CN105538746B - 复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料热成型工艺技术，具体涉及一种复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具及方法。本发明采用主体阳模、异形位置局部阴阳对模的模具形式，在热压罐中成型大型复合材料异形制件。采用主体阳模保证制件内表面成型精度，适用于内部粘接；针对制件外表面局部异形位置，采用阴阳对模，保证异形制件外表面装配处异形型面的尺寸及位置精度，并且能够保证制件的内部质量。

Description

复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具及方法

技术领域

本发明属于复合材料热成型工艺技术，具体涉及一种复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具及方法。

背景技术

热压罐成型方法是最常用的复合材料成型方法。在热压罐成型中工装模具要求相对简单，设备通用性好，特别适用于3m以上的大型制件成型。热压罐成型方法成型中，利用空气进行加压，并且通过空气作为热传导的流动载体，模具设计合理的情况下，压力和热可以均匀传递。为保证制件的内部质量，一般热压罐成型采用制件的一个面作为贴模面，固化成型后贴模面型面精度较高。

许多大型复合材料制件内表面为胶接面，为保证胶接质量，将内表面设为贴膜面。外表面为气动表面，外表面与飞机连接区域设计了异形面以完成装配。由于装配关系需要，装配连接部位需要高精度成型。内表面单面贴膜面，热压罐真空袋成型异形型面时，外表面质量及位置精度控制完全依赖于预浸料铺贴精度，无法成型出局部表面带角度的异形型面，如图1所示，不能满足装配要求，因此需要采用新的成型方法和工艺完成装配连接部位异形型面成型。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够实现复合材料大型制件局部异形面双面贴模，保证内外表面的成型精度和制件内部质量的热压罐成型模具及方法。

本发明的技术方案是：复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具，其包括主体阳模1、分块阴模2、梯形定位块3、定位销钉4、模具平台5、支架6，复合材料大型制件采用阳模成型，预浸料铺贴在主体阳模1表面，阳模安装在模具平台5上，支撑阳模1及模具平台5，与复合材料大型制件局部异形面相匹配的分块阴模2压在制件局部异形面上，并且放置在模具平台5上，分块阴模2的模具平台5上设置有梯形定位块3，梯形定位块3通过定位销钉4相对主体阳模1定位，所述真空袋封装在模具平台5上对各部件进行密封。

所述的复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具，其特征在于，分块阴模2上开设有能够相对梯形定位块3在主体阳模1上滑动的槽。

所述的复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具，其特征在于，分块阴模2采用的是三角形截面。

基于所述的复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具的成型方法，其梯形定位块3通过定位销钉4相对主体阳模型面定位，局部异形型面分块阴模2通过梯形定位块3在阳模1上在一个方向滑动，即保证定位精度，同时又实现热压罐压力的传递；

局部异形型面分块阴模2采用的是三角形截面，以减小局部异形型面分块阴模2在主体阳模1平台上的压紧力，并使得热压罐压力转换成推力，保证制件异形型面位置预浸料的成型质量；对局部异形型面分块阴模2与模具平台5的接触面积进行加工消减，保证施加的推力能够最大限度加到制件上。

所述的复合材料大型制件局部异形面热压罐成型方法，其包括以下步骤：

1：采用大型复合材料异形制件的内形型面制造阳模以及阳模上的定位装置，按照外形的异形型面拆分成若干段，分别制造与各段对应的分块阴模；

2)：在阳模上把制件的铺层一层一层的铺贴，并将外形异型面定位铺贴；

3)：在完成铺贴的制件表面铺贴隔离层，在阳模上按照顺序安装分块阴模，并组装工艺蒙皮；

4)：在模具平台上封闭真空袋，将主体阳模及分块阴模包裹在真空袋中，推入热压罐加温加压预压实；

5)：拆开工艺组合，卸下分块外形阴模，对外形异形区域添加预浸料，并进行修整，以避免伤及主铺层；

6)：在完成铺贴的制件表面铺贴隔离层，在阳模上按照顺序安装分块阴模，并组装工艺蒙皮；

7)：在模具平台上封闭真空袋，将阴阳模包裹在真空袋中，推入热压罐加温加压固化。

本发明的技术效果是：本发明针对大型复合材料制件热压罐成型工艺，将销钉定位转换成梯形滑块定位，并且采用三角截面的阴模实现了热压罐局部阴阳对模加压成型，可以成型出内外型面准确，内部质量可靠的大型复合材料异形型面制件，满足了大型制件内形型面胶接，局部外形型面装配的要求。

该方法必须具备以下特点：

(1)制件主体采用阳模成型；

(2)局部异形位置采用阴阳对模成型；

(3)阴模相对阳模有定位机构，保证成型精度；

(4)阴模能够完全传递热压罐压力，保证制件成型质量。

附图说明

图1是复合材料大型制件截面示意图；

图2是主体阳模与局部阴模装配后封闭真空袋示意图；

图3是局部阴模定位梯形块结构示意图；

图4是复合材料大型制件局部异形面热压罐成型方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

参见附图1至图4所示，该种成型复合材料局部异形面的阴阳对模热压罐成型方法，主要实施方案为：

制件采用热压罐成型，因此设计了适用于热压罐成型的阳模。该异形型面位置主要指装配位置的下陷区域，包括变厚区及等厚区。

该复合材料局部异型面成型模具包括主体阳模1、分块阴模2、梯形定位块3、定位销钉4、模具平台5、支架6，复合材料大型制件采用阳模成型，预浸料铺贴在主体阳模1表面，阳模安装在模具平台5上，支撑主体阳模1及模具平台5。与复合材料大型制件局部异形面相匹配的分块阴模2压在制件局部异形面上，并且放置在模具平台5上，分块阴模2的模具平台5上设置有梯形定位块3，梯形定位块3通过定位销钉4相对主体阳模1定位，所述真空袋封装在模具平台5上对各部件进行密封。

