一种复合材料多腔结构的成型方法与流程

本发明涉及复合材料多腔结构技术领域，具体涉及一种复合材料多腔结构的成型方法。

背景技术：

复合材料多腔结构通常是指具有外蒙皮、内蒙皮以及中间加强筋支撑的结构，该结构的成型方法目前主要有二次装配法、金属芯模法、气囊成型法、橡胶芯模法；这些方法都具备不错的效果，但仍各自有一定的局限性。

二次装配法增加了固化环节和装配环节，生产效率较低；金属芯模法脱模困难，并且在脱模过程中容易损伤制件；气囊成型法中气囊的制造成本过高，且重复利用率低；橡胶芯模法中橡胶的膨胀不易控制，制件固化过程中受力不均匀，无法保证制件的产品质量。

因此，如何提供一种复合材料多腔结构的成型方法，能够降低成本、容易实现脱模、保证产品质量并可提高生产效率，是本领域技术人员所需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种复合材料多腔结构的成型方法，能够降低成本、容易实现脱模、保证产品质量并可提高生产效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种复合材料多腔结构的成型方法，其包括如下步骤：

s1：在芯模的两侧端铺贴预浸料以获得预制体，所述预浸料在所述芯模的两侧端分别形成一个预制件；

s2：将各所述预制体并列布置，并将相邻两个所述预制体之间放置立筋板，然后通过固定装置将各所述预制体和所述立筋板贴紧固定以获得芯模组件；

s3：在所述芯模组件的两侧分别铺贴外蒙皮和内蒙皮以形成坯件；

s4：将所述坯件放置于下模的成型面，并将上模与所述下模合模；

s5：抽出各所述芯模并形成型腔；

s6：将设于所述上模和所述下模外的真空袋以及设于所述型腔内壁的真空袋管连通并进行抽真空，然后固化；

s7：固化完成后，打开所述上模并取出制件。

通过该成型方法制备复合材料多腔结构，在成型过程中，仅需一次固化，无需二次装配操作，可有效提高生产效率。并且在制备过程中，铺层均是在芯模上完成的，上模和下模能够保证制件的外形尺寸和表面质量，型腔内通过金属芯模保证质量，在抽真空固化过程中并不占用芯模，因此，在对前一个制件进行抽真空固化时，即可对芯模进行铺贴并进行下一制件的制备，从而能够进一步提高生产效率，相较于二次装配法来说，该成型方法能够提高效率30％左右；相较于气囊成型法来说，本方法所采用的模具成本仅为其(气囊成型法)模具成本的十分之一，经济性好。

可选地，在步骤s1之前，还包括步骤s0：将芯模表面包裹辅助材料，所述辅助材料包括所述真空袋管。

可选地，所述辅助材料包括由内至外依次设置的透气毡、隔离膜、所述真空袋管和聚四氟乙烯胶带。

可选地，所述预制件为包裹于所述芯模的一侧端部的c型结构，所述芯模组件中相邻两个所述c型结构的开口反向设置。

可选地，在步骤s2和步骤s3之间还包括步骤s21：用碳纤维预浸料填充相邻两个所述预制件之间的缝隙。

可选地，在步骤s3中，固定装置带动芯模组件运动至与所述上模及所述下模脱离后，在所述芯模组件的两侧分别铺贴外蒙皮和内蒙皮以形成所述坯件；在步骤s4中，通过所述固定装置带动所述坯件运动至所述坯件贴合于所述下模的成型面。

可选地，所述立筋板为碳纤维板。

可选地，所述立筋板的厚度为0.8mm～1.5mm。

可选地，步骤s6中，所述固化是指在固化炉中，以2℃/min的升温速率由室温升至120℃，保温2h后，自然冷却至室温。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的一种复合材料多腔结构的成型方法的流程框图；

