CN108407324B - 一种制造净尺寸复合材料的工装方案 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料加工成型技术领域，涉及一种可以制造净尺寸复合材料的工装方案，步骤如下：工装包括零件铺叠模、零件修切样板和零件成型模；第一步，零件铺叠模根据零件的外形设计，铺叠带有余量，其作用是满足零件铺叠的需求；第二步，零件修切样板与零件的理论外形一致，置于铺叠好的坯料上，将坯料修切至零件的理论外形，零件铺叠模与零件修切样板之间设有定位装置；第三步，零件成型模用于将修切好的坯料固化成型，零件成型模按零件的理论外形设置下陷区，修切后的坯料在下陷区成型。本发明涉及的工装方案可以有效的满足净尺寸复合材料零件的制造需求，缩短外形加工工序的操作周期，降低生产成本，提升零件外形尺寸的精度。

Description

一种制造净尺寸复合材料的工装方案
技术领域
本发明属于复合材料加工成型技术领域，涉及一种可以制造净尺寸复合材料的工装方案。
背景技术
复合材料制造过程中，为了防止零件的边缘效应，一般会对零件的四周留出一定的制造余量，当脱模工序完成之后，采用人工修切或数控铣切的方式切除零件余量，得到净尺寸零件，以上方法很好的保证了零件的尺寸准确，但仍然存在一定的局限性。首先，对于人工修切而言，修切的基准是零件边缘线，零件边缘线是固化过程中通过工装上的刻线反映到零件上的，工装上的刻线在常温时是准确的，但工装在固化过程中会受热膨胀，导致刻线位置偏移，反映到零件上的边缘线也会有所偏差，加之人工修切的操作状态，会引入较大的误差，导致零件外形尺寸偏差；其次，对于数控铣切而言，需要专用的刀头及机床，而复合材料专用刀头目前国内还没有比较成熟的技术储备，导致刀头的使用寿命较短，更换频繁，而最为严重的问题是数控铣切的走刀速率缓慢，导致零件加工周期相对较长，无法满足大批量零件的机械加工需求。因此制造净尺寸零件是解决上述问题的有效方法之一，而制造净尺寸零件主要存在两个难点。一是如何排除工装热膨胀对零件外形尺寸的影响，二是如何避免边缘效应，包括零件边缘的减薄及纤维的屈曲。本发明提供一种可以制造出净尺寸复合材料的工装方案，利用工装的外形来保证零件的尺寸并避免边缘效应的发生，当零件与工装分离后，零件边缘状态良好，外形尺寸准确，无需进行机械加工。
发明内容
本发明的目的是介绍一种工装方案，以此来制造复合材料，利用工装的精度来保证复合材料的外形尺寸，零件固化脱模后，无需进行机械加工。
本发明的技术方案：
一种制造净尺寸复合材料的工装方案，步骤如下：
工装包括零件铺叠模、零件修切样板和零件成型模；
第一步，零件铺叠模根据零件的外形设计，铺叠带有余量，其作用是满足零件净尺寸铺叠的需求；
第二步，零件修切样板与零件的理论外形一致，置于铺叠好的坯料上，将坯料修切至零件的理论外形，零件铺叠模与零件修切样板之间设有定位装置；
第三步，零件成型模用于将修切好的坯料固化成型，零件成型模按零件的理论外形设置下陷区，组合后的坯料在下陷区成型。
本发明的有益效果：
本发明所涉及的工装方案利用工装上的下陷区保证零件的外形尺寸及边缘质量，具体如下：
1.固化过程中的高温会使工装下陷区膨胀，恢复到室温之后下限区的也会相应的收缩到理论位置，在室温下脱模可以保证零件的外形尺寸准确。
2.将坯料进行热压实之后，其内部状态，包括纤维的伸展及树脂的分布与固化的零件基本相同，加之下限区边缘的限制，可以保证边缘纤维的质量及厚度。
本发明涉及的工装方案可以有效的满足净尺寸复合材料零件的制造需求，缩短外形加工工序的操作周期，降低生产成本，提升零件外形尺寸的精度。
附图说明
图1是工型长桁组合示意图。
图2是工型长桁铺叠模示意图。
图3是修切样板与铺叠模组合示意图。
图4是工型长桁成型模示意图。
图中：G1、上缘条；G2、左腹板；G3、右腹板；G4、下缘条。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
一种制造净尺寸复合材料的工装方案，步骤如下：
(1)坯料铺叠：在铺叠模上，按铺叠角度要求完成上缘条G1、左腹板G2、右腹板G3和下缘条G4部分的铺叠，各部分铺叠时需考虑留出足够的修切余量，将各部分铺叠完成后，封装入真空袋进行热压实。
(2)热压实：将封装好的铺叠模放入热压罐进行热压实，热压实的参数依据各自预浸料的工艺规范要求。若零件的厚度较大，可以考虑分多次进行热压实。热压实完成后拆除真空袋。
(3)坯料修切：将各部分的修切样板通过定位销放置于坯料之上，利用壁纸刀按修切样板边缘修切坯料。
(4)坯料组合：首先将修切好的左腹板G2和右腹板G3部分转移到成型模上，将两成型模上下对合，填充三角区填料，然后再将上缘条G1、下缘条G4部分与左腹板G2、右腹板G3部分组合，组合完成后进行真空热压实。
(5)封装：将组合完成后的坯料进行封装，进入热压罐固化。
(6)脱模：拆除真空袋，清理工装，将零件与成型模脱离，得到最终产品。
下面以“工”型长桁的制造为例进行说明。
工型长桁如图1所示，由上缘条G1、左腹板G2、右腹板G3、下缘条G4四部分组成，需分别铺叠并进行组合。
零件的铺叠模如图2所示，两根芯模用于左腹板G2、右腹板G3部分的铺叠，剩余平板区域用于上缘条G1、下缘条G4部分的铺叠，铺叠工装需比零件理论尺寸大，保证铺叠出的坯料比理论外形大。
零件修切样板与铺叠模的组合形式如图3所示，修切样板与铺叠模之间通过销子定位，修切样板的边缘就是零件修切的基准。
工型长桁成型模如图4所示，工装上按零件的尺寸作出下陷，使修切完成的各部分坯料在上面组合成长桁并固化，利用工装上的下陷保证零件的外形尺寸及边缘质量。

