专利名称：纤维复合材料点阵夹芯板及制备该点阵夹芯板的模具及应用该模具制备点阵夹芯板的方法
技术领域：
本发明涉及一种点阵夹芯板及制备该点阵夹芯板的模具及应用该模具制备点阵 夹芯板的方法。
背景技术：
点阵夹芯结构是一种能够同时满足工程指标中结构轻、功能强等优秀力学性能的 结构。点阵夹芯板是由上下两层高强度、高模量的薄板和中间较厚的点阵芯子组成的材料。现有的点阵夹芯板使用的材料多为金属材料，采用复合材料制备点阵夹芯板与传 统的金属材料制备的点阵夹芯板相比较具有更高的比强度、比刚度，且具有更强的可设计 性。金字塔型复合材料点阵夹芯板是一类新型的点阵夹芯结构，采用以往的刚性模具 制备的点阵夹芯板，由于无法对模具中的杆件施加成型所需的压力，制得的杆件易发生劈 裂，且在制备圆形杆件时，由于人工卷制预浸料，很容易引入缺陷，且模具易错位，对杆件造 成损伤，这些都降低了金字塔型复合材料点阵夹芯板的力学性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的刚性模具成型的复合材料点阵夹芯板存在力学 性能差的问题，提供一种纤维复合材料点阵夹芯板及制备该点阵夹芯板的模具及应用该模 具制备点阵夹芯板的方法。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是纤维复合材料点阵夹芯板，它由上复合材料层合板、下复合材料层合板和点阵芯 子组成，点阵芯子设置在上复合材料层合板与下复合材料层合板之间，点阵芯子由若干根 纤维复合杆件构成，所述的纤维复合杆件的上端与上复合材料层合板固接，纤维复合杆件 的下端与下复合材料层合板固接，所述的纤维复合杆件是横截面形状为长方形的纤维复合 杆。制备纤维复合材料点阵夹芯板的模具，所述纤维复合材料点阵夹芯板是四面体型 点阵夹芯结构，所述模具由阴模、阳模和夹板组成，所述的阴模由N个第一模体组成，所述 的阳模由N-I个第二模体、第三模体和第四模体组成，所述第一模体的横截面形状为梯形， 所述第二模体的横截面形状为梯形，第三模体的横截面形状为直角梯形，第四模体的横截 面形状为直角梯形；所述第一模体由第一凹形模块、第二凹形模块和第一中间模块组成， 第一中间模块的横截面形状为等腰梯形，第一凹形模块及第二凹形模块对称的放置在第 一中间模块的两个斜面上，第一凹形模块远离所述斜面的表面上加工多对沿斜面宽度方向 贯通的第一方形槽，每对第一方形槽呈八字形设置，第二凹形模块远离所述斜面的表面上 加工多条沿斜面宽度方向贯通的第二方形槽，所述第二方形槽的中心线与对应的一对第一 方形槽的两条方形槽中心线汇聚一点，各个第一方形槽的深度与各个第二方形槽的深度相等，各个第一方形槽的宽度与各个第二方形槽的宽度相等；第二模体的两个斜面分别与第一模体的两个斜面的外形相配合，第二模体由第一 凸形模块、第二凸形模块和第二中间模块组成，第二中间模块的横截面形状为等腰梯形，第 一凸形模块及第二凸形模块对称的放置在第二中间模块的两个斜面上，第一凸形模块远离 所述斜面的表面上加工多对沿斜面宽度方向贯通的第一方形楞，每对第一方形楞呈八字形 设置，第二凸形模块远离所述斜面的表面上加工多条沿斜面宽度方向贯通的第二方形楞， 所述第二方形楞的中心线与对应的一对第一方形楞的两条方形楞中心线汇聚一点，各个第 一方形楞的高度与各个第二方形楞的高度相等，各个第一方形楞的宽度与各个第二方形楞 的宽度相等；第三模体的斜面和第四模体的斜面分别与第一模体的两个斜面的外形相配合，其 中，第三模体的斜面上设置有多对沿斜面宽度方向贯通的第三方形楞，每对第三方形楞呈 八字形设置，第四模体的斜面上设置有多条沿斜面宽度方向贯通的第四方形楞；N个第一模体与N-I个第二模体相间平铺并构成平板，第二模体上的多个第一方 形楞分别嵌入于相邻的第一模体上的多个第一方形槽内，并与其间隙配合，第二模体上的 多个第二方形楞分别嵌入于相邻的第一模体上的多个第二方形槽内，并与其间隙配合，所 述的平板的一端设置有第三模体，平板的另一端设置有第四模体，第三模体上的多个第三 方形楞分别嵌入于相邻的第一模体上的多个第一方形槽内，第四模体上的多个第四方形楞 分别嵌入于相邻的第一模体上的多个第二方形槽内，并与其间隙配合；夹板用于固定N个第一模体、N-I个第二模体、第三模体和第四模体，所述模体通 过夹板组合形成平板，其中，N为大于1的整数。