CN112406134A - 一种成型复合材料长桁预浸料捻子条模组及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种成型复合材料长桁预浸料捻子条模组及其制备方法，所述模具包括：左成型模具、右成型模具和压板成型模具，所述左成型模具和右成型模具连接，所述压板成型模具设置在左成型模具和右成型模具上方，所述左成型模具、右成型模具和压板成型模具共同形成捻子条成型腔体、本发明采用模具成型方法，进一步提升捻子条制件的尺寸精度，保证捻子条的制造成型质量。而且可以依据不同形状和大小的捻子条设计对应的成型模具，灵活性高、适应性强；采用设备简单，成本低，易操作，更适用于小批量制件的生产制造。

Description

一种成型复合材料长桁预浸料捻子条模组及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及复合材料制造技术领域，尤其涉及一种成型复合材料长桁预浸料捻子条模组及其制备方法。

【背景技术】

复合材料零件凭借高强度比、比模量、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀、阻燃性以及易于整体固化等成型等特点，在航空领域应用得越来越广泛。复合材料长桁属于飞机中的常用构件，在长桁结构中的三角空隙必须使用捻子条进行填充，捻子条的成型质量会显著影响长桁的整体结构质量。目前存在手工操作成型与牵拉式自动成型两种主要工艺。

1、手工方法

手工操作方法，分为滚卷和层铺，采用手工操作工艺方法制备的捻子条，其产品尺寸和质量控制不稳定，导致填充后的结构件出现尺寸和性能缺陷，而且效率较低。

2、牵拉式自动成型

如图1所示，牵拉式自动成型系统一般分为：预浸料收放卷系统、热压系统、牵拉系统和控制系统。首先预浸料以条带的形式置于预浸料卷上，预浸料条带一端由过渡辊通过三向分切刀，将预浸料分切至所需宽度。余料卷回收分切余料，离型纸收卷回收离型纸，分切过后的通过压辊整理平直，接着进入烤箱，使预浸料受热均匀，具有一定的软化度和粘结性，有预定型器集束后在定型器的压力作用下成型，形成最终所需截面尺寸的捻子条。成型之后的捻子条被牵引装置夹紧后牵引连续生成，夹紧头在定位器处停下，启动切割装置切取所需长度，最终得到所需横截尺寸所需长度的捻子条制件。其中急停器可以夹紧头回程时越过初始位置。

可知牵拉式自动成型方法，成型的效率与手工方法相比大大提高，捻子条的成型的尺寸精度与质量也有所提升，但是整个成型系统复杂，灵活性低，适应性差，不适于少量生产。

因此，有必要研究一种成型复合材料长桁预浸料捻子条模组及其制备方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种成型复合材料长桁预浸料捻子条模组及其制备方法，采用模具成型方法，进一步提升捻子条制件的尺寸精度，保证捻子条的制造成型质量。而且可以依据不同形状和大小的捻子条设计对应的成型模具，灵活性高、适应性强；采用设备简单，成本低，易操作，更适用于小批量制件的生产制造。

一方面，本发明提供一种成型复合材料长桁预浸料捻子条模组，所述模具包括：左成型模具、右成型模具和压板成型模具，所述左成型模具和右成型模具连接，所述压板成型模具设置在左成型模具和右成型模具上方，所述左成型模具、右成型模具和压板成型模具共同形成捻子条成型腔体。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述左成型模具包括第一连接部和第一成型部，所述右成型模具包括第二连接部和第二成型部，所述第一连接部和第二连接部连接，所述第一成型部和第二成型部对称设置在捻子条成型腔体两侧。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一连接部包括第一凸起和第一开口，所述第二连接部包括第二凸起和第二开口，所述第一凸起设置在第二开口内，所述第二凸起设置在第一开口内，所述第一凸起和第二凸起贴合设置，所述第一连接部和第二连接部互相咬合。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述压板成型模具为T型结构，所述压板成型模具同时贴合设置在第一成型部和第二成型部上方。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述左成型模具、右成型模具和压板成型模具的表面均基于捻子条数模外形表面提取并制造，所述第一成型部和第二成型部上还均设置激光投影靶标点，用于标记捻子条成型边界、辅助预浸料铺叠、修整及压实操作。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种成型复合材料长桁捻子条的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备捻子条模组；

