一种制造T形复合材料加筋壁板的方法与流程

本发明属于复合材料成型加工的技术领域，具体涉及一种制造t形复合材料加筋壁板的方法。

背景技术：

t形复合材料加筋壁板由面板与t形加强筋条组合而成，而t形加强筋条在工程上一般由两个l形件以“背靠背”式组合后再在三角形区填充芯材而成。t形复合材料加筋壁板是复合材料整体化的一种结构形式，具有连接件少、疲劳寿命长和结构效重比高的优点，其t形加强筋一般由两个“l”形件作为基本单元以“背靠背”式组合形成倒“t”形。

现行的普遍工艺方案通常采用加强筋和面板分别固化后再进行二次胶接，或者无定位基准的刚性成型模以共胶接方案制造，或者采用无定位的共固化方案制造，因模具结构不科学/不合理和工艺方案不周全不严谨等，造成加强筋位置不准确、加强筋外形不规整、弯曲、面板有凸起或下陷且整体无损检测有分层、脱粘、孔隙率高等故障。

现有技术中专利申请号为201711360389.0、申请日为2017.12.15的中国发明专利公开了一种适用于t形和l形复合材料壁板的成型方法，公开了t形复合材料壁板的结构和成型方法，然而并没有公开t形复合材料壁板的的制造装置，而且也没有克服加强筋位置精度差、直线度且外形不规整、面板表面平整度差、厚度不均匀、部件整体上存在分层/脱粘/孔隙率高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种制造t形复合材料加筋壁板的方法，旨在解决t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整的问题。

本发明主要通过以下技术方案实现：一种制造t形复合材料加筋壁板的方法，采用定位安装装置制造t形复合材料加筋壁板；采用第二成型模制备软模，采用第一成型模制备带定位孔的强筋软模；所述软模、加强筋软模、面板软模均通过硫化成型；在组合模具中制备面板软模，采用加强筋铺叠模制备l形件；首先将面板放置在组合模具中，然后两个l形件对称设置且组合成t形结构并安装在面板上；然后在定位支架上安装加强筋软模，最后在t形件的两侧分别安装面板软模；

所述定位安装装置包括组合模具、用于制备加强筋软模的带定位孔的第一成型模、用于制备软模的不带定位孔的第二成型模、用于制备l形件的加强筋铺叠模；所述组合模具从上至下依次包括定位支架、模板、框架，所述框架的顶部横向设置有模板，所述模板上固定安装有定位支架；所述定位支架的内侧设置有若干个竖直的定位支柱，所述定位支柱、加强筋软模分别对应设置有定位孔；还包括设置在模板与定位支架之间的面板和设置在面板上的面板软模，所述面板放置在模板上；相邻的l形件对称设置并组合成t形且安装在面板上，所述t形复合材料加筋壁板的两侧分别设置有面板软模；所述定位支架与模板之间设置有真空袋。

所述组合模具为框架-模板式结构，模板提供产品的外形、框架作为模板的支撑机构。加强筋定位支架采用方钢焊接成型，以销钉与固紧在模板上。加强筋软模成型模为金属材质，采用l形结构，加强筋铺叠模为金属材质，采用l形结构，阳模形式。目标产品制造方案中，面板在组合模具内铺叠成坯料，加强筋在其专用铺叠模上铺叠成坯料之后取下安装在面板上定位组合，加强筋的位置由定位支架和带定位孔的加强筋软模确定，再安装固定面板软模和软模。组合模具、加强筋定位支架、加强筋软成型模的定位孔必须协调一致，采用相同的定位基准。

由于加强筋和突缘面(即胶接面)都是由软模覆盖，既可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷。因此本发明可以解决t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整、面板表面平整度差、厚度不均匀、部件整体上存在分层、脱粘、孔隙率高的问题。

组合成型模面板与加强筋支架采用销钉定位和固紧、定位支架与加强筋软模采用销钉固紧，加强筋软模成型模、定位支架采用的定位基准协调一致，加强筋软模由定位块和橡胶组成实现既可定位又可传递固化压力的作用。

为了更好的实现本发明，进一步的，在第二成型模上铺贴2层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料；然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型；然后切割去除余量得到软模。