制备纤维复合材料点阵夹芯板的模具，所述纤维复合材料点阵夹芯板是金字塔型 点阵夹芯结构，所述模具由阴模、阳模和夹板组成，所述的阴模由N个第一模体组成，所述 的阳模由N-I个第二模体和两个第三模体组成，所述第一模体的横截面形状为梯形，所述 第二模体的横截面形状为梯形，第三模体的横截面形状为直角梯形；所述第一模体由两个第一凹形模块和第一中间模块组成，第一中间模块的横截面 形状为等腰梯形，两个第一凹形模块对称的放置在第一中间模块的两个斜面上，第一凹形 模块远离所述斜面的表面上加工多对沿斜面宽度方向贯通的第一方形槽，每对第一方形槽 呈八字形设置，所述一个第一凹形模块上的一对第一方形槽的两条方形槽中心线与另一个 第一凹形模块上的对应的一对第一方形槽的两条方形槽中心线汇聚一点，各个第一方形槽 的深度相等，各个第一方形槽的宽度相等；第二模体的两个斜面分别与第一模体的两个斜面的外形相配合，所述第二模体由 两个第一凸形模块和第二中间模块组成，第二中间模块的横截面形状为等腰梯形，两个第 一凸形模块对称的放置在第二中间模块的两个斜面上，第一凸形模块远离所述斜面的表面 上加工多对沿斜面宽度方向贯通的第一方形楞，每对第一方形楞呈八字形设置，所述一个 第一凸形模块上的一对第一方形楞的两条方形楞中心线与另一个第一凸形模块上的对应 的一对第一方形楞的两条方形楞中心线汇聚一点，各个第一方形楞的高度相等，各个第一 方形楞的宽度相等；第三模体的斜面与第一模体的一个斜面的外形相配合，其中，第三模体的斜面上设置有多对沿斜面宽度方向贯通的第三方形楞，每对第三方形楞呈八字形设置；将N个第一模体与N-I个第二模体相间平铺并构成平板，第二模体上的多个第一 方形楞分别嵌入于相邻的第一模体上的多个第一方形槽内，并与其间隙配合，所述的平板 的两端分别设置一个第三模体，第三模体上的多个第三方形楞分别嵌入于相邻的第一模体 上的多个第一方形槽内，并与其间隙配合；夹板用于固定N个第一模体、N-I个第二模体和两个第三模体，所述模体通过夹板 组合形成平板。应用所述的模具制备点阵夹芯板的方法，所述的点阵夹芯板的制备过程为步骤一、获得多条单向预浸料将片状单向预浸料叠加铺设，根据所述模具中阴模 的方形槽的宽度，采用剪刀或者雕刻机将叠加后的片状单向预浸料切割成条状获得单向预 浸料，所述的单向预浸料的长度比第一模块的方形槽的长度长40 50mm ；步骤二、采用洗模剂或丙酮溶液清洗模具中所有阴模和阳模中每个模体的外表 面，然后将封孔剂和脱模剂依次涂抹在所述外表面上，然后将模具排放成平板状，并移除所 有阳模；步骤三、将步骤一中获得的多条单向预浸料逐层铺设在每个述第一模体的每个方 形槽内形成一束单向预浸料，每条单向预浸料的两端分别从相应述第一模体的方形槽长度 方向上的两端均勻露出，所有单向预浸料铺设完成之后，在每个方形槽内放置一条硅橡胶， 所述的硅橡胶的长度与所述方形槽的长度相等，硅橡胶的宽度与所述方形槽的宽度相配 合，将铺设完成的所有第一模块与阳模合模，然后用夹板将阴模和阳模固定；步骤四、在模具的上、下表面分别铺放纤维预浸料层，具体铺放过程为在模具上、 下表面每铺放一层纤维预浸料，所述纤维预浸料为矩形，将露出的每束单向预浸料穿过该 层纤维预浸料，并将每束单向预浸料均勻分为L份，弯折其中一份单向预浸料使其平铺在 该层纤维预浸料上，继续铺放下一层纤维预浸料，然后再弯折其中一份单向预浸料使其平 铺在该层纤维预浸料上，重复上述工作直至L份单向预浸料全部弯折完成，然后再铺设M层 纤维预浸料，其中，M为大于1的整数，L为大于3的整数；步骤五、将步骤四中铺放纤维预浸料层后的模具放置在热压机内，使其固化，所述 的热压机内部的固化温度为100 200°C，固化压力为0. 