CN111113943A - 一种c型梁的成型方法及c型梁 - Google Patents

一种c型梁的成型方法及c型梁 Download PDF

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Abstract

本发明涉及复合材料成型技术领域，公开一种C型梁的成型方法及C型梁。所述C型梁的成型方法包括以下步骤：步骤S1：在阳模上铺贴预浸料，使所述预浸料赋型，形成C型的预成型体；步骤S2：将所述预成型体移至阴模上，并在所述阴模中固化，得到C型梁。本发明通过采用不同的模具分别完成成型及固化两个步骤，制备得到的C型梁的外型面表面质量好，C型梁R角的成型质量好，可以满足设计需求。

Description

一种C型梁的成型方法及C型梁
技术领域
本发明涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种C型梁的成型方法及C型梁。
背景技术
目前常见的复合材料C型梁成型方法有成型质量不理想、表面质量差等缺陷。现有技术中，通常选择阳模1＇或阴模2＇中的一个进行C型梁33＇的成型，在阳模1＇或阴模2＇上铺贴预浸料后，在该模具工装上赋型并固化。如图1所示，当选择阳模1＇赋型并固化以成型C型梁33＇时，C型梁33＇的R角34＇成型质量好，但此时C型梁33＇外型面表面粗糙，不利于后续装配。如图2所示，当选择阴模2＇赋型并固化以成型C型梁33＇时，C型梁33＇的R角34＇铺贴不到位，从而产生架桥，进而在固化后容易形成孔隙，内部质量不好。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种C型梁的成型方法及C型梁，以得到外型面精度高，内型面R角的成型质量好的C型梁。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种C型梁的成型方法，包括以下步骤：步骤S1：在阳模上铺贴预浸料，使所述预浸料赋型，形成C型的预成型体；步骤S2：将所述预成型体移至阴模上，并在所述阴模中固化，得到C型梁。
作为一种C型梁的成型方法的优选方案，在所述阳模上铺贴所述预浸料具体包括：在平板工装上逐层铺贴所述预浸料，得到叠放的多层所述预浸料；将叠放的多层所述预浸料移至所述阳模上。
作为一种C型梁的成型方法的优选方案，使所述预浸料赋型具体包括：将所述预浸料密封至所述阳模并抽真空，对所述预浸料加热，以使所述预浸料赋型。
作为一种C型梁的成型方法的优选方案，所述预成型体在所述阴模中固化具体包括：将所述预成型体密封至所述阴模中并抽真空；将所述预成型体及所述阴模一同放入热压设备中固化。
作为一种C型梁的成型方法的优选方案，在步骤S2之前还包括：根据预期的所述C型梁的外型面尺寸，计算所述阴模的轮廓尺寸。
作为一种C型梁的成型方法的优选方案，在步骤S1之前还包括：根据预期的所述C型梁的内型面尺寸及预期的所述C型梁内所述预浸料的铺贴层数，计算所述阳模的轮廓尺寸。
作为一种C型梁的成型方法的优选方案，其特征在于，计算所述阳模的轮廓尺寸具体包括：计算所述预成型体与固化后的所述C型梁的厚度差ΔH；所述阳模的轮廓尺寸等于所述预成型体的内型面尺寸，其中，所述预成型体的内型面尺寸为预期的所述C型梁的内型面尺寸减去所述厚度差ΔH。
作为一种C型梁的成型方法的优选方案，计算所述厚度差ΔH具体包括：通过实验模拟计算具有单层所述预浸料的所述预成型体固化前后的单层厚度差δ；所述厚度差ΔH为所述单层厚度差δ与所述预浸料的铺贴层数N的乘积。
作为一种C型梁的成型方法的优选方案，计算所述单层厚度差δ具体包括：逐层铺贴所述预浸料，所述预浸料的试铺贴层数为n，使所述预浸料赋型，形成预成型样件，测量固化前的所述预成型样件厚度H2；固化预成型样件，形成C型样件，测量所述C型样件的厚度H3；所述单层厚度差δ为所述预成型样件H2的厚度与所述C型样件的厚度H3的差值除以试铺贴层数n。
一种C型梁，通过以上任一方案所述的C型梁的成型方法制备成型。
本发明的有益效果为：