梯形定位块3通过定位销钉4相对主体阳模型面定位，局部异形型面分块阴模2通过梯形定位块3可以在主体阳模1上在一个方向滑动，即保证了定位精度，同时又实现了热压罐压力的传递。

局部异形型面分块阴模2采用的是三角形截面，可以减小局部异形型面分块阴模2在主体阳模1平台上的压紧力，并使得热压罐压力可以最大化的转换成推力，保证制件异形型面位置预浸料的成型质量；对局部异形型面分块阴模2与模具平台5的接触面积进行了加工消减，通过减小了接触面积，从而减小摩擦力，保证了施加的推力能够最大限度加到制件上。

进行预压实及固化时，真空袋封闭在模具平台上，阳模阴模同时包裹在真空袋中，热压罐压力可以直接作用在阳模上的制件外形上，并通过阴模施加在制件异形装配区。

具体步骤如下：

1)：采用大型复合材料异形制件的内形型面制造阳模以及阳模上的定位装置，按照外形的异形型面拆分成若干段，分别制造与各段对应的分块阴模；

2)：在阳模上把制件的铺层一层一层的铺贴，采用激光跟踪仪对异形区型面铺层边界进行定位，将外形异型面定位铺贴；

3)：完成铺贴后，在制件上铺放隔离模，并在制件非异形区的其余位置铺放工艺蒙皮，按照顺序在阳模上安装异形型面阴模；

4)：在模具平台上封闭真空袋，将阴阳模包裹在真空袋中，推入热压罐，加压到0.5MPa,升温到80℃预压实1小时；

5)：待制件冷却到室温后，拆开工艺组合，卸下异形型面阴模，针对异形型面装配位置预浸料预压实后的表面状态，分析局部缺料情况，并采用细条预浸料对缺料处进行补充，补充后的预浸料略高于没有进行补充的区域一层料的厚度；

6)：完成补料后，在制件上铺放隔离模，并在制件非异形区的其余位置铺放工艺蒙皮，按照顺序在阳模上安装异形型面阴模；

7)：在模具平台上封闭真空袋，将阴阳模包裹在真空袋中，推入热压罐加压到0.5MPa，210℃固化5小时。

采用局部异形面的阴阳对模热压罐成型方法可以成型出型面准确的内外表面，内型面可以满足胶接精度要求，局部装配区异形面可以满足装配精度要求。

Claims (5)

1.复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具，其特征在于，包括主体阳模(1)、分块阴模(2)、梯形定位块(3)、定位销钉(4)、模具平台(5)、支架(6)，复合材料大型制件采用阳模成型，预浸料铺贴在主体阳模(1)表面，阳模安装在模具平台(5)上，支撑阳模(1)及模具平台(5)，与复合材料大型制件局部异形面相匹配的分块阴模(2)压在制件局部异形面上，并且放置在模具平台(5)上，分块阴模(2)的模具平台(5)上设置有梯形定位块(3)，梯形定位块(3)通过定位销钉(4)相对主体阳模(1)定位，所述真空袋封装在模具平台(5)上对各部件进行密封。

2.根据权利要求1所述的复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具，其特征在于，分块阴模(2)上开设有能够相对梯形定位块(3)在主体阳模(1)上滑动的槽。

3.根据权利要求2所述的复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具，其特征在于，分块阴模(2)采用的是三角形截面。

4.基于权利要求1至3任一项所述的复合材料大型制件局部异形面热压罐成型模具的成型方法，其特征在于，

梯形定位块(3)通过定位销钉(4)相对主体阳模型面定位，局部异形型面分块阴模(2)通过梯形定位块(3)在主体阳模(1)上在一个方向滑动，即保证定位精度，同时又实现热压罐压力的传递；

局部异形型面分块阴模(2)采用的是三角形截面，以减小局部异形型面分块阴模(2)在主体阳模(1)平台上的压紧力，并使得热压罐压力转换成推力，保证制件异形型面位置预浸料的成型质量；对局部异形型面分块阴模(2)与模具平台(5)的接触面积进行加工消减，保证施加的推力能够最大限度加到制件上。

5.根据权利要求4所述的复合材料大型制件局部异形面热压罐成型方法，其特征在于，

包括以下步骤：

1)：采用大型复合材料异形制件的内形型面制造阳模以及阳模上的定位装置，按照外形的异形型面拆分成若干段，分别制造与各段对应的分块阴模；

2)：在阳模上把制件的铺层一层一层的铺贴，并将外形异型面定位铺贴；

3)：在完成铺贴的制件表面铺贴隔离层，在阳模上按照顺序安装分块阴模，并组装工艺蒙皮；

4)：在模具平台上封闭真空袋，将主体阳模及分块阴模包裹在真空袋中，推入热压罐加温加压预压实；

5)：拆开工艺组合，卸下分块外形阴模，对外形异形区域添加预浸料，并进行修整，以避免伤及主铺层；

6)：在完成铺贴的制件表面铺贴隔离层，在阳模上按照顺序安装分块阴模，并组装工艺蒙皮；

7)：在模具平台上封闭真空袋，将阴阳模包裹在真空袋中，推入热压罐加温加压固化。