5 2Mpa，固化时间为1 3小 时；步骤六、拆下夹板，卸下处于模具两端的阳模，将第一模体中的第一中间模块及第 二模块中的第二中间模块抽出，然后逐一移除第一凹形模块、第二凹形模块、第一凸形模块 及第二凸形模块，完成脱模；步骤七、对步骤六中获得的加工件进行打磨，获得点阵夹芯板。本发明与现有技术相比具有以下有益效果本发明所述的点阵夹芯板的纤维复合杆件的横截面形状是长方形的，这使得所述 的点阵夹芯板具有优秀的力学性能；本发明所述的制备四面体型点阵夹芯板或是金字塔型 点阵夹芯板的模具具有结构简单、设计合理，能重复使用，组装和拆卸方便的特点，所述的 模具中方形槽方形楞相匹配，能够通过模具对预浸料施加成型压力，增强点阵夹芯板的力 学性能；由于本发明所述的模具的阴模和阳模能够形成多个方形通孔，采用本发明所述的 方法制备四面体型点阵夹芯板或是金字塔型点阵夹芯板，无需人工卷制预浸料，只要将切割后的条状单向预浸料铺设在模具的方形通孔内并在条状单向预浸料的上方放置一条硅 橡胶即可实现方形杆件的制备，能够一体化成型四面体型点阵夹芯板或是金字塔型点阵夹 芯板，采用本发明所述的方法制备点阵夹芯板，不易对杆件造成损伤。
图1是第一模体的结构立体图；图2是第二模体的结构立体图；图3是第三模体的 结构立体图；图4是第四模体的结构立体图；图5是第一模体、第二模体、第三模体及第四 模体平铺并构成平板的结构示意图；图6是具体实施方式
三所述的制备四面体型复合材料 点阵夹芯板的模具的结构示意图；图7是第六模体的结构立体图；图8是第七模体的结构 立体图；图9是第八模体的结构立体图；图10是第六模体、第七模体及第八模体平铺并构 成平板的结构示意图；图11是具体实施方式
五所述的制备金字塔型复合材料点阵夹芯板 的模具的结构示意图；图12是点阵夹芯板的制备过程的流程图。
具体实施例方式具体实施方式
一纤维复合材料点阵夹芯板，它由上复合材料层合板、下复合材 料层合板和点阵芯子组成，点阵芯子设置在上复合材料层合板与下复合材料层合板之间， 点阵芯子由若干根纤维复合杆件构成，所述的纤维复合杆件的上端与上复合材料层合板固 接，纤维复合杆件的下端与下复合材料层合板固接，所述的纤维复合杆件是横截面形状为 长方形的纤维复合杆。本实施方式所述的纤维复合材料点阵夹芯板的纤维复合杆件的横截面形状是长 方形的，这使得所述的点阵夹芯板具有优秀的力学性能。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一的不同之处在于所述的纤维复 合材料点阵夹芯板为四面体型点阵夹芯结构或金字塔型点阵夹芯结构。本实施方式中所述的纤维复合材料点阵夹芯板为四面体型点阵夹芯板或金字塔 型点阵夹芯板，根据不同的力学性能要求，纤维复合材料点阵夹芯板选择为合适的点阵夹 芯结构。
具体实施方式
三下面结合图1至图6具体说明本实施方式。制备具体实施方式
一所述纤维复合材料点阵夹芯板的模具，所述纤维复合材料点阵夹芯板是四面体型点阵夹 芯结构，所述模具由阴模、阳模和夹板5组成，所述的阴模由N个第一模体1组成，所述的阳 模由N-I个第二模体2、第三模体3和第四模体4组成，所述第一模体1的横截面形状为梯 形，所述第二模体2的横截面形状为梯形，第三模体3的横截面形状为直角梯形，第四模体4 的横截面形状为直角梯形；所述第一模体1由第一凹形模块1-1、第二凹形模块1-2和第一 中间模块1-3组成，第一中间模块1-3的横截面形状为等腰梯形，第一凹形模块1-1及第二 凹形模块1-2对称的放置在第一中间模块1-3的两个斜面上，第一凹形模块1-1远离所述 斜面的表面上加工多对沿斜面宽度方向贯通的第一方形槽1-1-1，每对第一方形槽i-1-i 呈八字形设置，第二凹形模块1-2远离所述斜面的表面上加工多条沿斜面宽度方向贯通的 第二方形槽1-2-1，所述第二方形槽1-2-1的中心线与对应的一对第一方形槽1-1-1的两条 方形槽中心线汇聚一点，各个第一方形槽1-1-1的深度与各个第二方形槽1-2-1的深度相 等，各个第一方形槽1-1-1的宽度与各个第二方形槽1-2-1的宽度相等；