图2是复合材料多腔结构的成型方法的详细流程框图；

图3是复合材料多腔结构的结构示意图；

图4是芯模预制件的结构示意图。

附图1-4中，附图标记说明如下：

1-芯模；2-辅助材料，21-透气毡，22-隔离膜，23-真空袋管，24-聚四氟乙烯胶带；3-预制件；4-立筋板；5-外蒙皮；6-内蒙皮；7-捻条。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-4，图1是本发明实施例所提供的一种复合材料多腔结构的成型方法的流程框图；图2是复合材料多腔结构的成型方法的详细流程框图；图3是复合材料多腔结构的结构示意图；图4是芯模预制件的结构示意图。

本发明实施例提供了一种复合材料多腔结构的成型方法，如图1所示，该复合材料多腔结构的成型方法具体包括如下步骤：

s1：在芯模1的两侧端铺贴预浸料以获得预制体，预浸料在芯模1的两侧端分别形成一个预制件3；

s2：将各预制体并列布置，并将相邻两个预制体之间放置立筋板4，然后通过固定装置将各预制体和立筋板4贴紧固定以获得芯模1组件；

s3：在芯模1组件的两侧分别铺贴外蒙皮5和内蒙皮6以形成坯件；

s4：将坯件放置于下模的成型面，并将上模与下模合模；

s5：抽出各芯模1并形成型腔；

s6：将设于上模和下模外的真空袋以及设于型腔内壁的真空袋管23连通并进行抽真空，然后固化；

s7：固化完成后，打开上模并取出制件。

铺贴的预浸料能够在芯模1相对的两侧端分别形成一个预制件3，然后将各预制体并列布置，并将相邻两个预制体之间放置立筋板4，也就是说，一个预制体的预制件3与另一个预制体的预制件3之间夹设有一个立筋板4，然后通过固定装置将各预制体和立筋板4贴紧固定以获得芯模组件，在芯模组件的两侧分别铺贴外蒙皮5和内蒙皮6以形成坯件。

外蒙皮5和内蒙皮6铺贴完成后，将坯件放置于下模的成型面，合上上模并紧固，其中，上模和下模的成型面均涂有脱模剂，将上模和下模合模后，抽出芯模1，而芯模1所在位置即形成型腔，并且由于型腔的腔壁(包括预制件3、外蒙皮5和内蒙皮6)均是通过铺贴预浸料形成的，所以腔壁具有一定的柔性，芯模1在抽出过程中较为容易操作，不会产生脱模困难的情况，然后，在上模和下模外套上真空袋，该真空袋与位于型腔内壁的真空袋管23连通，并进行抽真空，然后固化，固化完成后打开上模取出制件即可。

两个预制件3以及二者之间的立筋板4形成了一个位于外蒙皮5和内蒙皮6之间的加强筋，芯模1抽出后即可在相邻两个加强筋之间的位置形成型腔，立筋板4的设置能够在提升整体结构强度的同时，还能够在后期的合模、抽真空固化等操作过程中为预制件3提供支撑，保证其结构强度，避免预制件3在抽真空固化过程中发生褶皱变形等情况。

通过该成型方法制备复合材料多腔结构，在成型过程中，仅需一次固化，无需二次装配操作，可有效提高生产效率。并且在制备过程中，铺层均是在芯模1上完成的，上模和下模能够保证制件的外形尺寸和表面质量，型腔内通过金属芯模1保证质量，在抽真空固化过程中并不占用芯模1，因此，在对前一个制件进行抽真空固化时，即可对芯模1进行铺贴并进行下一制件的制备，从而能够进一步提高生产效率，相较于二次装配法来说，该成型方法能够提高效率30％左右；相较于气囊成型法来说，本方法所采用的模具成本仅为其(气囊成型法)模具成本的十分之一，经济性好。

