CN112693135A - 一种大型复合材料产品成型系统及成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大型复合材料产品成型系统及成型工艺，该系统包括模具本体、抽真空模块、加压模块与加热模块；模具本体包括成型阴模与顶盖，成型阴模上设有型腔；抽真空模块包括真空泵与真空管，真空管的一端与真空泵相连，另一端与真空袋膜相连，以使得铺层后的复合材料初步成型；加压模块包括气源与加压管组件，加压管组件的一端与气源相连，另一端与型腔连通，以对初步成型后的复合材料进行加压处理；加热模块包括加热腔以及设在加热腔内的加热机构，成型阴模位于加热腔内，以对初步成型后的复合材料进行加热处理，完成最终成型。对升温加压等系统进行有效整合，降低了大型复合材料产品成型的成本，提高了大型复合材料产品的成型质量。

Description

一种大型复合材料产品成型系统及成型工艺

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，具体是一种大型复合材料产品成型系统及成型工艺。

背景技术

目前，传统的大型复合材料产品的通用成型方法主要有三种：

第一种是采用热压机，以热压机升温加压配合模具成型的方式完成大型复合材料产品的成型；

第二种是采用热压罐，使用热压罐加压升温配合模具成型的方式完成大型复合材料产品的成型；

第三种是采用固化炉，使用固化炉进行升温、真空泵及真空袋膜吸附的方式完成大型复合材料产品的成型。

但对于大型复合材料产品来说，它们对升温加压的装置有更大更高的要求，所需的加压、加热、固化设备很难满足大型产品的成型要求，需要重新设计更大的加压、加热、固化设备，但是由于设计、使用更大的加压、加热、固化设备后会使得复合材料产品的制造成本陡然增加，不符合快速低成本制造理念。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明基于传统升温加压成型方法，调整优化模具布局，对升温加压等系统进行有效整合，同时借鉴热压罐成型技术，提供了一种大型复合材料产品成型系统及成型工艺，适用于大大型复合材料产品的快速低成本成型。

为实现上述目的，本发明提供一种大型复合材料产品成型系统，包括模具本体、抽真空模块、加压模块与加热模块；

所述模具本体包括成型阴模与顶盖，所述成型阴模上设有能够铺设复合材料与真空袋膜的型腔，所述顶盖可拆卸的覆盖在型腔上；

所述抽真空模块包括真空泵与真空管，所述真空管的一端与真空泵相连，另一端可拆卸的与真空袋膜相连，以使得铺层后的复合材料初步成型；

所述加压模块包括气源与加压管组件，所述加压管组件的一端与气源相连，另一端与型腔连通，以用于对初步成型后的复合材料进行加压处理；

所述加热模块包括加热腔以及设在加热腔内的加热机构，所述成型阴模位于加热腔内，以用于对初步成型后的复合材料进行加热处理，完成最终成型。

在其中一个实施例中，所述模具本体上设有与型腔相通的：

压力表，以用于获取加压处理后型腔内的压力；

安全阀，以用于保证型腔内的压力在允许范围内；

放气阀，以用于在成型结束后或超压后放气降压。

在其中一个实施例中，所述压力表通过压力表阀连接在模具本体上，以用于在压力表鉴定及维修时封堵压力表的管路；

所述安全阀通过安全通断阀连接在模具本体上，以用于在压力表维修或更换时封堵安全阀的管路。

在其中一个实施例中，所述加压管组件包括截止阀、减压阀、连接软管与进气阀；

所述截止阀连接在气源的输出端上，所述减压阀连接在截止阀上，所述进气阀设在模具本体上并与型腔相通，所述减压阀与进气阀通过连接软管相连。

在其中一个实施例中，所述真空管上与真空袋膜的一端设有树脂管，所述真空管通过树脂管与真空袋膜相连。

在其中一个实施例中，所述成型阴模与顶盖之间通过O型圈，并通过螺栓固定相连。

为实现上述目的，本发明还提供一种大型复合材料产品成型工艺，采用上述大型复合材料产品成型系统，具体包括如下步骤:

步骤1，将预浸胶后的复合材料按照常规铺层方式在成型阴模的型腔进行铺层，并在铺层完毕后进行真空袋膜的铺设；

步骤2，连接真空管与真空袋膜并启动真空泵，将预浸胶后的复合材料抽至真空后关闭真空泵与拆除真空袋膜上的真空管，完成产品的初步成型；

步骤3，将顶盖覆盖在成型阴模的型腔上，在顶盖与成型阴模的连接面上设置O型圈进行密封，并在四周用螺钉进行固定；

步骤4，打开截止阀、压力表阀、安全通断阀、安全阀，关闭出气阀后，转动减压阀上的手轮以逐渐打开减压阀；

步骤5，当减压阀的出口压力达到预设值后打开进气阀并启动加热机构，以对型腔进行充气加压与加热处理；

步骤6，经过预设时间后，完成产品的最终成型。

在其中一个实施例中，所述大型复合材料产品成型工艺还包括：

步骤7，关闭加热机构、进气阀、截止阀，松掉减压阀手轮进行放气后拆除减压阀与进气阀之间的连接软管；

步骤8，打开出气阀，在模具本体放气后拆除顶盖，并在成型阴模冷却后进行脱模，得到高质量的大型复合材料产品。

本发明提供的一种大型复合材料产品成型系统及成型工艺，其基于传统升温加压成型方法，调整优化模具布局，对升温加压等系统进行有效整合，同时借鉴热压罐成型技术，直接利用加热模块与加压模块对产品进行加热、加压处理，降低了大型复合材料产品成型的成本，且有效的提高了大型复合材料产品的成型质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中大型复合材料产品成型系统的结构示意图。