第二模体2的两个斜面分别与第一模体1的两个斜面的外形相配合，第二模体2 由第一凸形模块2-1、第二凸形模块2-2和第二中间模块2-3组成，第二中间模块2-3的横 截面形状为等腰梯形，第一凸形模块2-1及第二凸形模块2-2对称的放置在第二中间模块 2-3的两个斜面上，第一凸形模块2-1远离所述斜面的表面上加工多对沿斜面宽度方向贯 通的第一方形楞2-1-1，每对第一方形楞2-1-1呈八字形设置，第二凸形模块2-2远离所述 斜面的表面上加工多条沿斜面宽度方向贯通的第二方形楞2-2-1，所述第二方形楞2-2-1 的中心线与对应的一对第一方形楞2-1-1的两条方形楞中心线汇聚一点，各个第一方形楞 2-1-1的高度与各个第二方形楞2-2-1的高度相等，各个第一方形楞2-1-1的宽度与各个第 二方形楞2-2-1的宽度相等；第三模体3的斜面和第四模体4的斜面分别与第一模体1的两个斜面的外形相配 合，其中，第三模体3的斜面上设置有多对沿斜面宽度方向贯通的第三方形楞3-1-1，每对 第三方形楞3-1-1呈八字形设置，第四模体4的斜面上设置有多条沿斜面宽度方向贯通的 第四方形楞4-1-1 ；N个第一模体1与N-I个第二模体2相间平铺并构成平板，第二模体2上的多个第 一方形楞2-1-1分别嵌入于相邻的第一模体1上的多个第一方形槽1-1-1内，并与其间隙 配合，第二模体2上的多个第二方形楞2-2-1分别嵌入于相邻的第一模体1上的多个第二 方形槽1-2-1内，并与其间隙配合，所述的平板的一端设置有第三模体3，平板的另一端设 置有第四模体4，第三模体3上的多个第三 方形楞3-1-1分别嵌入于相邻的第一模体1上的 多个第一方形槽1-1-1内，第四模体4上的多个第四方形楞4-1-1分别嵌入于相邻的第一 模体1上的多个第二方形槽1-2-1内，并与其间隙配合；夹板5用于固定N个第一模体1、N-I个第二模体2、第三模体3和第四模体4，所 述模体通过夹板5组合形成平板，其中，N为大于1的整数。本实施方式所述的制备四面体型点阵夹芯板的模具具有结构简单、设计合理，能 重复使用，组装和拆卸方便的特点，所述的模具中第一模体1的方形槽与相邻的第二模体2 的方形楞相匹配，第三模体3的方形楞与相邻的第一模体1的方形槽相匹配、第四模体4的 方形楞与相邻的第一模体1的方形槽相匹配，能够通过模具对预浸料施加成型压力，增强 点阵夹芯板的力学性能。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三的不同之处在于所述的每个第 一模体1的横截面形状为等腰梯形，所述的每个第二模体2的横截面形状为等腰梯形，中心 线汇聚一点的三个方形槽中，每相邻两个方形槽之间的夹角均为a，所述a的范围为60° 120°。
具体实施方式
五下面结合图7至图11具体说明本实施方式。制备具体实施方式
一所述的纤维复合材料点阵夹芯板的模具，所述纤维复合材料点阵夹芯板是金字塔型点阵 夹芯结构，所述模具由阴模、阳模和夹板5组成，所述的阴模由N个第一模体1组成，所述的 阳模由N-I个第二模体2和两个第三模体3组成，所述第一模体1的横截面形状为梯形，所 述第二模体2的横截面形状为梯形，第三模体3的横截面形状为直角梯形；所述第一模体1由两个第一凹形模块1-1和第一中间模块1-3组成，第一中间模 块1-3的横截面形状为等腰梯形，两个第一凹形模块1-1对称的放置在第一中间模块1-3的两个斜面上，第一凹形模块1-1远离所述斜面的表面上加工多对沿斜面宽度方向贯通的 第一方形槽1-1-1，每对第一方形槽1-1-1呈八字形设置，所述一个第一凹形模块1-1上的 一对第一方形槽1-1-1的两条方形槽中心线与另一个第一凹形模块1-1上的对应的一对第 一方形槽1-1-1的两条方形槽中心线汇聚一点，各个第一方形槽1-1-1的深度相等，各个第 一方形槽1-1-1的宽度相等；第二模体2的两个斜面分别与第一模体1的两个斜面的外形相配合，所述第二模 体2由两个第一凸形模块2-1和第二中间模块2-3组成，第二中间模块2-3的横截面形状 为等腰梯形，两个第一凸形模块2-1对称的放置在第二中间模块2-3的两个斜面上，第一凸 形模块2-1远离所述斜面的表面上加工多对沿斜面宽度方向贯通的第一方形楞2-1-1，每 