CN102990940B - 复合材料加筋板液体成型装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料成型技术，涉及一种复合材料加筋板液体成型装置及方法。所述复合材料加筋板液体成型装置包括胶液缸、封装预制件、成型模具、导流瓶、连接装置和真空泵。其中，封装预制件设置在带有沟槽的成型模具上构成成型组件，该成型组件一端经进胶管连接胶液缸形成注入线路，另一端经出胶管连接到导流瓶形成吸入线路，其中导流瓶通过导流管连接到连接装置，连接装置经真空管与真空泵相连。本发明筋条结构增强纤维材料先被放置于成型模具的沟槽中成型，而后蒙皮结构增强纤维材料铺设成型，再注入液体树脂整体成型，可充分保证筋条与蒙皮相对位置的精确，也保证了零件整体成型的外观质量，具有较佳的实际应用价值。

Description

复合材料加筋板液体成型装置及方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术，涉及一种复合材料加筋板液体成型装置及方法。
背景技术
复合材料以其比强度、比刚度高，抗疲劳，可设计性好和易于整体成形等一系列优点，在航空航天领域得到广泛的应用，其用量的高低成为衡量飞行器先进性的重要指标。加筋壁板是复合材料最常用的结构之一，在大尺寸的翼面结构和机身结构中广泛使用，加强筋的截面包括工字形和倒T型等。复合材料在航空领域的应用从受力和尺寸较小的此承力结构(如舵面结构)扩展到受力和尺寸较大的主承力结构(如尾翼、机翼和机身等)，对复合材料加筋壁板的制造提出了更高的要求。
传统的复合材料加筋壁板结构采用高能耗的热压罐成型来保证最终产品质量，制造周期长且成本较高。
发明内容
本发明的目的是：提出一种制造成本低且结构效率高的新型复合材料加筋板液体成型装置。
另外，本发明还提供一种新型复合材料加筋板液体成型方法。
本发明的技术方案是：一种复合材料加筋板液体成型装置，其包括胶液缸、封装预制件、成型模具、导流瓶、连接装置和真空泵，其中，封装预制件设置在带有沟槽的成型模具上构成成型组件，该成型组件一端经进胶管连接胶液缸形成注入线路，另一端经出胶管连接到导流瓶形成吸入线路，其中导流瓶通过导流管连接到连接装置，连接装置经真空管与真空泵相连。
所述成型模具上设置有若干“U”型沟槽。
所述封装预制件上设置有导流网和隔离膜，并由真空袋封装成模具腔。
所述封装预制件与导流网之间设置有均压板。
一种复合材料加筋板液体成型方法，其中，筋条结构增强纤维材料先被放置于成型模具的沟槽中成型，而后蒙皮结构增强纤维材料铺设成型，再注入液体树脂整体成型。
所述的复合材料加筋板液体成型方法，其进一步包括如下步骤：
步骤1)提供包括沟槽部分形状尺寸的成型模具；
步骤2)将剪裁完毕的筋条预制体放置在所述成型模具的沟槽中并塞实，随后在其表面上放上蒙皮预成型体；
步骤3)将所述成型模具及预成型体打包以形成模具腔，同时设定树脂注入流道；
步骤4)将未固化的流体树脂源连接于至少一个与所述模具腔连通的树脂入口；
步骤5)将真空管7连接与所述模具腔连通的至少一个真空出口；
步骤6)通过所述至少一个真空出口将所述成形结构的内部排空；
步骤7)通过所述至少一个树脂入口将未固化的树脂从未固化的树脂源供给到所述模具腔，从而用树脂填充所述模具腔；
步骤8)固化树脂，形成所述复合结构。
本发明的优点是：与现有的组合式模具结构设计技术相比，本发明加筋板液体成型装置，将筋条单元埋入成型模具内部，可充分保证筋条与蒙皮相对位置的精确，也保证了零件整体成型的外观质量。所完成的复合材料加筋壁板在民机和军机的主承力及次承力结构有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明复合材料加筋板液体成型装置示意图；
图2是整体成型模具结构示意图；
图3是树脂渗流过程示意图，
其中，1.胶液缸 2.进胶管 3.封装预制件 4.出胶管 5.导流管 6.连接装置 7.真空管 8.真空泵9.成型模具 10.导流瓶 11.匀压板 12.导流网 13.隔离膜 14.真空袋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。
请参阅图1，其是本发明复合材料加筋板液体成型装置的结构示意图。所述复合材料加筋板液体成型装置包括胶液缸1、封装预制件3、成型模具9、导流瓶10、连接装置6和真空泵8。其中，封装预制件3设置在成型模具9上构成成型组件，该成型组件一端经进胶管2连接胶液缸1形成注入线路，另一端经出胶管4连接到导流瓶10形成吸入线路。本实施方式中，该导流瓶10为锥形瓶，其通过导流管5连接到连接装置6，连接装置6经真空管7与真空泵8相连。整套成型装置通过吸入线路降低成型组件内部压力，同时将树脂合成物通过注入线路灌注到成型组件内部增强纤维材料以形成复合材料壁板成型体。
请参阅图2，其是成型模具的结构示意图。所述成型模具9上开设有若干沟槽。所具有的沟槽特征实现了成型过程中筋条单元在模具结构内部的定位埋入，充分保证了筋条单元与蒙皮单元相对位置的精确，简化了工艺流程，保证了零件整体成型的外观质量，并且降低了零件的制造成本。
请参阅图3，其是树脂渗流过程示意图。本发明复合材料加筋板液体成型过程中，筋条结构增强纤维材料首先被放置于图2所示成型模具结构沟槽中成型，而后蒙皮结构增强纤维材料铺设成型，一定温度下注入液体树脂整体成型。其具体步骤如下：
步骤1)提供包括“U”形沟槽部分形状尺寸的成型模具9；
步骤2)将剪裁完毕的筋条预制体放置在所述模具的“U”形沟槽中并塞实，随后在其表面上放上蒙皮预成型体；
步骤3)利用真空袋14将所述成型模具9、封装预制件3、匀压板11、导流网12及隔离膜13打包以形成模具腔，同时设定树脂注入流道；
步骤4)将进胶管2一端埋入胶液缸1中未固化的流体树脂中，另一端连接于至少一个与模具腔连通的树脂入口；
步骤5)将真空管7连接与所述模具腔连通的至少一个真空出口；
步骤6)通过所述至少一个真空出口将所述成形结构的内部排空；
步骤7)通过所述至少一个树脂入口将未固化的树脂从胶液缸1中供给到所述模具腔，从而用树脂填充所述模具腔，如图3所示；
步骤8)固化树脂，形成所述复合结构。
本发明采用单面模具在真空作用下促使树脂浸润干态纤维预成型体，而后在室温或烘箱中固化成型，由于仅有一个模具表面，并且大气压力代替了液压压力机，具有加工成本低、产品孔隙率低的特点，性能与热压罐工艺接近、适合制造大型复杂结构等，为不可浸渍的零件提供了可负担的闭合模塑方案。

