CN111169035A - 一种模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，包括阴模(1)和阳模(2)，在阴模(1)上加工有铺贴预浸料(4)的型腔，用一个活块(5)形成上述型腔的一个侧壁，该活块(5)能够沿垂直于侧壁方向移动以改变型腔横向的宽度尺寸，便于钢制型芯(3)放入，另外，在活块(5)的外侧设置一个硅橡胶层(6)，利用硅橡胶层(6)受热后膨胀的作用对活块(5)施加压力进而对矩形截面薄壁管件的侧壁加压。该工装解决了从矩形截面薄壁管件内部进行热胀或气胀成形导致的管件内壁不光滑、壁厚不均匀的问题；解决了采用固定模腔模具导致的碳纤维布层铺叠完毕而钢制型芯无法顺利放入的问题；解决了模压工艺无法对矩形截面管件中与加压方向平行的侧壁加压的问题。

Description

一种模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装
技术领域
本发明是一种模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，属于复合材料成型技术领域。
背景技术
叉指是一种安装于机械手上，用作拾取器支撑结构的零件，是一根长度约2300mm，在长度方向上截面边长由60×30mm逐渐减小至56×12mm，壁厚约1.2mm的矩形截面薄壁中空管。
由于叉指制件延长度方向为变截面，内外表面要求平滑,且制件外轮廓尺寸及壁厚均要求严格，故采用热胀工艺或气胀工艺制造均无法保证制件内、外壁的光滑及壁厚的均匀。而在采用模压工艺制造此类矩形截面薄壁管件的生产实践中，由于预浸料固化前厚度大于固化后厚度，导致钢制型芯无法顺利放入，如果采用外力将钢制型芯强行压入则会造成预浸料铺层的堆叠。同时，模压工艺对管件的上、下两面可有效加压，但对两侧壁无法做到有效加压，这些问题都给采用模压工艺制造矩形截面薄壁管带来了极大的困难。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，其目的是确保矩形截面薄壁管内腔尺寸符合图纸要求并确保内壁平滑、壁厚均匀。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，包括阴模1和阳模2，在阴模1上加工有铺贴预浸料4的型腔，在预浸料4铺贴完成后的型腔内放置钢制型芯3用于成形矩形截面薄壁管件的内腔，其特征在于：用一个活块5形成上述型腔的一个侧壁，该活块5能够沿垂直于侧壁方向移动以改变型腔横向的宽度尺寸，便于钢制型芯3放入，另外，在活块5的外侧设置一个硅橡胶层6，利用硅橡胶层6受热后膨胀的作用对活块5施加压力进而对矩形截面薄壁管件的侧壁加压。
在技术方案实施中，所述活块5的外侧连接一个螺杆7，螺杆7通过螺母座9安装在阴模1上，通过旋转螺杆7可调整活块5的位置。
在技术方案实施中，的活块5的外侧面的上部设置一个楔形块10，利用阳模2的合模压力使楔形块10的楔形面对活块5施压，配合受热膨胀的硅橡胶层6，使活块5的外侧面受力均衡。
在技术方案实施中，所述钢制型芯3的截面尺寸为所制造矩形截面薄壁管件的内腔截面尺寸，长度比矩形截面薄壁管件长，在长出端加工有通孔以便于矩形截面薄壁管件固化后，将钢制型芯3从矩形截面薄壁管件中拉出。进一步，钢制型芯3比矩形截面薄壁管件长150mm。
在技术方案实施中，楔形块10位于硅橡胶层6的上方。
在技术方案实施中，硅橡胶层6采用硅橡胶板切割制成，硅橡胶板的厚度与活块5外侧面到阴模1之间的距离相等。
在技术方案实施中，活块5的下端设置有一个止口与阴模1模腔底部的止靠面相配合，用以对活块5进行限位。
本发明工装通过预浸料铺贴、模具加压加热固化来制造复合材料矩形截面薄壁管件，采用钢制型芯3确保矩形截面薄壁管件内表面光滑平整，采用活块5作为阴模1型腔单侧侧壁，在预浸料铺贴完成后通过微量移动活块5扩大模具型腔，便于钢制型芯3顺利放入；在阴模1与作为单侧侧壁的活块5之间放置硅橡胶层6，利用硅橡胶层6受热膨胀对活块5施加压力，进而完成对矩形截面薄壁管件的侧壁加压；采用螺杆7调整活块5的位置，便于微量改动阴模型腔大小，采用阳模2配合楔形块10对活块5加压，确保活块5不发生倾斜，同时配合硅橡胶层6对活块5加压，进而对矩形截面薄壁管件的侧壁加压。
本发明所述工装解决了从制件内部进行热胀或气胀成形导致的管件内壁不平滑、壁厚不均匀的问题；解决了采用固定模腔模具导致的碳纤维布层铺贴完毕而钢制型芯无法顺利放入的问题；解决模压工艺无法对管件侧壁加压的问题；通过对上述问题的解决，实现了采用模压工艺制造矩形截面薄壁管件。
本发明工装的特点及有益效果是：
1、采用可调整位置的活块5作为下模单侧侧壁，解决了由于预浸料铺层4固化前厚度大于固化后厚度导致钢制型芯无法顺利放入的问题。
2.采用钢制型芯配合模压工艺制造矩形截面薄壁管件，解决了气胀工艺及热涨工艺从制件内部加压造成的管件内表面不平整、壁厚不均匀的问题。
3.采用硅橡胶层6配合楔形快10，弥补了模压工艺无法对矩形截面薄壁管件侧立面加压的缺点。
采用用本发明工装制作的矩形截面薄壁管件，内、外表面光滑平整，壁厚均匀；模压工艺由于加压压力大，制件层间粘接更为紧实，制件刚度优于气胀法及热胀法成型的管件。
附图说明
图1是矩形截面薄壁管件的外形示意图
图2是钢制型芯的外形示意图
图3是模具示意图
图4是采用本发明工装铺贴矩形截面薄壁管件薄壁管件的示意图
图5是采用本发明工装成型矩形截面薄壁管件薄壁管件的示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参见附图1～5所示，采用本发明工装制备矩形截面薄壁管件的步骤如下：
步骤一、将模具组装好，通过旋转螺杆7将活块5向模具型腔移动，直至活块5下部止口与阴模1模腔底部的止靠面接触时止，确定活块5的位置；
步骤二、清理阴模1型腔并涂抹脱模剂；
步骤三、将碳纤预浸料逐层铺贴于阴模1型腔内，并将高出型腔的碳纤维布层铺贴于模具两侧分模面上；
步骤四、采用袋压方式将铺层压实；
步骤五、通过旋转螺杆7将活块5向型腔相反方向微量移动；
步骤六、将涂覆脱模剂的钢制型芯3放入已铺好并压实碳纤维布层的型腔中；
步骤七、将铺贴于两侧分模面上的碳纤维布层包覆于钢制型芯3上；
步骤八、再次旋转螺杆7，将活块5向阴模1型腔方向移动，直至无法移动为止，放置硅橡胶层6和楔形块10；
步骤九、利用定位销8对上模2进行合模定位，上模2会通过楔形块10对活块5施加压力，确保活块5不发生倾斜；
步骤十、按固化制度加热加压，进行固化，升温过程中，由于硅橡胶层6受热膨胀，对活块5施加压力并最终对矩形截面管件的侧壁进行加压；
步骤十一、固化完成后拆去上模2，通过旋转螺杆7将活块5向模具型腔相反方向微量移动，将制件与钢制型芯3一同取出；
步骤十二、用机械式千斤顶将钢制型芯3从制件中拉出；
步骤十三、对矩形截面薄壁管件进行切边打磨完成制造。