对第一方形楞2-1-1呈八字形设置，所述一个第一凸形模块2-1上的一对第一方形楞2-1-1 的两条方形楞中心线与另一个第一凸形模块2-1上的对应的一对第一方形楞2-1-1的两条 方形楞中心线汇聚一点，各个第一方形楞2-1-1的高度相等，各个第一方形楞2-1-1的宽度 相等；第三模体3的斜面与第一模体1的一个斜面的外形相配合，其中，第三模体3的斜 面上设置有多对沿斜面宽度方向贯通的第三方形楞3-1-1，每对第三方形楞3-1-1呈八字 形设置；将N个第一模体1与N-I个第二模体2相间平铺并构成平板，第二模体2上的多 个第一方形楞2-1-1分别嵌入于相邻的第一模体1上的多个第一方形槽1-1-1内，并与其 间隙配合，所述的平板的两端分别设置一个第三模体3，第三模体3上的多个第三方形楞 3-1-1分别嵌入于相邻的第一模体1上的多个第一方形槽1-1-1内，并与其间隙配合；夹板5用于固定N个第一模体1、N-I个第二模体2和两个第三模体3，所述模体 通过夹板5组合形成平板。本实施方式所述的制备金字塔型点阵夹芯板的模具具有结构简单、设计合理，能 重复使用，组装和拆卸方便的特点，所述的模具中第一模体1上的第一方形槽1-1-1与相 邻的第二模体2上的第一方形楞2-1-1相匹配，第三方形楞3-1-1与相邻的第一模体1上 的第一方形槽i-1-i相匹配，能够通过模具对预浸料施加成型压力，增强点阵夹芯板的力 学性能。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五的不同之处在于所述的每个第 六模体6的横截面形状为等腰梯形，所述的每个第一模体1的横截面形状为等腰梯形，所述 的每个第二模体2的横截面形状为等腰梯形，中心线汇聚一点的四个方形槽中，每相邻两 个方形槽之间的夹角均为b，所述b的范围为60° 120°。
具体实施方式
七下面结合图12具体说明本实施方式。应用具体实施方式
三或五 所述的模具制备点阵夹芯板的方法，所述的点阵夹芯板的制备过程为步骤一、获得多条单向预浸料将片状单向预浸料叠加铺设，根据所述模具中阴模 的方形槽的宽度，采用剪刀或者雕刻机将叠加后的片状单向预浸料切割成条状获得单向预 浸料，所述的单向预浸料的长度比第一模块的方形槽的长度长40 50mm ；步骤二、采用洗模剂或丙酮溶液清洗模具中所有阴模和阳模中每个模体的外表 面，然后将封孔剂和脱模剂依次涂抹在所述外表面上，然后将模具排放成平板状，并移除所 有阳模；
步骤三、将步骤一中获得的多条单向预浸料逐层铺设在每个述第一模体1的每个 方形槽内形成一束单向预浸料，每条单向预浸料的两端分别从相应述第一模体1的方形槽 长度方向上的两端均勻露出，所有单向预浸料铺设完成之后，在每个方形槽内放置一条硅 橡胶，所述的硅橡胶的长度与所述方形槽的长度相等，硅橡胶的宽度与所述方形槽的宽度 相配合，将铺设完成的所有第一模块与阳模合模，然后用夹板将阴模和阳模固定；步骤四、在模具的上、下表面分别铺放纤维预浸料层，具体铺放过程为在模具上、 下表面每铺放一层纤维预浸料，所述纤维预浸料为矩形，将露出的每束单向预浸料穿过该 层纤维预浸料，并将每束单向预浸料均勻分为L份，弯折其中一份单向预浸料使其平铺在 该层纤维预浸料上，继续铺放下一层纤维预浸料，然后再弯折其中一份单向预浸料使其平 铺在该层纤维预浸料上，重复上述工作直至L份单向预浸料全部弯折完成，然后再铺设M层 纤维预浸料，其中，M为大于1的整数，L为大于3的整数；步骤五、将步骤四中铺放纤维预浸料层后的模具放置在热压机内，使其固化，所述 的热压机内部的固化温度为100 200°C，固化压力为0. 5 2Mpa，固化时间为1 3小 时；步骤六、拆下夹板，卸下处于模具两端的阳模，将第一模体1中的第一中间模块 1-3及第二模块2中的第二中间模块2-3抽出，然后逐一移除第一凹形模块1-1、第二凹形 模块1-2、第一凸形模块2-1及第二凸形模块2-2，完成脱模；步骤七、对步骤六中获得的加工件进行打磨，获得点阵夹芯板。本实施方式的步骤三中，所述的方形槽对应于制备四面体型点阵夹芯板的模具 时，方形槽为第一方形槽1-1-1及第二方形槽1-2-1，所述的方形槽对应于制备金字塔型点 阵夹芯板的模具时，方形槽为第三方形槽6-1-1。由于本实施方式所述的模具的阴模和阳模能够形成多个方形通孔，采用本实施方 式所述的方法制备四面体型点阵夹芯板或是金字塔型点阵夹芯板，无需人工卷制预浸料， 只要将切割后的条状单向预浸料铺设在模具的方形通孔内并在条状单向预浸料的上方放 置一条硅橡胶即可实现方形杆件的制备，能够一体化成型四面体型点阵夹芯板或是金字塔 型点阵夹芯板，采用本实施方式所述的方法制备点阵夹芯板，不易对杆件造成损伤。
