CN108068362A - 一种π型截面环状复材零件的成型工装及方法 - Google Patents

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韦崇福
卢廷钧
李萌
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陈钧
邱海庆
杨先勇
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Abstract

本发明属于复合材料模压成型领域，具体涉及一种π型截面环状复材零件的成型工装及方法。传统的真空袋热压成型，会造成积胶，压力不够合模不到位造成零件精度超差。采用真空袋热压成型还会造成升温速率低，造成零件变形。本发明的成型工装包括外部的底座和盖板，以及内部的下模块、中模块、上模块和外模块，其中所述外模块为分段的环形结构，其他各部分为整体的环形结构，由所述内部各模块组合后形成环形的π型型腔。通过事先成型预成型体，而后通过模块与预成型体的结合，能够有效的保证产品各个端面的尺寸精度和表面粗糙度，通过抽真空及加压注胶方式，能保证胶液浸润到每一处的材料，有效的保证零件的质量。

Description

一种π型截面环状复材零件的成型工装及方法
技术领域
本发明属于复合材料模压成型领域，具体涉及一种π型截面环状复材零件的成型工装及方法。
背景技术
在复合材料模压成型过程中，各个模块之间需要精确的定位及压紧，对于新型的π字型加强框，采用RTM模压技术进行成型。传统的真空袋热压成型，会造成积胶，压力不够合模不到位造成零件精度超差。采用真空袋热压成型还会造成升温速率低，造成零件变形。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：通过事先成型预成型体，而后通过模块与预成型体的结合，能够有效的保证产品各个端面的尺寸精度和表面粗糙度，通过抽真空及加压注胶方式，能保证胶液浸润到每一处的材料，有效的保证零件的质量。
本发明的π型截面环状复材零件的成型工装，该成型工装包括外部的底座和盖板，以及内部的下模块、中模块、上模块和外模块，其中所述外模块为分段的环形结构，其他各部分为整体的环形结构，由所述内部各模块组合后形成环形的π型型腔；所述底座和盖板的对接面安装有胶条，并通过对接后形成的腔体内表面挤压所述内部的各模块，在所述底座周向上设置有注胶嘴，在所述盖板周向上设置有真空嘴，并分别通过相应的管路与所述π型型腔连通。
进一步地，所述底座和盖板的截面为“L”形，且盖板内环面具有倾角。
进一步地，所述外模块的外侧环形面具有倾角，与所述盖板的倾角配合，在盖板的压力下向内侧移动。
进一步地，所述注胶嘴和真空嘴交叉且均匀间隔布置。
进一步地，所述外模块的分段数量大于等于3个。
进一步地，所述底座和盖板还有测温孔。
本发明的π型截面环状复材零件的成型方法，利用上述的成型工装，该方法包括以下步骤：
(一)预成型
在所述下模块、中模块和上模块表面，分别铺贴复合材料，并送入固化炉进行固化预成型，构成形状为“L”形、“U”形和“L”形的预制体；
(二)合模
将所述预制体切边后与各自的模块结合，并由下至上放入所述成型工装的底座上，在相邻预制体的顶角结合区域填充碳绳，并在外表面整体铺贴复合材料，然后放置外模块并安装胶条，将盖板与底座结合；
(三)预热和注胶
将树脂和成型工装预热后，通过所述注胶嘴向π型型腔内注胶，同时通过真空嘴抽气；
(四)固化成型
在热压机内固化成型。
进一步地，步骤(一)中的固化条件为：真空不小于0.09Mpa，0.5～3℃/min升温到80～100℃，保持60～90min，然后以不大于4℃/min冷却至室温。
进一步地，步骤(三)中，将树脂放入注胶桶中，加热至80℃±5℃，保持60～90min，搅拌器速度设置在15％；通过热压机升温将模具加热至80℃±5℃，模具内部抽真空不小于0.098Mpa。
进一步地，步骤(四)中，升温速率按0.5～3℃/min，升温至180℃，保持120±10min，然后升温至200℃保持60～120min，最后以不大于4℃/min降温至40℃以下。
本发明的优点是：为了实现批量且多样化集成检验，通过技术创新，实现了桨叶泡沫的批量化集成检验，保证了检验精度，提高了检验效率。
附图说明
图1是本发明成型工装俯视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是成型工装外模块的轴测图；
图5是图4的C-C剖视图；
图6本发明的工艺流程图；
其中，1是底座，2是下模块，3是中模块，4是上模块，5是外模块，6是盖板，7是胶条，8是注胶嘴，9是真空嘴，10是复材零件。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
一种π型截面环状复材零件的成型工装，该成型工装包括外部的底座1和盖板6，以及内部的下模块2、中模块3、上模块4和外模块5，其中所述外模块5为分段的环形结构，其他各部分为整体的环形结构，由所述内部各模块组合后形成环形的π型型腔；所述底座1和盖板6的对接面安装有胶条7，并通过对接后形成的腔体内表面挤压所述内部的各模块，在所述底座1周向上设置有注胶嘴8，在所述盖板6周向上设置有真空嘴9，并分别通过相应的管路与所述π型型腔连通。
所述底座1和盖板6的截面为“L”形，且盖板6内环面具有倾角。所述外模块5的外侧环形面具有倾角，与所述盖板6的倾角配合，在盖板6的压力下向内侧移动。
所述注胶嘴8和真空嘴9交叉且均匀间隔布置。所述外模块5的分段数量大于等于3个。所述底座1和盖板6还有测温孔。
一种π型截面环状复材零件的成型方法，利用上述的成型工装，包括以下步骤：
(一)预成型
在所述下模块2、中模块3和上模块4表面，分别铺贴复合材料，并送入固化炉进行固化预成型，构成形状为“L”形、“U”形和“L”形的预制体；
(二)合模
将所述预制体切边后与各自的模块结合，并由下至上放入所述成型工装的底座1上，在相邻预制体的顶角结合区域填充碳绳，并在外表面整体铺贴复合材料，然后放置外模块5并安装胶条7，将盖板6与底座1结合；
(三)预热和注胶
将树脂和成型工装预热后，通过所述注胶嘴8向π型型腔内注胶，同时通过真空嘴9抽气；
(四)固化成型
在热压机内固化成型。
步骤(一)中的固化条件为：真空不小于0.09Mpa，0.5～3℃/min升温到80～100℃，保持60～90min，然后以不大于4℃/min冷却至室温。
步骤(三)中，将树脂放入注胶桶中，加热至80℃±5℃，保持60～90min，搅拌器速度设置在15％；通过热压机升温将模具加热至80℃±5℃，模具内部抽真空不小于0.098Mpa。
步骤(四)中，升温速率按0.5～3℃/min，升温至180℃，保持120±10min，然后升温至200℃保持60～120min，最后以不大于4℃/min降温至40℃以下。