S2：评估预浸料用量并预处理；

S3：清理模具表面并安装，在左成型模具、右成型模具和压板成型模具的工作表面铺附无空隔离布或脱模布，或者涂覆脱模剂；

S4：将捻子条压实后固化；

S5：脱模切割。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1具体包括：

S11：制备左成型模具，模具的成型面基于捻子条数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及压实操作；

S12：制备右成型模具，模具的成型面基于捻子条数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及压实操作；

S13：制备压板成型模具，模具的成型面基于捻子条数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及真空压实操作。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2具体为：预浸料的用量为捻子条填充体积的105％-106％，预浸料从冷库中取出解冻之后，在洁净间内完成剪裁和滚卷。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4具体为：

S41：将卷好的预浸料放置在成型模具腔内，压板成型模具向内侧移动压实预浸料，压实时间5-7min；

S42：在捻子条压实之后，整体移入固化炉进行固化，固化温度大于等于60℃。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S5具体为：捻子条完成固化之后，将捻子条温度降到60℃以下，使用锲形工具辅助脱模，完成复合材料长桁捻子条的制备后进行按需切割。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：本发明采用模具成型方法，进一步提升捻子条制件的尺寸精度，保证捻子条的制造成型质量。而且可以依据不同形状和大小的捻子条设计对应的成型模具，灵活性高、适应性强；采用设备简单，成本低，易操作，更适用于小批量制件的生产制造。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明背景技术中提供的牵拉式自动成型示意图；

图2是本发明一个实施例提供的捻子条模组结构图；

图3是本发明一个实施例提供的捻子条模组填料示意图；

图4是本发明一个实施例提供的捻子条模组压实示意图；

图5是本发明一个实施例提供的捻子条模组切割后使用图。

其中，图中：1左成型模具；2右成型模具；3压板成型模具；4捻子条；5长桁凸缘插层；6长桁右L型结构；7长桁左L型结构。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

如图2所示，本发明提供了一种成型复合材料长桁预浸料捻子条4模组，所述模具包括：左成型模具1、右成型模具2和压板成型模具3，所述左成型模具1和右成型模具2连接，所述压板成型模具3设置在左成型模具1和右成型模具2上方，所述左成型模具1、右成型模具2和压板成型模具3共同形成捻子条4成型腔体。

所述左成型模具1包括第一连接部和第一成型部，所述右成型模具2包括第二连接部和第二成型部，所述第一连接部和第二连接部连接，所述第一成型部和第二成型部对称设置在捻子条4成型腔体两侧。所述第一连接部包括第一凸起和第一开口，所述第二连接部包括第二凸起和第二开口，所述第一凸起设置在第二开口内，所述第二凸起设置在第一开口内，所述第一凸起和第二凸起贴合设置，所述第一连接部和第二连接部互相咬合。所述左成型模具1、右成型模具2和压板成型模具3的表面均基于捻子条4数模外形表面提取并制造，所述第一成型部和第二成型部上还均设置激光投影靶标点，用于标记捻子条4成型边界、辅助预浸料铺叠、修整及压实操作。

所述压板成型模具3为T型结构，所述压板成型模具3同时贴合设置在第一成型部和第二成型部上方。

本发明还提供一种成型复合材料长桁捻子条4的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备捻子条4模组；

S2：评估预浸料用量并预处理；

S3：清理模具表面并安装，在左成型模具1、右成型模具2和压板成型模具3的工作表面铺附隔离布或脱模布；

S4：将捻子条4压实后固化；

S5：脱模切割。

所述S1具体包括：

S11：制备左成型模具1，模具的成型面基于捻子条4数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条4成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及压实操作；

S12：制备右成型模具2，模具的成型面基于捻子条4数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条4成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及压实操作；

S13：制备压板成型模具3，模具的成型面基于捻子条4数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条4成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及真空压实操作。