具体实施方式
八本实施方式是对具体实施方式
七所述的点阵夹芯板的制备过程 中的步骤五的进一步限定，步骤一中单向预浸料采用3234型号环氧树脂时，步骤五中所述 的的固化温度为120°C，固化压力为0. 5Mpa,固化间为1. 5小时。
具体实施方式
九本实施方式是对具体实施方式
七所述的点阵夹芯板的制备过程 中的步骤五的进一步限定，步骤一中单向预浸料采用TDE85型号环氧树脂，步骤五中所述 的的固化温度为175°C，固化压力为0. 5Mpa,固化间为3小时。
权利要求
纤维复合材料点阵夹芯板，它由上复合材料层合板、下复合材料层合板和点阵芯子组成，点阵芯子设置在上复合材料层合板与下复合材料层合板之间，点阵芯子由若干根纤维复合杆件构成，所述的纤维复合杆件的上端与上复合材料层合板固接，纤维复合杆件的下端与下复合材料层合板固接，其特征是所述的纤维复合杆件是横截面形状为长方形的纤维复合杆。
2.根据权利要求1所述的纤维复合材料点阵夹芯板，其特征在于所述的纤维复合材 料点阵夹芯板为四面体型点阵夹芯结构或金字塔型点阵夹芯结构。
3.制备权利要求1所述的纤维复合材料点阵夹芯板的模具，其特征是所述纤维复合 材料点阵夹芯板是四面体型点阵夹芯结构，所述模具由阴模、阳模和夹板(5)组成，所述的 阴模由N个第一模体(1)组成，所述的阳模由N-I个第二模体(2)、第三模体(3)和第四模 体(4)组成，所述第一模体(1)的横截面形状为梯形，所述第二模体(2)的横截面形状为梯 形，第三模体(3)的横截面形状为直角梯形，第四模体(4)的横截面形状为直角梯形；所述 第一模体(1)由第一凹形模块(1-1)、第二凹形模块(1-2)和第一中间模块(1-3)组成，第 一中间模块(1-3)的横截面形状为等腰梯形，第一凹形模块(1-1)及第二凹形模块(1-2) 对称的放置在第一中间模块(1-3)的两个斜面上，第一凹形模块(1-1)远离所述斜面的表 面上加工多对沿斜面宽度方向贯通的第一方形槽(1-1-1)，每对第一方形槽(1-1-1)呈八 字形设置，第二凹形模块(1-2)远离所述斜面的表面上加工多条沿斜面宽度方向贯通的第 二方形槽(1-2-1)，所述第二方形槽(1-2-1)的中心线与对应的一对第一方形槽(1-1-1)的 两条方形槽中心线汇聚一点，各个第一方形槽(1-1-1)的深度与各个第二方形槽(1-2-1) 的深度相等，各个第一方形槽(1-1-1)的宽度与各个第二方形槽(1-2-1)的宽度相等；第二模体(2)的两个斜面分别与第一模体(1)的两个斜面的外形相配合，第二模体(2)由第一凸形模块(2-1)、第二凸形模块(2-2)和第二中间模块(2-3)组成，第二中间模 块(2-3)的横截面形状为等腰梯形，第一凸形模块(2-1)及第二凸形模块(2-2)对称的放 置在第二中间模块(2-3)的两个斜面上，第一凸形模块(2-1)远离所述斜面的表面上加工 多对沿斜面宽度方向贯通的第一方形楞(2-1-1)，每对第一方形楞(2-1-1)呈八字形设置， 第二凸形模块(2-2)远离所述斜面的表面上加工多条沿斜面宽度方向贯通的第二方形楞 (2-2-1)，所述第二方形楞(2-2-1)的中心线与对应的一对第一方形楞(2-1-1)的两条方形 楞中心线汇聚一点，各个第一方形楞(2-1-1)的高度与各个第二方形楞(2-2-1)的高度相 等，各个第一方形楞(2-1-1)的宽度与各个第二方形楞(2-2-1)的宽度相等；第三模体(3)的斜面和第四模体(4)的斜面分别与第一模体(1)的两个斜面的外 