Claims (10)

1.一种π型截面环状复材零件的成型工装，其特征在于：该成型工装包括外部的底座(1)和盖板(6)，以及内部的下模块(2)、中模块(3)、上模块(4)和外模块(5)，其中所述外模块(5)为分段的环形结构，其他各部分为整体的环形结构，由所述内部各模块组合后形成环形的π型型腔；所述底座(1)和盖板(6)的对接面安装有胶条(7)，并通过对接后形成的腔体内表面挤压所述内部的各模块，在所述底座(1)周向上设置有注胶嘴(8)，在所述盖板(6)周向上设置有真空嘴(9)，并分别通过相应的管路与所述π型型腔连通。
2.根据权利要求1所述的成型工装，其特征在于：所述底座(1)和盖板(6)的截面为“L”形，且盖板(6)内环面具有倾角。
3.根据权利要求2所述的成型工装，其特征在于：所述外模块(5)的外侧环形面具有倾角，与所述盖板(6)的倾角配合，在盖板(6)的压力下向内侧移动。
4.根据权利要求1或2所述的成型工装，其特征在于：所述注胶嘴(8)和真空嘴(9)交叉且均匀间隔布置。
5.根据权利要求1或2所述的成型工装，其特征在于：所述外模块(5)的分段数量大于等于3个。
6.根据权利要求1或2所述的成型工装，其特征在于：所述底座(1)和盖板(6)还有测温孔。
7.一种π型截面环状复材零件的成型方法，利用如权利要求1-6所述的成型工装，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(一)预成型
在所述下模块(2)、中模块(3)和上模块(4)表面，分别铺贴复合材料，并送入固化炉进行固化预成型，构成形状为“L”形、“U”形和“L”形的预制体；
(二)合模
将所述预制体切边后与各自的模块结合，并由下至上放入所述成型工装的底座(1)上，在相邻预制体的顶角结合区域填充碳绳，并在外表面整体铺贴复合材料，然后放置外模块(5)并安装胶条(7)，将盖板(6)与底座(1)结合；
(三)预热和注胶
将树脂和成型工装预热后，通过所述注胶嘴(8)向π型型腔内注胶，同时通过真空嘴(9)抽气；
(四)固化成型
在热压机内固化成型。
8.根据权利要求7所述的成型方法，其特征在于：步骤(一)中的固化条件为：真空不小于0.09Mpa，0.5～3℃/min升温到80～100℃，保持60～90min，然后以不大于4℃/min冷却至室温。
9.根据权利要求7或8所述的成型方法，其特征在于：步骤(三)中，将树脂放入注胶桶中，加热至80℃±5℃，保持60～90min，搅拌器速度设置在15％；通过热压机升温将模具加热至80℃±5℃，模具内部抽真空不小于0.098Mpa。
10.根据权利要求7或8所述的成型方法，其特征在于：步骤(四)中，升温速率按0.5～3℃/min，升温至180℃，保持120±10min，然后升温至200℃保持60～120min，最后以不大于4℃/min降温至40℃以下。
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