为了更好的实现本发明，进一步的，通过第一成型模上的定位孔固定定位块，然后在定位块上铺贴2层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料，且铺贴的airpad橡胶片和增强预浸料均与定位块贴合且固定连接；然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型；然后切割去除余量得到加强筋软模。

为了更好的实现本发明，进一步的，在定位支架的定位支柱上安装带定位孔的加强筋软模；然后把面板定位块放置在加强筋软模下方，且加强筋软模的底部与面板软模平行；所述面板软模黏贴在模板上；然后在模板上铺贴2-3层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料；然后拆除定位支架和加强筋软模，然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型，制备得到面板软模。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述软模、加强筋软模、面板软模的硫化工艺参数分别为：温度为175℃~185℃、时间为90~120min、压力为0.40~0.75mpa；所述软模、加强筋软模、面板软模分别在真空环境下硫化。

为了更好的实现本发明，进一步的，在加强筋铺叠模上铺叠l形件的坯料，且每铺叠5层需要封装真空袋并在常温常压下施加真空预压，真空度达到-0.090mpa以上，且预压时间大于等于15min；沿着加强筋铺叠模的净边线切去余量，取下得到l形件。

所述的工艺技术方案包括加强筋软模制造方法、面板软模制造方法、铺叠方法、组合方法和真空袋封装方法。工艺过程包括了制造面板软模、加强筋定位软模、铺叠、组合定位、封装固化等工序。本发明是一种制造t形复合材料加筋壁板的模具方案和工艺技术方案，应用于复合材料的真空袋-热压罐成型技术，本发明特别适合于制造面板与加强筋不等长的t形复合材料加筋壁板，可适用于共固化和共胶接工艺。属于复合材料零部件制造技术领域。

本发明正是针对现有技术存在的问题，开发设计的一种制造t形复合材料加筋壁板的模具方案和工艺技术方案.其目的是解决t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整、面板表面平整度差、厚度不均匀、部件整体上存在分层/脱粘/孔隙率高的问题。

面板定位块与模板间采用压敏胶带粘接固定以便于拆卸和清理。准备其成型模，铺贴2层airpad橡胶片和2~3层增强预浸料，如图9和图10，封装真空袋后热压罐内硫化成型。工艺条件为：温度为175~185℃，时间90~120min，压力0.40~0.75mpa，且在全过程保持全真空。固化/硫化完成后从成型模中取出，切割去除余量，待用于制造产品的工艺过程。

准备其成型模，将定位块与成型模采用销钉定位固紧，铺贴两层airpad橡胶片和2~3层增强预浸料，注意橡胶片airpad和增加增强预浸料必须与定位块相互贴合连接在一起，不可分离。封装真空袋后热压罐内硫化成型，且工艺条件为：温度175~185℃，时间90~120min，压力0.40~0.75mpa，且在全过程保持全真空。固化/硫化完成后从成型模中取出，切割去除余量，待用于制造产品的工艺过程。

面板软模在组合模具上完成.首先准备好组合模具，安装加强筋条定位支架，且安装好带定位孔的加强筋软模；把面板定位块安放在加强筋软模之下，两者齐平，用双面压敏胶带把面板定位块粘贴在组合模具的模板上。在模板上铺贴2~3层airpad橡胶片和2~3层增强增强预浸料。拆卸去除加强筋定位支架和加强筋软模。封装真空袋在组合模具上，在热压罐内硫化成型，且工艺条件为：温度175~185℃，时间90~120min，压力0.40~0.75mpa，且在全过程保持全真空。固化/硫化完成后取出，待用于制造产品的工艺过程。

在组合模具上按预定的铺层顺序、材料、角度要求铺叠面板成坯料，需要辅助以自动下料、激光投影等设备，在净化间内执行铺叠工作。每铺叠5层需要封装真空袋在常温常压下施加真空预压，且要求真空度达到-0.090mpa以上，预压时间达到15min以上。

在加强筋铺叠模上铺叠加强的l形件成坯料，同样地要求每铺叠5层需要封装真空袋在常温常压下施加真空预压，且要求真空度达到-0.090mpa以上，预压时间达到15min以上.按净边切割槽的引导，切去余量，从铺叠模上取下坯料，每两个l形件以“背靠背”的形式组合成t形且安装在组合模具上的面板上，安装加强筋软模且以加强筋定位支架确定其位置，再安装面板软模。真空袋的一侧封装在组合模具的模板上且在定位支架以内，另一侧封装在加强筋定位支架上。

