CN104842606A - 一种组合结构工艺盖板及制备方法 - Google Patents

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本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种组合结构工艺盖板及制备方法。组合结构工艺盖板由分体赋型面板、隔离区和联接体三部分组成，分体赋型面板为复合材料结构，由子赋型面板组合而成，子赋型面板具有楔形边界结构，子赋型面板之间通过隔离区搭接，隔离区由单层具有脱模/粘贴双功能的膜结构材料构成，联接体为橡胶材料，制备时，子赋型面板采用预浸料梯度铺贴的方法制造出楔形边界结构，子赋型面板通过隔离区连接为分体赋型面板，联接体整体形式置于分体赋型面板上，分体赋型面板、隔离区和联接体采用一次固化成型。本发明不仅具有高活动协调性的内部结构，还具有高质量的表面赋型效果，对于复合材料异型结构蒙皮制造具有重要的工程价值。

Description

一种组合结构工艺盖板及制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种组合结构工艺盖板及制备方法，尤其涉及一种分体赋型面板/隔离区/联接体组合结构工艺盖板及制备方法。
背景技术
工艺盖板是制造复合材料蒙皮常用的辅助成型工具，其赋型表面质量决定了蒙皮制件的外表面成型效果，而结构特征决定了其与蒙皮坯体的贴合效果，并最终决定着所需高压条件成型的蒙皮的内部质量。
当前，复合材料蒙皮工艺盖板多为整体结构，采用橡胶材料或者复合材料制造，其中前者多用于阴模成型，而后者多用于阳模成型。橡胶工艺盖板或者复合材料工艺盖板应用工艺的差别是与其自身特点是密切相关的，阴模成型工艺对制件外型面要求低，橡胶材料虽然表面赋型效果一般，但结构刚度低，自身活动协调性高，与蒙皮坯体贴合度高，内部成型质量好，因此多用于蒙皮阴模成型工艺。阳模成型工艺对制件外型面要求高，橡胶工艺盖板显然无法满足制造需求，因此多采用复合材料工艺盖板。复合材料工艺盖板特点是材料模量高，表面赋型效果好，但因自身刚度过大活动协调性差，容易造成位置失配，因此也仅仅局限于结构相对简单的制件阳模成型。
随着复合材料应用的突飞猛进，愈发复杂的复合材料结构不断涌现，富集内/外R区、内外/折角等复杂结构的复合材料异型蒙皮即属于此类结构，兼具阴/阳模成型特征。阳模成型工艺相对阴模成型工艺简单，为最大程度降低制备难度，实际工程操作针对上述制件多选用阳模成型特征较多的一面作为制件的外型面，因此对外型面成型质量就提出了严格的技术要求。就工艺盖板而言，橡胶工艺盖板表面赋型质量低，显然无法满足相应的技术要求，而当前整体结构的复合材料工艺盖板虽然可以满足表面赋型效果要求，但因其刚度大，内部结构活动协调性差，容易与复合材料异型蒙皮坯体产生位置失配，在内/外R区、内外/折角等结构突变区引起折角突起、富树脂、分层等内部缺陷，显然亦无法满足复合材料异型蒙皮的制造技术要求。因此，针对性地开发兼具高活动协调性的内部结构与高质量表面赋型效果的新型工艺盖板就成为实现复合材料异型蒙皮高效制造的必然选择。
发明内容
本发明目的是提出一种兼具高活动协调性的内部结构与高质量表面赋型效果的工艺盖板及制备方法。
本发明的技术方案是：组合结构工艺盖板由分体赋型面板、隔离区和联接体三部分组成，分体赋型面板为复合材料结构，由子赋型面板组合而成，子赋型面板具有楔形边界结构，子赋型面板之间通过隔离区搭接，通过隔离区搭接的两个子赋型面板的楔形边界结构的夹角θ的角度相同，开口方向相反，分体赋型面板的赋型面与其所制备制件数模的外型面相一致；隔离区由单层具有脱模/粘贴双功能的膜结构材料构成，膜结构材料的两个表面分别是脱模功能面与粘贴功能面，其中粘贴功能面与子赋型面板的楔形边界面粘接；联接体为橡胶材料，联接体整体覆盖分体赋型面板非赋型面并与其相联；制备时，子赋型面板采用预浸料梯度铺贴的方法制造出楔形边界结构，子赋型面板通过隔离区连接为分体赋型面板，联接体整体形式置于分体赋型面板上，分体赋型面板、隔离区和联接体采用一次固化成型。
所述的子赋型面板楔形边界结构夹角0°＜θ＜90°。
所述的分体赋型面板为等厚度，分体赋型面板厚度介于0～2mm之间。
所述的隔离区为等厚度，隔离区厚度介于0～0.5mm之间。
