一种复材制品制备工装及其制备方法与流程

本发明涉及复材制品技术领域，具体地涉及一种复材制品制备工装及其制备方法。

背景技术：

复合材料由于其轻质高强、耐腐蚀、生命周期长等特点，应用非常广泛，近几年在航空用异形管件、飞行器进气道等带有复杂腔体结构的制品方向也开始大量应用，这类制品往往同时对制品外表面与腔体内表面均有较高的尺寸精度和表面质量要求，目前制备腔体结构的工艺包括气胀法，芯模法等。

气胀法采用普通橡胶气囊或尼龙气袋对腔体结构内壁施压，保证腔体形状和尺寸，但对于复杂形状腔体往往难以施压均匀，产品性能和表面质量无法保证；芯模法分为金属芯模或橡胶膨胀芯模，金属芯模辅助铺贴完成后，放入外模具后需拆下芯模，用真空袋替代，以实现内部加压，这个过程不仅耗费大量的劳动力，而且在拆卸芯模及插入真空袋的过程中都有损坏铺贴预制件的风险；而橡胶膨胀芯模在异形管件成型中面临难以脱模的风险。上述常用方法的操作难度、成型质量、工艺成本等难以满足高质量制品大规模生产需求。

技术实现要素：

本发明实施例复材制品制备工装及制备方法，可以制备拥有较高的尺寸精度和内外表面质量的复材制品。具体技术方案如下：

本发明实施例的复材制品制备工装，包括制品上模、制品下模、刚性气囊芯模、热压机、充放气装置，所述刚性气囊芯模安装于制品上模与制品下模之间，所述制品上摸与制品下模安装于所述热压机上，所述刚性气囊芯模与充放气装置连通。

进一步地，所述刚性气囊芯模上安装有气嘴，所述气嘴包括气嘴底座和气嘴管路，所述气嘴底座位于刚性气囊芯模中，所述气嘴底座设有螺纹孔，所述气嘴管路的一端设有螺纹管，所述螺纹管与螺纹孔旋接，所述气嘴管路上设有凸缘，所述囊壁紧固于气嘴底座与凸缘之间；所述气嘴管路与充放气装置连通。

进一步地，所述凸缘与所述囊壁之间挤压有密封圈。

进一步地，所述刚性气囊芯模由上部囊壁、下部囊壁、前部囊壁以及后部囊壁拼接为一体，所述前部囊壁上设有用于气嘴管路穿过的开口。

本发明实施例的复材制品制备方法，包括步骤：

第一步：根据制品尺寸与制品壁厚设计所需原材料预浸料的面积与层数，并进行裁剪；

第二步：在制品下模的内腔表面铺贴设计层数的第一预浸料，并按照设计的铺层方式进行铺叠，铺贴超出型腔边缘10mm；

第三步：在制品上模的内腔表面铺贴设计层数的第二预浸料，并按照设计的铺层方式进行铺叠；

第四步：将刚性气囊芯模放入制品下模腔中，与制品下模预浸料紧贴，将制品下模铺贴的预浸料超出型腔边缘的部分向内翻折，紧贴在刚性气囊芯模外壁上，将制品上摸和制品下模合模后放入热压机，热压机压力设定为10mpa；

第六步：设定压机温度为80℃，温度到达后保温半小时，之后设定压机温度为120℃，模具升温至95℃时，通过充放气装置向刚性气囊芯模内通压缩空气使得刚性气囊芯模膨胀，模具继续升温至120℃，固化90min后关闭加热；

第七步：模具温度降至110℃，通过充放气装置卸除刚性气囊芯模内的压力，并对刚性气囊芯模内抽负压，使得刚性气囊芯模收缩；

第八步：室温后，将制品与刚性气囊芯模同时取出，通过制品前端端口取出收缩后的刚性气囊芯模。

进一步地，还包括步骤：

第九步：将取出后的收缩的刚性气囊芯模再次放入气囊成型模具中，将热压机升温至95℃，通过充放气装置再次向刚性气囊内通压缩空气，使得刚性气囊芯模再次膨胀，保持10min，停止加热，冷却至50℃，通过充放气装置卸除刚性气囊芯模内的压力，脱模取出刚性气囊芯模下次备用。

进一步地，向所述刚性气囊芯模内充入的压缩空气的压强介于0.4-0.6mpa。

本发明实施例的复材制品制备工装及制备方法，使用刚性气囊芯模，该芯模常温下刚性气囊为硬度较大(邵氏硬度90左右)可以在其表面进行铺贴或者缠绕预浸料，高温下有一定刚度(邵氏硬度35左右)且可膨胀、收缩的弹性体；高温下通过给刚性气囊芯模加压，给予制品外模和刚性气囊芯模之间预浸料成型压力，在温度和压力共同作用下成型复合材料腔体制品；制品成型后，模具降温过程中给刚性气囊施加负压使其与制品分离并收缩至较小形态，室温下制品脱模后在制品端口位置脱出收缩后的刚性气囊芯模。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例复材制品制备工装的示意图。