Claims (5)

1.一种复合材料加筋板液体成型装置，其特征在于：包括胶液缸(1)、封装预制件(3)、成型模具(9)、导流瓶(10)、连接装置(6)和真空泵(8)，其中，封装预制件(3)设置在带有沟槽的成型模具(9)上构成成型组件，该成型组件一端经进胶管(2)连接胶液缸(1)形成注入线路，另一端经出胶管(4)连接到导流瓶(10)形成吸入线路，而导流瓶(10)通过导流管(5)连接到连接装置(6)，连接装置(6)经真空管(7)与真空泵(8)相连。
2.根据权利要求1所述的复合材料加筋板液体成型装置，其特征在于：所述成型模具上设置有若干“U”型沟槽。
3.根据权利要求1所述的复合材料加筋板液体成型装置，其特征在于：所述封装预制件(3)上设置有导流网(12)和隔离膜(13)，并由真空袋(14)封装成模具腔。
4.根据权利要求1所述的复合材料加筋板液体成型装置，其特征在于：所述封装预制件(3)与导流网(12)之间设置有均压板(11)。
5.一种复合材料加筋板液体成型方法，其特征在于，筋条结构增强纤维材料先被放置于成型模具的沟槽中成型，而后蒙皮结构增强纤维材料铺设成型，再注入液体树脂整体成型，进一步包括如下步骤：
步骤1)提供包括沟槽部分形状尺寸的成型模具；
步骤2)将剪裁完毕的筋条预制体放置在所述成型模具的沟槽中并塞实，随后在其表面上放上蒙皮预成型体；
步骤3)将所述成型模具及预成型体打包以形成模具腔，同时设定树脂注入流道；
步骤4)将未固化的流体树脂源连接于至少一个与所述模具腔连通的树脂入口；
步骤5)将真空管(7)连接与所述模具腔连通的至少一个真空出口；
步骤6)通过所述至少一个真空出口将所述模具腔的内部排空；
步骤7)通过所述至少一个树脂入口将未固化的树脂从未固化的树脂源供给到所述模具腔，从而用树脂填充所述模具腔；
步骤8)固化树脂，形成所述复合结构。
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