形相配合，其中，第三模体(3)的斜面上设置有多对沿斜面宽度方向贯通的第三方形楞 (3-1-1)，每对第三方形楞(3-1-1)呈八字形设置，第四模体(4)的斜面上设置有多条沿斜 面宽度方向贯通的第四方形楞(4-1-1)；N个第一模体(1)与N-I个第二模体(2)相间平铺并构成平板，第二模体(2)上的多 个第一方形楞(2-1-1)分别嵌入于相邻的第一模体(1)上的多个第一方形槽(1-1-1)内， 并与其间隙配合，第二模体(2)上的多个第二方形楞(2-2-1)分别嵌入于相邻的第一模体 (1)上的多个第二方形槽(1-2-1)内，并与其间隙配合，所述的平板的一端设置有第三模体(3)，平板的另一端设置有第四模体(4)，第三模体(3)上的多个第三方形楞(3-1-1)分别嵌 入于相邻的第一模体(1)上的多个第一方形槽(1-1-1)内，第四模体(4)上的多个第四方形楞(4-1-1)分别嵌入于相邻的第一模体(1)上的多个第二方形槽(1-2-1)内，并与其间 隙配合；夹板(5)用于固定N个第一模体(1)、N-I个第二模体(2)、第三模体(3)和第四模体 (4)，所述模体通过夹板(5)组合形成平板，其中，N为大于1的整数。
4.根据权利要求3所述的一种纤维复合材料点阵夹芯板的模具，其特征在于所述的 每个第一模体(1)的横截面形状为等腰梯形，所述的每个第二模体(2)的横截面形状为等 腰梯形，中心线汇聚一点的三个方形槽中，每相邻两个方形槽之间的夹角均为a，所述a的 范围为60° 120°。
5.制备权利要求1所述的纤维复合材料点阵夹芯板的模具，其特征是所述纤维复合 材料点阵夹芯板是金字塔型点阵夹芯结构，所述模具由阴模、阳模和夹板(5)组成，所述的 阴模由N个第一模体(1)组成，所述的阳模由N-I个第二模体(2)和两个第三模体(3)组 成，所述第一模体(1)的横截面形状为梯形，所述第二模体(2)的横截面形状为梯形，第三 模体(3)的横截面形状为直角梯形；所述第一模体(1)由两个第一凹形模块(1-1)和第一中间模块(1-3)组成，第一中间 模块(1-3)的横截面形状为等腰梯形，两个第一凹形模块(1-1)对称的放置在第一中间模 块(1-3)的两个斜面上，第一凹形模块(1-1)远离所述斜面的表面上加工多对沿斜面宽度 方向贯通的第一方形槽(1-1-1)，每对第一方形槽(1-1-1)呈八字形设置，所述一个第一凹 形模块(1-1)上的一对第一方形槽(1-1-1)的两条方形槽中心线与另一个第一凹形模块 (1-1)上的对应的一对第一方形槽(1-1-1)的两条方形槽中心线汇聚一点，各个第一方形 槽(1-1-1)的深度相等，各个第一方形槽(1-1-1)的宽度相等；第二模体(2)的两个斜面分别与第一模体(1)的两个斜面的外形相配合，所述第二模 体⑵由两个第一凸形模块(2-1)和第二中间模块(2-3)组成，第二中间模块(2-3)的横 截面形状为等腰梯形，两个第一凸形模块(2-1)对称的放置在第二中间模块(2-3)的两个 斜面上，第一凸形模块(2-1)远离所述斜面的表面上加工多对沿斜面宽度方向贯通的第一 方形楞(2-1-1)，每对第一方形楞(2-1-1)呈八字形设置，所述一个第一凸形模块(2-1)上 的一对第一方形楞(2-1-1)的两条方形楞中心线与另一个第一凸形模块(2-1)上的对应的 一对第一方形楞(2-1-1)的两条方形楞中心线汇聚一点，各个第一方形楞(2-1-1)的高度 相等，各个第一方形楞(2-1-1)的宽度相等；第三模体(3)的斜面与第一模体(1)的一个斜面的外形相配合，其中，第三模体(3)的 斜面上设置有多对沿斜面宽度方向贯通的第三方形楞(3-1-1)，每对第三方形楞(3-1-1) 呈八字形设置；将N个第一模体(1)与N-I个第二模体(2)相间平铺并构成平板，第二模体(2)上的多 个第一方形楞(2-1-1)分别嵌入于相邻的第一模体(1)上的多个第一方形槽(1-1-1)内， 并与其间隙配合，所述的平板的两端分别设置一个第三模体(3)，第三模体(3)上的多个第 三方形楞(3-1-1)分别嵌入于相邻的第一模体(1)上的多个第一方形槽(1-1-1)内，并与 其间隙配合；夹板(5)用于固定N个第一模体(1)、N-I个第二模体(2)和两个第三模体(3)，所述 模体通过夹板(5)组合形成平板。