所述的联接体为等厚度，联接体厚度介于0～3mm之间。
所述的隔离区材料为单侧表面附带热塑性胶粘剂的聚四氟乙烯薄膜。
本发明具有的优点和有益效果：本发明借鉴现有的工艺盖板技术基础，提出了一种分体赋型面板/隔离区/联接体组合结构工艺盖板及其制备方法，该组合结构工艺盖板采用复合材料作为蒙皮坯体的赋型表面，保留了复合材料工艺盖板高质量的表面赋型效果特点；分体赋型面板由子赋型面板组合而成，子赋型面板采用楔形边界结构通过隔离区两两搭接，既提升了分体赋型面板内部结构的活动协调性又降低了搭接界面间隙，有利于避免搭接界面“溢胶”缺陷；分体赋型面板非赋型面整体粘接橡胶材料，保证了各子赋型面板相对位置的准确性以及分体赋型面板赋整体型面精度。除此之外，本发明还提出了上述组合结构工艺盖板的一种制备方法，该方法采用预浸料梯度铺贴方式，将楔形边界结构、隔离区以及子赋型面板搭接区等制备工序有效融入整个组合结构工艺盖板的固化成型过程，不仅精简操作程序，而且可以提升子赋型面板搭接区制造质量，是实现本发明所提出的组合结构工艺盖板的有效途径。总之，本发明提出一种分体赋型面板/隔离区/联接体组合结构工艺盖板结构独特，方法科学可行，所制备的组合结构工艺盖板兼具高活动协调性的内部结构与高质量表面赋型效果，对于复合材料异型结构蒙皮制造具有重要的工程应用参考价值。
附图说明
图1是本发明组合结构工艺盖板示意图。
图2.是分体赋型面板/隔离区/联接体组合结构工艺盖板制备方法示意，
图3.是本发明实施例1中“M”型截面SW110/5258//AIRPAD橡胶组合工艺盖板制备方法与结构示意图，其中，图a是组合工艺盖板结构示意图，图b是组合工艺盖板制备方法示意图。
具体实施方式
参见图1，组合结构工艺盖板由分体赋型面板、隔离区和联接体三部分组成，分体赋型面板为复合材料结构，由子赋型面板组合而成，子赋型面板具有楔形边界结构，子赋型面板之间通过隔离区搭接，通过隔离区搭接的两个子赋型面板的楔形边界结构的夹角θ的角度相同，开口方向相反，分体赋型面板的赋型面与其所制备制件数模的外型面相一致；隔离区由单层具有脱模/粘贴双功能的膜结构材料构成，膜结构材料的两个表面分别是脱模功能面与粘贴功能面，其中粘贴功能面与子赋型面板的楔形边界面粘接；联接体为橡胶材料，联接体整体覆盖分体赋型面板非赋型面并与其相联。所述的所述的子赋型面板1楔形边界结构夹角0°＜θ＜90°。所述的分体赋型面板为等厚度，分体赋型面板厚度介于0～2mm之间。所述的隔离区3为等厚度，隔离区3厚度介于0～0.2mm之间。所述的联接体4为等厚度，联接体4厚度介于0～3mm之间。所述的隔离区3材料为单侧表面附带热塑性胶粘剂的聚四氟乙烯薄膜。
参见图2，如上面所述的一种分体赋型面板/隔离区/联接体组合工艺盖板，其制造过程至少包括如下步骤：(1)采用梯度递减步长︱Λ︱5，进行子赋型面板坯体6铺贴；(2)在坯体6的梯度铺贴边界面，粘贴脱模/粘贴双功能膜结构材料7；(3)紧靠脱模/粘贴双功能膜结构材料7，采用梯度递增步长︱Λ︱5进行子赋型面板坯体8铺贴；(4)整体覆盖粘接体9，并与子赋型面板坯体6以及8、脱模/粘贴双功能膜结构材料8一次性固化。
实施例1
“M”型截面分体赋型面板/隔离区/联接体组合结构工艺盖板(见图3a)：结构如下：子赋型面板包括10～16共七块，厚度2mm，材料为SW110/5258平纹玻璃纤维预浸料，楔形边界结构夹角θ＝arctan0.1；隔离区17～22厚度165μm，材料为Airtech公司Tooltec CS5带胶脱模布；联接体23，材料为Airtech公司AIRPAD1084橡胶，厚度1.5mm。
制备方法(参考图3b)如下：
1)采用SW110/5258(单层压厚0.1mm)平纹玻璃纤维预浸料，以1mm/层步长在工艺盖板成型模具上进行梯度递减铺贴，铺层方式[0]20；
2)在坯体24梯度铺贴区粘贴Tooltec CS5带胶脱模布25；
3)采用1mm/层铺贴步长，以递增铺贴方式紧靠Tooltec CS5带胶脱模布25进行坯体27铺贴，坯体27另一边界区同样采用1mm/层步长进行递减铺贴；
4)按照上述步骤2)及3)操作方式，分别进行Tooltec CS5带胶脱模布19～22粘贴以及坯体28～32的铺贴；
5)整体覆盖AIRPAD1084橡胶26。
6)一次性固化成型：固化制度为180℃/3h，直接加压0.675MPa。