图2为本发明实施例气箱拉杆的结构图。

图3为本发明实施例气箱拉杆的结构图

图4为本发明实施例气箱拉杆的结构图

其中，1-制品上模，2-制品下模，3-气嘴压块，4-模具定位销，5-刚性气囊芯模；6-气嘴，61、气嘴底座；62、气嘴管路；63、凸缘；64、密封圈；7-复材制品，8-制品前端端口。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。

如图1-2所示，本发明实施例的复材制品制备工装，包括制品上模1、制品下模2、刚性气囊芯模5、热压机、充放气装置，刚性气囊芯模5安装于制品上模1与制品下模2之间，制品上摸1与制品下模2安装于热压机上，刚性气囊芯模5与充放气装置连通。

其中，刚性气囊芯模5上安装有气嘴52，气嘴52包括气嘴底座61和气嘴管路62，气嘴底座61位于刚性气囊芯模5中，气嘴底座61设有螺纹孔，气嘴管路62的一端设有螺纹管，螺纹管与螺纹孔旋接，气嘴管路62上设有凸缘63，刚性气囊芯模5的囊壁紧固于气嘴底座61与凸缘63之间；气嘴管路62与充放气装置连通。

其中，凸缘63与囊壁之间挤压有密封圈514。

其中，刚性气囊芯模5由上部囊壁、下部囊壁、前部囊壁以及后部囊壁拼接为一体，前部囊壁上设有用于气嘴管路62穿过的开口。

具体地，制品上摸与制品下模合并时通过模具定位销定位，制品下模的边缘设有与气嘴匹配的气嘴嵌槽，气嘴嵌入于气嘴嵌槽中，防止充放气时气嘴晃动，制品上摸上设有与气嘴嵌槽相对的压块槽，压块槽中安装有气嘴压块5，制品上下模合拼时，气嘴被气嘴压块压紧，提高气嘴稳固性。

本发明实施例的复材制品的制备方法，包括步骤：

第一步：根据制品尺寸与制品壁厚设计所需原材料预浸料的面积与层数，并进行裁剪；

第二步：在制品下模的内腔表面铺贴设计层数的第一预浸料，并按照设计的铺层方式进行铺叠，铺贴超出型腔边缘10mm；

第三步：在制品上模的内腔表面铺贴设计层数的第二预浸料，并按照设计的铺层方式进行铺叠；

第四步：将刚性气囊芯模放入制品下模腔中，与制品下模预浸料紧贴，将制品下模铺贴的预浸料超出型腔边缘的部分向内翻折，紧贴在刚性气囊芯模外壁上，将制品上摸和制品下模合模后放入热压机，热压机压力设定为10mpa；

第六步：设定压机温度为80℃，温度到达后保温半小时，之后设定压机温度为120℃，模具升温至95℃时，通过充放气装置向刚性气囊芯模内通压缩空气使得刚性气囊芯模膨胀，模具继续升温至120℃，固化90min后关闭加热；

第七步：模具温度降至110℃，通过充放气装置卸除刚性气囊芯模内的压力，并对刚性气囊芯模内抽负压，使得刚性气囊芯模收缩；

第八步：室温后，将复材制品7与刚性气囊芯模同时取出，通过制品前端端口8取出收缩后的刚性气囊芯模。

其中，还包括步骤：

第九步：将取出后的收缩的刚性气囊芯模再次放入气囊成型模具中，将热压机升温至95℃，通过充放气装置再次向刚性气囊内通压缩空气，使得刚性气囊芯模再次膨胀，保持10min，停止加热，冷却至50℃，通过充放气装置卸除刚性气囊芯模内的压力，脱模取出刚性气囊芯模下次备用。

其中，向刚性气囊芯模内充入的压缩空气的压强介于0.4-0.6mpa。

本实施例的复材制品制备工装及制备方法，常温下预浸料铺贴容易，不会存在干涉；可以根据需要调整成型压力，且刚性芯模在高温下仍具有一定的刚度，给予制品均匀压力；刚性气囊芯模具有收缩性可以成型复杂腔体结构的制品；成型后的制品具有较高的尺寸精度和内外表面质量；刚性气囊同时具有芯模辅助铺贴和气囊传递压力两种功能，并且依靠温度变化可实现两种形式自动切换；制品成型后可抽负压使气囊收缩，冷却至室温定型，便于脱模；刚性气囊芯模可重复使用，具有成本优势。

应当理解的是，本发明实施例中的结构之间的安装，可以是指焊接、螺栓连接、螺钉连接、嵌接、以及粘接；管路之间的连接可以是指连通；电器之间的连接可以是指电连接。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。