6.根据权利要求5所述的一种纤维复合材料点阵夹芯板的模具，其特征在于所述的 每个第一模体(1)的横截面形状为等腰梯形，所述的每个第二模体(2)的横截面形状为等 腰梯形，中心线汇聚一点的四个方形槽中，每相邻两个方形槽之间的夹角均为b，所述b的 范围为60° 120°。
7.应用权利要求3或5所述的模具制备点阵夹芯板的方法，其特征是所述的点阵夹 芯板的制备过程为步骤一、获得多条单向预浸料将片状单向预浸料叠加铺设，根据所述模具中阴模的 方形槽的宽度，采用剪刀或者雕刻机将叠加后的片状单向预浸料切割成条状获得单向预浸 料，所述的单向预浸料的长度比第一模块的方形槽的长度长40 50mm ；步骤二、采用洗模剂或丙酮溶液清洗模具中所有阴模和阳模中每个模体的外表面，然 后将封孔剂和脱模剂依次涂抹在所述外表面上，然后将模具排放成平板状，并移除所有阳 模；步骤三、将步骤一中获得的多条单向预浸料逐层铺设在每个述第一模体(1)的每个方 形槽内形成一束单向预浸料，每条单向预浸料的两端分别从相应述第一模体(1)的方形槽 长度方向上的两端均勻露出，所有单向预浸料铺设完成之后，在每个方形槽内放置一条硅 橡胶，所述的硅橡胶的长度与所述方形槽的长度相等，硅橡胶的宽度与所述方形槽的宽度 相配合，将铺设完成的所有第一模块与阳模合模，然后用夹板将阴模和阳模固定；步骤四、在模具的上、下表面分别铺放纤维预浸料层，具体铺放过程为在模具上、下表 面每铺放一层纤维预浸料，所述纤维预浸料为矩形，将露出的每束单向预浸料穿过该层纤 维预浸料，并将每束单向预浸料均勻分为L份，弯折其中一份单向预浸料使其平铺在该层 纤维预浸料上，继续铺放下一层纤维预浸料，然后再弯折其中一份单向预浸料使其平铺在 该层纤维预浸料上，重复上述工作直至L份单向预浸料全部弯折完成，然后再铺设M层纤维 预浸料，其中，M为大于1的整数，L为大于3的整数；步骤五、将步骤四中铺放纤维预浸料层后的模具放置在热压机内，使其固化，所述的热 压机内部的固化温度为100 200°C，固化压力为0. 5 2Mpa，固化时间为1 3小时；步骤六、拆下夹板，卸下处于模具两端的阳模，将第一模体(1)中的第一中间模块 (1-3)及第二模块(2)中的第二中间模块(2-3)抽出，然后逐一移除第一凹形模块(1-1)、 第二凹形模块(1-2)、第一凸形模块(2-1)及第二凸形模块(2-2)，完成脱模； 步骤七、对步骤六中获得的加工件进行打磨，获得点阵夹芯板。
8.根据权利要求7所述的一种制备点阵夹芯板的方法，其特征在于步骤一中单向预 浸料采用3234型号环氧树脂时，步骤五中所述的的固化温度为120°C，固化压力为0. 5Mpa, 固化间为1.5小时。
9.根据权利要求7所述的应用权利要求4所述的模具制备点阵夹芯板的方法，其特 征在于步骤一中单向预浸料采用TDE85型号环氧树脂，步骤五中所述的的固化温度为 175°C，固化压力为0. 5Mpa，固化间为3小时。
全文摘要
纤维复合材料点阵夹芯板及制备该点阵夹芯板的模具及应用该模具制备点阵夹芯板的方法，它涉及一种点阵夹芯板及制备技术领域。本发明解决了现有的刚性模具成型的复合材料点阵夹芯板无法给芯子部分杆件施加压力的问题。所述的点阵夹芯板的纤维复合杆件是横截面形状为长方形；所述模具中相邻模体间能够形成多个方形通孔。所述制备点阵夹芯板的方法为一、获得多条单向预浸料；二、清洗模具；三、将单向预浸料铺设在方形槽内；四、铺设纤维预浸料层；五、将方形硅橡胶铺在预浸料层表面；六、热压成型；七、脱模；八、获得点阵夹芯板。所述点阵夹芯板可用于航空航天、航海、建筑等领域，其力学性能强且质量轻，能起到轻质多功能的效果。
文档编号B29C41/20GK101966763SQ20101027696
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者吴林志, 熊健, 王孟孟, 马力, 齐学飞 申请人:哈尔滨工业大学