在上述实施例中，在步骤s1之前，还包括步骤s0：将芯模1表面包裹辅助材料2，该辅助材料2包括上述真空袋管23，也就是说，位于型腔内的真空袋管23是预先包裹于芯模1的外壁的，当然，本实施例中，也可以是在抽出芯模1后，再将真空袋管23布置在型腔的内壁，然后再将真空袋和真空袋管23连通并抽真空，而将真空袋管23预先包裹于芯模1的外壁，并且预浸料是铺贴在包裹有辅助材料2的芯模1的外壁时，步骤s5中，在抽出芯模1时，该真空袋管23仍然保留在型腔内并与型腔的内壁贴合，后期抽真空固化时，该真空袋管23能够更好地与型腔的内壁贴合，从而保证该型腔内壁的质量。具体在步骤s7中，打开上模并取出制件后，将各型腔内的真空袋管23取出即可。

在上述实施例中，辅助材料2包括由内至外依次设置的透气毡21、隔离膜22、上述真空袋管23和聚四氟乙烯胶带24。具体的，辅助材料2在芯模1表面的包裹顺序为：先在芯模1表面包裹透气毡21和隔离膜22，其中，隔离膜22用压敏胶带固定，再套上真空袋管23，真空袋管23外表面包裹聚四氟乙烯胶带24。透气毡21能够防止芯模1将真空袋管23划伤，并且，本实施例中，对于芯模1的抽出方式不做限制，如可将芯模1的端面设有螺栓孔，抽出时通过螺栓与螺栓孔配合并将芯模1拉出即可，或者也可以从一端向另一端将芯模1推出均可。

在上述实施例中，预制件3呈c型结构，也就是说，芯模1位于两个c型结构的开口槽之间，芯模组件中相邻两个c型结构的开口是反向设置的，立筋板4夹设于两个c型结构之间。也就是说，该多腔结构的加强筋呈工字型结构，结构稳定性更好。并且，将预制件3设置为c型结构时，在铺贴外蒙皮5和内蒙皮6时，能够增加预制件3的各层预浸料与外蒙皮5及内蒙皮6之间的粘接面积，从而进一步保证结构稳定性。

在上述实施例中，在步骤s2和步骤s3之间还包括步骤s21：用碳纤维预浸料填充相邻两个预制件3之间的缝隙，如通过碳纤维预浸料的捻条7填充缝隙，直至两个预制件3之间的缝隙被填平，避免存在空隙影响该多腔结构的整体力学性能。

在上述实施例中，立筋板4为碳纤维板，且立筋板4的厚度为0.8mm～1.5mm，能够保证足够强度的同时，减少碳纤维板用料。本实施例中，立筋板4的具体厚度可根据实际情况设置，在此不做具体限制，

在上述实施例中，固定装置不仅用于固定各芯模以形成芯模组件，该固定装置还能够用于带动芯模组件运动，使其至与上模及下模脱离，或使其与下模的成型面贴合。详细的讲，在上述步骤s3中，固定装置带动芯模组件移动至与上模及下模脱离后，然后再在芯模组件的两侧分别铺贴外蒙皮5和内蒙皮6以形成坯件，当芯模组件与上模及下模脱离后，便于对其两侧的蒙皮进行同时铺贴，避免上模和下模对蒙皮的铺贴造成影响。并且，在步骤s4中，通过固定装置再次带动坯件运动至坯件贴合于下模的成型面。

具体的，本实施例中，对于固定装置的具体结构不做限制，如可将其设置为两个相互平行的支臂，其中，两个支臂相对的一侧对应设有用于与芯模1的端部固定的固定结构，支臂的一端与下模铰接并可带动芯模组件相对于下模转动。或者，还可以将其设置为单独的部件，只要能够保证将各预制体和立筋板固定，并能够移动芯模组件和坯件即可。

在上述步骤s6中，固化是指在固化炉中进行的固化，具体是以2℃/min的升温速率由室温升至120℃，保温2h后，自然冷却至室温，或者，也可以是在热压罐中固化均可，在此不做具体限制。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。