在热压罐内固化，之后依次以下操从模具中取出产品：去除辅助材料、拆除加强筋定位支架、拆除面板软模、拆除带定位孔的加强筋软模、拆除不带定位孔的加强筋软模、取出产品。

本发明的有益效果：

（1）采用第二成型模制备软模，采用第一成型模制备带定位孔的强筋软模；所述软模、加强筋软模、面板软模均通过硫化成型；在组合模具中制备面板软模，采用加强筋铺叠模制备l形件；首先将面板放置在组合模具中，然后两个l形件对称设置且组合成t形结构并安装在面板上；然后在定位支架上安装加强筋软模，最后在t形件的两侧分别安装面板软模。本发明通过定位支架与加强筋软模进行定位，从而解决了t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整的问题；本发明可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷；具有较好的实用性。

（2）在第二成型模上铺贴2层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料；然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型；然后切割去除余量得到软模。本发明可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷；具有较好的实用性。

（3）通过第一成型模上的定位孔固定定位块，然后在定位块上铺贴2层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料，且铺贴的airpad橡胶片和增强预浸料均与定位块贴合且固定连接；然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型；然后切割去除余量得到加强筋软模。本发明通过定位支架与加强筋软模进行定位，从而解决了t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整的问题，具有较好的实用性。

（4）在定位支架的定位支柱上安装带定位孔的加强筋软模；然后把面板定位块放置在加强筋软模下方，且加强筋软模的底部与面板软模平行；所述面板软模黏贴在模板上；然后在模板上铺贴2-3层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料；然后拆除定位支架和加强筋软模，然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型，制备得到面板软模。本发明可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷；具有较好的实用性。

（5）在加强筋铺叠模上铺叠l形件的坯料，且每铺叠5层需要封装真空袋并在常温常压下施加真空预压，真空度达到-0.090mpa以上，且预压时间大于等于15min；沿着加强筋铺叠模的净边线切去余量，取下得到l形件。本发明可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷；具有较好的实用性。

附图说明

图1为t形复合材料加筋壁板的轴侧图；

图2为图1中a-a剖视图；

图3为图2中各组成部分的分解示意图；

图4为组合模具的结构示意图；

图5为第一成型模的结构示意图；

图6为第二成型模的结构示意图；

图7为加强筋铺叠模的结构示意图；

图8为制造软模的结构示意图；

图9为图8的剖面图；

图10为软模制备的流程图；

图11为加强筋软模制备的流程图；

图12为面板定位块与模板的连接结构示意图；

图13为面板软模的结构示意图；

图14为铺叠加强筋的结构示意图；

图15为面板的结构示意图；

图16为t形复合材料加筋壁板的安装组合示意图。

其中：1-组合模具、2-定位支架、3-面板定位块、4-第一成型模、5-第二成型模、6-加强筋铺叠模、8-通风孔、9-模板、10-销钉、12-净边线、13-软模、14-加强筋软模、16-面板、17-t形加强筋条、18-芯材、19-l形件、20-面板软模。

具体实施方式

实施例1：

一种制造t形复合材料加筋壁板的方法，如图16所示，采用定位安装装置制造t形复合材料加筋壁板；采用第二成型模5制备软模13，采用第一成型模4制备带定位孔的强筋软模13；所述软模13、加强筋软模14、面板软模20均通过硫化成型；在组合模具1中制备面板软模20，采用加强筋铺叠模6制备l形件19；如图15所示，首先将面板16放置在组合模具1中，然后两个l形件19对称设置且组合成t形结构并安装在面板16上；然后在定位支架2上安装加强筋软模14，最后在t形件的两侧分别安装面板软模20。

所述定位安装装置包括组合模具1、用于制备加强筋软模14的带定位孔的第一成型模4、用于制备软模13的不带定位孔的第二成型模5、用于制备l形件19的加强筋铺叠模6；如图5-7所示，所述组合模具1从上至下依次包括定位支架2、模板9、框架，所述框架的顶部横向设置有模板9，所述模板9上固定安装有定位支架2；所述定位支架2的内侧设置有若干个竖直的定位支柱，所述定位支柱、加强筋软模14分别对应设置有定位孔；还包括设置在模板9与定位支架2之间的面板16和设置在面板16上的面板软模20，所述面板16放置在模板9上；相邻的l形件19对称设置并组合成t形且安装在面板16上，所述t形复合材料加筋壁板的两侧分别设置有面板软模20；所述定位支架2与模板9之间设置有真空袋。