本发明通过在阳模上铺贴预浸料，使预浸料与阳模贴合，并使预浸料在阳模赋型，形成的预成型体的R角成型质量好；通过将预成型体移至阴模上，并在阴模中固化，形成的C型梁的外型面表面质量好，有利于C型梁的后续装配。本发明采取在C型梁成型工艺的不同阶段，采用不同的模具依次完成赋型及固化两个步骤，得到兼具良好的表面性能、良好的R角质量且满足设计需求的C型梁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中C型梁采用阳模成型示意图；
图2是现有技术中C型梁采用阴模成型示意图；
图3是本发明提供的在阳模上铺贴预浸料工艺示意图；
图4是本发明提供的使预浸料赋型形成预成型体的工艺示意图；
图5是本发明提供的预成型体从阳模移至阴模过程示意图；
图6是本发明提供的预成型体固化得到C型梁的工艺示意图；
图7是本发明提供的C型梁回弹的结构示意图。
图中：
1-阳模，2-阴模，31-预浸料，32-预成型体，33-C型梁，34-R角，4-隔膜，5-热隔膜设备，6-热压罐，7-真空袋；
θ-回弹角；
1＇-阳模，2＇-阴模，33＇-C型梁，34＇-R角。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图3-图6所示，本实施例提供一种C型梁的成型方法及通过该C型梁的成型方法制备成型的C型梁33。C型梁的成型方法包括以下步骤：步骤S1：在阳模1上铺贴预浸料31，使预浸料31赋型，形成C型的预成型体32；步骤S2：将预成型体32移至阴模2上，并在阴模2中固化，得到C型梁33。
具体地，在阳模1上铺贴预浸料31时，可以直接在阳模1上逐层铺贴预浸料31，使预浸料31赋型，形成C型预成型体32。也可以在平板工装上逐层铺贴预浸料31，得到叠放的多层预浸料31，再将叠放的多层预浸料31移至阳模1上，完成预浸料31的铺贴。其中预浸料31的铺贴可以通过手工铺贴或自动铺带机铺贴。采用阳模1直接铺贴可以节约工序，较适合尺寸较小的复合材料零件。当复合材料零件尺寸较大时，手工铺贴难度也相应增大。在平板工装上逐层铺贴预浸料31，适用于自动铺带机工作，可以降低铺贴难度，自动化设备的应用还能提高效率，降低劳动强度及人工成本。因此当复合材料零件尺寸较大时，更适宜通过自动铺带机在平板工装上完成预铺贴。本实施例中采用在平板工装中使用自动铺带技术逐层铺贴预浸料31，再将叠放的多层预浸料31移至阳模1的方式。
具体地，如图3-图4所示，将叠放的多层预浸料31密封至阳模1并抽真空时，应该将预浸料31设置于可以延展变形的隔膜4之下，将隔膜4的两端加持在阳模1的两侧，对隔膜4与阳模1之间抽真空，以使预浸料31与阳模1完全贴合。当然在其他实施例中，也可以将预浸料31设置于两个可以延展变形的隔膜4之间，将预浸料31密封至两个隔膜4之间并对两个隔膜4之间抽真空后，将两个隔膜4的两端加持在阳模1的两侧。在对隔膜4与阳模1之间抽真空的同时对预浸料31加热，以使预浸料31与阳模1完全贴合，使预浸料31在阳模1中赋型，形成C型的预成型体32。本实施例采用热隔膜设备5完成抽真空及加热，隔膜4的两端加持在热隔膜设备5的边缘。当然在其他实施例中，可以实现赋型的设备均可以被采用。随后，从阳模1中卸下预成型体32，并去除隔膜4。预浸料31在阳模1内赋型，形成的预成型体32的R角34的质量好。
具体地，如图6所示，将预成型体32放入阴模2，用真空袋7将预成型体32密封至阴模2中，并对真空袋7及阴模2之间抽真空。将预成型体32、真空袋7及阴模2一同放入热压设备中加热、加压，预成型体32在热压设备中固化，得到C型梁33。去除C型梁33上侧的真空袋7，并从阴模2中卸下C型梁33。在阴模2中固化，形成的C型梁33的外型面表面质量好，有利于C型梁33的后续装配。本实施例采用热压罐6完成加热、加压，当然在其他实施例中，可以实现加热、加压的设备均可以被采用。
进一步地，平板工装、阳模1及阴模2可以同时应用在三个C型梁33的成型的不同工艺阶段，有利于提升效率，实现流水线生产。
其中，在步骤S1之前还包括通过预期的C型梁33的尺寸计算C型梁成型的模具的尺寸。包括：根据预期的C型梁33的外型面尺寸，计算阴模2的轮廓尺寸；及根据预期的C型梁33的内型面尺寸及预期的C型梁33的厚度，计算阳模1的轮廓尺寸。其中，预期的C型梁33的厚度由预期的C型梁33内预浸料31的铺贴层数N确定。