附图标号：成型阴模101、顶盖102、型腔103、压力表104、安全阀105、放气阀106、压力表阀107、安全通断阀108、真空泵201、真空管202、树脂管203、气源301、截止阀302、减压阀303、连接软管304、进气阀305、壳体401、加热管402、鼓风机403、间隔腔404。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示为本实施例所公开的一种大型复合材料产品成型系统，其具体包括模具本体、抽真空模块、加压模块与加热模块。其中，模具本体包括成型阴模101与顶盖102，成型阴模101上设有能够铺设复合材料与真空袋膜的型腔103，顶盖102可拆卸的覆盖在型腔103上，具体地，成型阴模101与顶盖102之间通过O型圈，并通过螺栓固定相连；抽真空模块包括真空泵201与真空管202，真空管202的一端与真空泵201相连，另一端可拆卸的与真空袋膜相连，以使得铺层后的复合材料初步成型；加压模块包括气源301与加压管组件，加压管组件的一端与气源301相连，另一端与型腔103连通，以用于对初步成型后的复合材料进行加压处理；加热模块包括加热腔以及设在加热腔内的加热机构，成型阴模101位于加热腔内，以用于对初步成型后的复合材料进行加热处理，完成大型复合材料产品的最终成型。该成型系统基于传统升温加压成型方法，调整优化模具布局，对升温加压等系统进行有效整合，同时借鉴热压罐成型技术，直接利用加热模块与加压模块对产品进行加热、加压处理，降低了大型复合材料产品成型的成本，且有效的提高了大型复合材料产品的成型质量。

具体地，模具本体上设有与型腔103相通的压力表104、安全阀105与放气阀106。其中，压力表104用于监测加压过程中型腔103内的压力，获取加热模块的启动时机；安全阀105用于保证型腔103内的压力在允许范围内，当型腔103内的压力超过最大限定值后安全阀105则会自动打开，对型腔103进行降压，当型腔103内的压力低于最大限定值后，安全阀105又会自动关闭；放气阀106则是用于在成型结束后或超压后放气降压。具体地，压力表104通过压力表阀107连接在模具本体上，以用于在压力表104鉴定及维修时封堵压力表104的管路；安全阀105通过安全通断阀108连接在模具本体上，以用于在安全阀105维修或更换时封堵安全阀105的管路。本实施例中，压力表104、安全阀105与放气阀106均是设在顶盖102上。

进一步具体地，加压管组件包括截止阀302、减压阀303、连接软管304与进气阀305，其中，截止阀302连接在气源301的输出端上，减压阀303连接在截止阀302上，进气阀305设在模具本体上并与型腔103相通，减压阀303与进气阀305通过连接软管304相连。本实施例中，气瓶采用40L 15MPa标准氮气瓶，减压阀303采用标准减压阀303，进气压力15MPa，出口压力0.1-1.6MPa可调。

优选地，真空管202上与真空袋膜的一端设有树脂管203，真空管202通过树脂管203与真空袋膜相连，其中，树脂管为螺纹管，以防止在对抽真空模块对浸胶后的复合材料抽真空时，树脂材料经由真空管202进入真空泵201。

本实施例中，加热模块采用空气对流加热模式，具体地，加热模块包括壳体401、加热管402、控制器以及温度传感器，壳体401为顶部开口且具有的加热腔槽状结构，成型阴模101防止在壳体401内，且成型阴模101的外壁与壳体401的内壁之间具有间隔腔404。加热管402布置在壳体401内壁的底部且位于间隔腔404内。温度传感器布置在成型阴模101的外壁上以用于检测加热温度。控制器设在壳体401外并与加热管402电联，用于控制加热管402的加热功率。其中，加热管402、控制器以及温度传感器共同构成了上述的加热机构，优选地，加热机构包括鼓风机403，鼓风机403的数量为多个且呈环形间隔设在间隔腔404内，且每一鼓风机403均与壳体401的内壁可拆卸的固定相连，通过鼓风机403将热空气从加热腔的底部抽至上部，增加空气对流效率，进而使得成型阴模101更加均匀的受热，能让大型复合材料产品达到良好的成型质量。当然，本发明中的加热模块也不仅仅局限于空气对流加热模式，当所需加热温度相对较低时，也可以采用水热的模式，即在壳体401内循环通入热水，将成型阴模101的底部浸泡在热水中，进而实现对成型阴模101的加热处理。

