铺层采用样板定位方式确定铺贴位置。为了保证预浸料与模具能够完全贴合,铺贴时采用了熨斗加热,并且在完成两到三层预浸料铺贴后,将脱模板3、阳模5、底板6完全包裹在真空袋中,对铺层预浸料抽真空预压实,并在完成全部预浸料铺层后加热到80°C预压实0.5小时。采用以上方法可以保证预浸料在盒体的底部与侧壁连续,并且没有皱褶。
[0032]3):在制件表面铺贴一层隔离层,将盒体侧壁阴模4、盒体侧壁传压块2、盒体底部阴模I依次安装在底板6上,将整套模具带盒体放到压机平板上,加热到预浸料的软化温度80°C后合模,对制件进行预压;
[0033]3):拆开模具清理预浸料流胶、对复合材料盒体表面没有压实的位置补充预浸料,补充预浸料的区域主要有盒体底部与侧壁的拐角区域,盒体侧壁变厚度区域;
[0034]4):重复步骤2)及3)约三到四次,直至基本无预浸料流胶,预浸料能够完全压实,盒体底部阴模I与底板6之间间隙小于0.5_;
[0035]5):压机热压,210°C固化5小时,以保证预浸料完全固化;
[0036]6):开模后采用螺纹顶出的方式,用脱模板3将盒体从阳模5上的脱出。
[0037]采用以上步骤可以保证复合材料盒体内外形精度达到±0.1mm,内部质量完全满足航空承力件的要求,可以实现设计的强度值,而且适用于各种轮廓的盒体形式。完成的复合材料盒体可以用于承力装配零件装配胶接在航空部件中。
【主权项】
1.一种厚铺层复合材料盒体高精度成型模具,其特征在于,包括盒体底部阴模(I)、盒体侧壁传压块(2)、脱模板(3)、盒体侧壁阴模(4)、阳模(5)、底板(6),阳模(5)在底板(6)上采用销钉定位,并由螺栓固定,用于制作厚铺层复合材料盒体的预浸料在阳模(5)上铺贴,盒体底部阴模(I)通过销钉与底板(6)连接定位并压制在盒体零件(7)外部,盒体侧壁传压块(2)、盒体侧壁阴模(4)并排设置在盒体底部阴模(I)与盒体零件(7)之间,采用型面定位配合对盒体零件(7)的预浸料侧壁进行压制,脱模板(3)设置在底板(6)上并位于盒体底部阴模(I)、盒体侧壁传压块(2)、盒体侧壁阴模(4)及盒体零件(7)底部。2.根据权利要求1所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型模具,其特征在于,盒体底部阴模(I)与盒体侧壁传压块(2)相接触的型面为向阳模倾斜的斜面。3.根据权利要求1所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型模具,其特征在于,盒体底部阴模(I)与盒体侧壁传压块(2)相接触的型面为向阳模倾斜的弧面。4.基于权利要求2或3所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型模具的成型方法,其特征在于,在阳模(5)上将复合材料的盒体预浸料铺层逐层铺贴,每两到三层预浸料铺层进行抽真空预压实,并经过若干次抽真空预压实直至预浸料与模具完全贴合后;再经过三次以上压机预压,开模补料修整过程热压成型。5.根据权利要求4所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型方法,其特征在于,具体过程如下: 1):将阳模(5)及底板(6)采用销钉及螺栓定位固定连接,将脱模板(3)套入阳模(5),放到底板(6)上; 2):在阳模(5)上将复合材料盒体预浸料铺层按照铺层顺序逐层铺贴,完成两到三层预浸料铺贴后,将脱模板(3)、阳模(5)、底板(6)完全包裹在真空袋中,对铺层预浸料抽真空预压实,并在完成全部预浸料铺层后加热预压实,直至预浸料与模具完全贴合; 3):将盒体侧壁阴模(4)、盒体侧壁传压块(2)、盒体底部阴模(I)依次安装在底板(6)上,将整套模具带盒体放到压机平板上,加热后合模,对铺层预浸料进行预压; 4):拆开模具清理预浸料流胶、对盒体表面没有压实的位置补充预浸料; 5):重复步骤2)及3)三到四次,直至基本无预浸料流胶,预浸料完全压实,盒体底部阴模(I)与脱模板(3)之间基本无间隙; 6):压机热压固化; 7):开模后采用脱模板(3)将盒体从阳模主体上的脱出。
【专利摘要】本发明属于复合材料成型技术,具体涉及一种复合材料盒体高精度成型模具及方法。本发明设计了一种厚铺层复合材料盒体高精度成型模具,其包括盒体底部阴模(1)、盒体侧壁传压块(2)、脱模板(3)、盒体侧壁阴模(4)、阳模(5)、底板(6)。基于所述的厚铺层复合材料盒体高精度成型模具,在阳模(5)上将复合材料的盒体预浸料铺层逐层铺贴,每两到三层预浸料铺层进行抽真空预压实,并经过若干次抽真空预压实直至预浸料与模具完全贴合后;再经过三次以上的压机预压,开模补料修整过程热压成型。采用本发明的模具及方法成型的复合材料盒体内外形面精度可以达到±0.1mm以上,可以作为承力零件胶接在航空部件中,并且满足后期装配要求。
【IPC分类】B29C70/54, B29C70/34
【公开号】CN105500730
【申请号】CN201510983408
【发明人】温磊, 孙健明, 蔡良元, 李志远, 白树城
【申请人】中航复合材料有限责任公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月24日
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