具体地，通过实验模拟的方式，测量并计算具有单层预浸料31的预成型体32固化前后的单层厚度差δ，进而通过计算确定阳模1的轮廓尺寸。其中，实验模拟过程与复合材料成型过程应采用相同的工艺参数。首先在平板工装上逐层试铺贴预浸料31，此时预浸料31的试铺贴的厚度为H1，试铺贴层数为n。使该预浸料31赋型，形成预成型样件。测量固化前的预成型样件的厚度H2；随后固化预成型样件，形成C型样件，测量该固化后的C型样件的厚度H3；单层厚度差δ为预成型样件固化前的厚度H2与固化后的C型样件的厚度H3的差值除以试铺贴层数为n。预成型体32与固化后的C型梁33的厚度差ΔH为单层厚度差δ与铺贴层数N的乘积。预成型体32的内型面尺寸等于预期的C型梁33的内型面尺寸减去该厚度差ΔH。即厚度差ΔH满足下述公式：
Figure BDA0001849317670000061
进而由于阳模1的轮廓尺寸等于所述预成型体32的内型面尺寸，从而确定阳模1的轮廓尺寸。
进一步地，如图7所示，C型梁成型的模具的设计应该考虑零件的回弹。通过设计回弹角θ补偿因为回弹产生的变形，阳模1与阴模2的角度为预期的C型梁33的角度加上该回弹角θ。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种C型梁的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在阳模(1)上铺贴预浸料(31)，使所述预浸料(31)赋型，形成C型的预成型体(32)；
步骤S2：将所述预成型体(32)移至阴模(2)上，并在所述阴模(2)中固化，得到C型梁(33)。
2.根据权利要求1所述的C型梁的成型方法，其特征在于，在所述阳模(1)上铺贴所述预浸料(31)具体包括：
在平板工装上逐层铺贴所述预浸料(31)，得到叠放的多层所述预浸料(31)；
将叠放的多层所述预浸料(31)移至所述阳模(1)上。
3.根据权利要求2所述的C型梁的成型方法，其特征在于，使所述预浸料(31)赋型具体包括：
将所述预浸料(31)密封至所述阳模(1)并抽真空，对所述预浸料(31)加热，以使所述预浸料(31)赋型。
4.根据权利要求1所述的C型梁的成型方法，其特征在于，所述预成型体(32)在所述阴模(2)中固化具体包括：
将所述预成型体(32)密封至所述阴模(2)中并抽真空；
将所述预成型体(32)及所述阴模(2)一同放入热压设备中固化。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的C型梁的成型方法，其特征在于，在步骤S2之前还包括：
根据预期的所述C型梁(33)的外型面尺寸，计算所述阴模(2)的轮廓尺寸。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的C型梁的成型方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：
根据预期的所述C型梁(33)的内型面尺寸及预期的所述C型梁(33)内所述预浸料(31)的铺贴层数N，计算所述阳模(1)的轮廓尺寸。
7.根据权利要求6所述的C型梁的成型方法，其特征在于，计算所述阳模(1)的轮廓尺寸具体包括：
计算所述预成型体(32)与固化后的所述C型梁(33)的厚度差ΔH；
所述阳模(1)的轮廓尺寸等于所述预成型体(32)的内型面尺寸，其中，所述预成型体(32)的内型面尺寸为预期的所述C型梁(33)的内型面尺寸减去所述厚度差ΔH。
8.根据权利要求7所述的C型梁的成型方法，其特征在于，计算所述厚度差ΔH具体包括：
通过实验模拟计算具有单层所述预浸料(31)的所述预成型体(32)固化前后的单层厚度差δ；
所述厚度差ΔH为所述单层厚度差δ与所述预浸料(31)的铺贴层数N的乘积。
9.根据权利要求8所述的C型梁的成型方法，其特征在于，计算所述单层厚度差δ具体包括：
逐层铺贴所述预浸料(31)，所述预浸料(31)的试铺贴层数为n，使所述预浸料(31)赋型，形成预成型样件，测量固化前的所述预成型样件厚度H2；
固化预成型样件，形成C型样件，测量所述C型样件的厚度H3；
所述单层厚度差δ为所述预成型样件厚度H2与所述C型样件的厚度H3的差值除以试铺贴层数n。
10.一种C型梁，其特征在于，通过权利要求1-9中任一项所述的C型梁的成型方法制备成型。
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