基于上述的大型复合材料产品成型系统，本实施例还公开了一种大型复合材料产品成型工艺，其具体包括如下步骤:

步骤1，将预浸胶后的复合材料按照常规铺层方式在成型阴模101的型腔103进行铺层，并在铺层完毕后进行真空袋膜的铺设；

步骤2，连接真空管202与真空袋膜并启动真空泵201，将预浸胶后的复合材料抽至真空后关闭真空泵201与拆除真空袋膜上的真空管202，完成产品的初步成型；

步骤3，将顶盖102覆盖在成型阴模101的型腔103上，在顶盖102与成型阴模101的连接面上设置O型圈进行密封，并在四周用螺钉进行固定；

步骤4，打开截止阀302、压力表阀107、安全通断阀108、安全阀105，关闭出气阀后，转动减压阀303上的手轮以逐渐打开减压阀303；

步骤5，当减压阀303的出口压力达到预设值后打开进气阀305并启动加热机构，以对型腔103进行充气加压与加热处理；

步骤6，经过预设时间后，完成产品的最终成型；

步骤7，关闭加热机构、进气阀305、截止阀302，松掉减压阀303手轮进行放气后拆除减压阀303与进气阀305之间的连接软管304；

步骤8，打开出气阀，在模具本体放气后拆除顶盖102，并在成型阴模101冷却后进行脱模，得到高质量的大型复合材料产品。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种大型复合材料产品成型系统，其特征在于，包括模具本体、抽真空模块、加压模块与加热模块；

所述模具本体包括成型阴模与顶盖，所述成型阴模上设有能够铺设复合材料与真空袋膜的型腔，所述顶盖可拆卸的覆盖在型腔上；

所述抽真空模块包括真空泵与真空管，所述真空管的一端与真空泵相连，另一端可拆卸的与真空袋膜相连，以使得铺层后的复合材料初步成型；

所述加压模块包括气源与加压管组件，所述加压管组件的一端与气源相连，另一端与型腔连通，以用于对初步成型后的复合材料进行加压处理；

所述加热模块包括加热腔以及设在加热腔内的加热机构，所述成型阴模位于加热腔内，以用于对初步成型后的复合材料进行加热处理，完成最终成型。

2.根据权利要求1所述大型复合材料产品成型系统，其特征在于，所述模具本体上设有与型腔相通的：

压力表，以用于获取加压处理后型腔内的压力；

安全阀，以用于保证型腔内的压力在允许范围内；

放气阀，以用于在成型结束后或超压后放气降压。

3.根据权利要求2所述大型复合材料产品成型系统，其特征在于，所述压力表通过压力表阀连接在模具本体上，以用于在压力表鉴定及维修时封堵压力表的管路；

所述安全阀通过安全通断阀连接在模具本体上，以用于在压力表维修或更换时封堵安全阀的管路。

4.根据权利要求1或2或3所述大型复合材料产品成型系统，其特征在于，所述加压管组件包括截止阀、减压阀、连接软管与进气阀；

所述截止阀连接在气源的输出端上，所述减压阀连接在截止阀上，所述进气阀设在模具本体上并与型腔相通，所述减压阀与进气阀通过连接软管相连。

5.根据权利要求1或2或3所述大型复合材料产品成型系统，其特征在于，所述真空管上与真空袋膜的一端设有树脂管，所述真空管通过树脂管与真空袋膜相连。

6.根据权利要求1或2或3所述大型复合材料产品成型系统，其特征在于，所述成型阴模与顶盖之间通过O型圈，并通过螺栓固定相连。

7.一种大型复合材料产品成型工艺，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述大型复合材料产品成型系统，具体包括如下步骤:

步骤1，将预浸胶后的复合材料按照常规铺层方式在成型阴模的型腔进行铺层，并在铺层完毕后进行真空袋膜的铺设；

步骤2，连接真空管与真空袋膜并启动真空泵，将预浸胶后的复合材料抽至真空后关闭真空泵与拆除真空袋膜上的真空管，完成产品的初步成型；

步骤3，将顶盖覆盖在成型阴模的型腔上，在顶盖与成型阴模的连接面上设置O型圈进行密封，并在四周用螺钉进行固定；

步骤4，打开截止阀、压力表阀、安全通断阀、安全阀，关闭出气阀后，转动减压阀上的手轮以逐渐打开减压阀；

步骤5，当减压阀的出口压力达到预设值后打开进气阀并启动加热机构，以对型腔进行充气加压与加热处理；

步骤6，经过预设时间后，完成产品的最终成型。

8.根据权利要求7所述大型复合材料产品成型工艺，其特征在于，还包括：

步骤7，关闭加热机构、进气阀、截止阀，松掉减压阀手轮进行放气后拆除减压阀与进气阀之间的连接软管；

步骤8，打开出气阀，在模具本体放气后拆除顶盖，并在成型阴模冷却后进行脱模，得到高质量的大型复合材料产品。

Images