Claims (8)

1.一种模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，包括阴模(1)和阳模(2)，在阴模(1)上加工有铺贴预浸料(4)的型腔，在预浸料(4)铺贴完成后的型腔内放置钢制型芯(3)用于成形矩形截面薄壁管件的内腔，其特征在于：用一个活块(5)形成上述型腔的一个侧壁，该活块(5)能够沿垂直于侧壁方向移动以改变型腔横向的宽度尺寸，便于钢制型芯(3)放入，另外，在活块(5)的外侧设置一个硅橡胶层(6)，利用硅橡胶层(6)受热后膨胀的作用对活块(5)施加压力进而对矩形截面薄壁管件的侧壁加压。
2.根据权利要求1所述的模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，其特征在于：所述活块(5)的外侧连接一个螺杆(7)，螺杆(7)通过螺母座(9)安装在阴模(1)上，通过旋转螺杆(7)可调整活块(5)的位置。
3.根据权利要求1所述的模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，其特征在于：所述活块(5)的外侧面的上部设置一个楔形块(10)，利用阳模(2)的合模压力使楔形块(10)的楔形面对活块(5)施压，配合受热膨胀的硅橡胶层(6)，使活块(5)的外侧面受力均衡。
4.根据权利要求1所述的模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，其特征在于：所述钢制型芯(3)的截面尺寸为所制造矩形截面薄壁管件的内腔截面尺寸，长度比矩形截面薄壁管件长，在长出端加工有通孔以便于矩形截面薄壁管件固化后，将钢制型芯(3)从矩形截面薄壁管件中拉出。
5.根据权利要求4所述的模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，其特征在于：钢制型芯(3)比矩形截面薄壁管件长150mm。
6.根据权利要求3所述的模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，其特征在于：楔形块(10)位于硅橡胶层(6)的上方。
7.根据权利要求1所述的模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，其特征在于：硅橡胶层(6)采用硅橡胶板切割制成，硅橡胶板的厚度与活块(5)外侧面到阴模(1)之间的距离相等。
8.根据权利要求1所述的模压成型碳纤维矩形截面薄壁管件的工装，其特征在于：活块(5)的下端设置有一个止口与阴模(1)模腔底部的止靠面相配合，用以对活块(5)进行限位。
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