Claims (6)

1.一种组合结构工艺盖板，其特征在于，组合结构工艺盖板由分体赋型面板、隔离区和联接体三部分组成，分体赋型面板为复合材料结构，由子赋型面板组合而成，子赋型面板具有楔形边界结构，子赋型面板之间通过隔离区搭接，通过隔离区搭接的两个子赋型面板面楔形边界结构的夹角θ的角度相同，开口方向相反，分体赋型面板的赋型面与其所制备制件数模的外型面相一致；隔离区由单层具有脱模/粘贴双功能的膜结构材料构成，膜结构材料的两个表面分别是脱模功能面与粘贴功能面，其中粘贴功能面与子赋型面板的楔形边界面粘接；联接体为橡胶材料，联接体整体覆盖分体赋型面板非赋型面并与其相联；制备时，子赋型面板采用预浸料梯度铺贴的方法制造出楔形边界结构，子赋型面板通过隔离区连接为分体赋型面板，联接体整体形式置于分体赋型面板上，分体赋型面板、隔离区和联接体采用一次固化成型。
2.根据权利要求1所述的一种组合结构工艺盖板，其特征在于，所述的子赋型面板楔形边界结构夹角0°＜θ＜90°。
3.根据权利要求1所述的一种组合结构工艺盖板，其特征在于，所述的分体赋型面板为等厚度，分体赋型面板厚度介于0～2mm之间。
4.根据权利要求1所述的一种组合结构工艺盖板，其特征在于，所述的隔离区为等厚度，隔离区厚度介于0～0.5mm之间。
5.根据权利要求1所述的一种组合结构工艺盖板，其特征在于，所述的联接体为等厚度，联接体厚度介于0～3mm之间。
6.根据权利要求1所述的一种组合结构工艺盖板，其特征在于，脱模/粘贴双功能膜结构材料是指单侧表面附带热塑性胶粘剂的聚四氟乙烯薄膜材料。
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