如图4、图13、图16所示，所述模板9的厚度为10±1.5~20±1.5mm；所述框架上设置有通风孔8。所述框架采用金属板榫接或焊接制备。还包括封装固化用的真空袋，所述真空袋的一侧封装在模板9上，且真空袋的另一侧封装在定位支架2上；所述面板16位于真空袋的真空区域内。所述定位支架2的两端分别通过销钉10与模板9连接，且定位支架2与模板9的固定连接处位于真空袋密封区之外。

如图1-3所示，现有技术中，t形复合材料加筋壁板由面板16与t形加强筋条17组合而成，而t形加强筋条17在工程上一般由两个l形件19以“背靠背”式组合后再在三角形区填充芯材18而成。如图5所示，所述定位支柱、加强筋定位支架2、加强筋软成型模的定位孔必须协调一致，采用相同的定位基准。

如图16所示，本发明中由于加强筋和突缘面(即胶接面)都是由软模13覆盖，既可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷。因此本发明可以解决t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整、面板16表面平整度差、厚度不均匀、部件整体上存在分层、脱粘、孔隙率高的问题。

本发明通过定位支架2与加强筋软模14进行定位，从而解决了t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整的问题；本发明可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷；具有较好的实用性。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图8-10所示，在第二成型模5上铺贴2层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料；然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型；然后切割去除余量得到软模13。

如图11所示，通过第一成型模4上的定位孔固定定位块，然后在定位块上铺贴2层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料，且铺贴的airpad橡胶片和增强预浸料均与定位块贴合且固定连接；然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型；然后切割去除余量得到加强筋软模14。

如图16所示，本发明中由于加强筋和突缘面(即胶接面)都是由软模13覆盖，既可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷。因此本发明可以解决t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整、面板16表面平整度差、厚度不均匀、部件整体上存在分层、脱粘、孔隙率高的问题。

所述定位支柱、加强筋定位支架2、加强筋软成型模的定位孔必须协调一致，采用相同的定位基准；本发明通过定位支架2与加强筋软模14进行定位，从而解决了t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整的问题；本发明可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷；具有较好的实用性。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，如图4、图12、图13所示，在定位支架2的定位支柱上安装带定位孔的加强筋软模14；然后把面板16定位块3放置在加强筋软模14下方，且加强筋软模14的底部与面板软模20平行；所述面板软模20黏贴在模板9上；然后在模板9上铺贴2-3层airpad橡胶片和2-3层增强预浸料；然后拆除定位支架2和加强筋软模14，然后封装放置在真空袋内并在热压罐内硫化成型，制备得到面板软模20。

所述软模13、加强筋软模14、面板软模20的硫化工艺参数分别为：温度为175℃~185℃、时间为90~120min、压力为0.40~0.75mpa；所述软模13、加强筋软模14、面板软模20分别在真空环境下硫化。

如图16所示，本发明中由于加强筋和突缘面(即胶接面)都是由软模13覆盖，既可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷。因此本发明可以解决t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整、面板16表面平整度差、厚度不均匀、部件整体上存在分层、脱粘、孔隙率高的问题。

本发明通过定位支架2与加强筋软模14进行定位，从而解决了t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整的问题；本发明可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷；具有较好的实用性。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图14所示，在加强筋铺叠模6上铺叠l形件19的坯料，且每铺叠5层需要封装真空袋并在常温常压下施加真空预压，真空度达到-0.090mpa以上，且预压时间大于等于15min；沿着加强筋铺叠模6的净边线12切去余量，取下得到l形件19。

本发明通过定位支架2与加强筋软模14进行定位，从而解决了t形复合材料加筋壁板制造现状中加强筋位置精度差、直线度且外形不规整的问题；本发明可方便地传递固化压力，也可提供准确的定位和保持表面平整，因此不会出现分层、脱粘等内部缺陷；产品的外形规整，不会出现厚度不均匀、局部凸起或凹陷、表面贫胶或树脂堆积等表观缺陷；具有较好的实用性。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。