所述S2具体为：预浸料的用量为捻子条4填充体积的105％-106％，预浸料从冷库中取出解冻之后，在洁净间内完成剪裁和滚卷。

所述S4具体为：

S41：将卷好的预浸料放置在成型模具腔内，压板成型模具3向内侧移动压实预浸料，压实时间5-7min；

S42：在捻子条4压实之后，整体移入固化炉进行固化，固化温度大于等于60℃。

所述S5具体为：捻子条4完成固化之后，将捻子条4温度降到60℃以下，使用锲形工具辅助脱模，完成复合材料长桁捻子条4的制备后进行按需切割。

本发明所述工艺方法在使用时，首先捻子条4成型模具由三部分组成：左成型模具1、右成型模具2和压板成型模具3。模具制造表面基于捻子条4数模外形表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条4成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及压实操作。如图3所示，将制备完成的左成型模具1与右成型模具2按要求安装固定，在模具的成型腔内表面铺覆隔离膜或脱膜布；预浸料的用量一般为捻子条4填充体积的105％-106％，预浸料从冷库中取出解冻之后，在洁净间内完成剪裁和滚卷。如图4所示，将经过预处理的预浸料放置在成型模具腔内，压板成型模具3压实预浸料(压实时间5-7min)，捻子条4的压实效果。随后进入固化炉固化(固化温度≥60℃)，捻子条4完成固化之后，将捻子条4温度降到60℃以下，使用锲形工具辅助脱模，完成复合材料长桁捻子条4的制备。最后切取所需长度，得到所需横截尺寸所需长度的捻子条4制件。最终制件放置在长桁右L型结构6和长桁左L型结构7之间，位于长桁凸缘插层5上方，最终成品如图5所示。

以上对本申请实施例所提供的一种成型复合材料长桁预浸料捻子条4模组及其制备方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种成型复合材料长桁预浸料捻子条模组，其特征在于，所述模具包括：左成型模具、右成型模具和压板成型模具，所述左成型模具和右成型模具连接，所述压板成型模具设置在左成型模具和右成型模具上方，所述左成型模具、右成型模具和压板成型模具共同形成捻子条成型腔体。

2.根据权利要求1所述的捻子条模组，其特征在于，所述左成型模具包括第一连接部和第一成型部，所述右成型模具包括第二连接部和第二成型部，所述第一连接部和第二连接部连接，所述第一成型部和第二成型部对称设置在捻子条成型腔体两侧。

3.根据权利要求2所述的捻子条模组，其特征在于，所述第一连接部包括第一凸起和第一开口，所述第二连接部包括第二凸起和第二开口，所述第一凸起设置在第二开口内，所述第二凸起设置在第一开口内，所述第一凸起和第二凸起贴合设置，所述第一连接部和第二连接部互相咬合。

4.根据权利要求2所述的捻子条模组，其特征在于，所述压板成型模具为T型结构，所述压板成型模具同时贴合设置在第一成型部和第二成型部上方。

5.根据权利要求2所述的捻子条模组，其特征在于，所述左成型模具、右成型模具和压板成型模具的表面均基于捻子条数模外形表面提取并制造，所述第一成型部和第二成型部上还均设置激光投影靶标点，用于标记捻子条成型边界、辅助预浸料铺叠、修整及压实操作。

6.一种成型复合材料长桁捻子条的制备方法，基于上述权利要求1-5之一所述的捻子条模组，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备捻子条模组；

S2：评估预浸料用量并预处理；

S3：清理模具表面并安装，在左成型模具、右成型模具和压板成型模具的工作表面铺附无空隔离布或脱模布，或者涂覆脱模剂；

S4：将捻子条压实后固化；

S5：脱模切割。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述S1具体包括：

S11：制备左成型模具，模具的成型面基于捻子条数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及压实操作；

S12：制备右成型模具，模具的成型面基于捻子条数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及压实操作；

S13：制备压板成型模具，模具的成型面基于捻子条数模表面提取并制造，模具上设置激光投影靶标点，标记捻子条成型边界，辅助预浸料铺叠、修整及真空压实操作。

8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述S2具体为：预浸料的用量为捻子条填充体积的105％-106％，预浸料从冷库中取出解冻之后，在洁净间内完成剪裁和滚卷。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述S4具体为：

S41：将卷好的预浸料放置在成型模具腔内，压板成型模具向内侧移动压实预浸料，压实时间5-7min；

S42：在捻子条压实之后，整体移入固化炉进行固化，固化温度大于等于60℃。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述S5具体为：捻子条完成固化之后，将捻子条温度降到60℃以下，使用锲形工具辅助脱模，完成复合材料长桁捻子条的制备后进行按需切割。

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