Claims (1)

1.一种制造净尺寸复合材料的工装方案，其特征在于，步骤如下：
工装包括零件铺叠模、零件修切样板和零件成型模；所述零件为工型长桁，其包括上缘条(G1)、左腹板(G2)、右腹板(G3)和下缘条(G4)；
步骤1，胚料制造；零件铺叠模根据零件的外形设计，铺叠带有余量，其作用是满足零件净尺寸铺叠的需求；
1.1坯料铺叠：在铺叠模上，按铺叠角度要求完成上缘条(G1)、左腹板(G2)、右腹板(G3)和下缘条(G4)部分的铺叠，各部分铺叠时需考虑留出足够的修切余量，将各部分铺叠完成后，封装入真空袋进行热压实；
1.2热压实：将封装好的铺叠模放入热压罐进行热压实，热压实的参数依据各自预浸料的工艺规范要求，热压实完成后拆除真空袋；若零件的厚度较大，可以考虑分多次进行热压实；
步骤2，坯料修切；零件修切样板与零件的理论外形一致，置于铺叠好的坯料上，将各部分的修切样板通过定位销放置于坯料之上，利用壁纸刀按修切样板边缘修切坯料；将坯料修切至零件的理论外形，零件铺叠模与零件修切样板之间设有定位装置；
步骤3，坯料成型；零件成型模用于将修切好的坯料固化成型，零件成型模按零件的理论外形设置下陷区，组合后的坯料在下陷区成型；
3.1坯料组合：首先将修切好的左腹板(G2)和右腹板(G3)部分转移到各自对应成型模上，将两成型模上下对合，填充三角区填料，然后再将上缘条(G1)、下缘条(G4)部分与左腹板(G2)、右腹板(G3)部分组合，组合完成后进行真空热压实；
3.2封装：将组合完成后的坯料用真空袋封装，放入热压罐固化；
3.3脱模：拆除真空袋，清理工装，将零件与成型模脱离，得到最终产品。
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