CN112720950A - 一种适用于h型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法 - Google Patents

一种适用于h型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，包括：第一模块，所述第一模块呈长方体状，所述第一模块的两端上分别设有一个第一通孔，所述第一模块上设有两个第一圆角，两个所述第一圆角设置在两个相邻的棱边上，两个所述第一圆角之间的面为第一工作面；第二模块，所述第二模块呈长方体状，所述第二模块的两端上分别设有一个第二通孔，所述第二模块上设有两个第二圆角，两个所述第二圆角设置在两个相邻的棱边上，两个所述第二圆角之间的面为第二工作面，所述第二工作面上设有凹槽，所述凹槽内设有柔性模块，定位销，所述定位销用于穿设在所述第一通孔和所述第二通孔内。其能够保障H型梁复合材料结构的共固化成型质量。

Description

一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法
技术领域
本发明涉及了复合材料领域，具体的是一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法。
背景技术
在复合材料承载结构中，H型梁因具有突出的结构刚度和强度而得到广泛应用。H型梁结构复合材料可以采用共固化、共胶接、二次胶接等方式成型，其中二次胶接是通过完全固化后的组件胶接而成，组件单独固化易于保证每部分的成型质量，但结构的整体性不足；共胶接是结构中的部分组件完成固化后再与未固化部分再进行一次加热固化成型，能够有效保证成型质量但成型工艺流程较为复杂；共固化成型是结构中的所有组件均采用未固化的预成型体组装之后通过一次加热加压固化后成型，结构的整体性高但成型的风险同步增大。由于H型梁多用于大载荷工况，所以通过共固化成型具有整体性的结构是H型梁复合材料结构的首选成型方法。
传统上，H型梁共固化成型多采用金属刚性工装，以确保型面轮廓度及尺寸精度，但对于大尺寸的H型梁结构腹板面而言，采用金属刚性工装往往会因为刚性对刚性的模具对合方式，带来腹板面成型压力不稳定的问题，进而产生成型质量风险。近几年也发展了通过橡胶或气囊的芯模或软模辅助成型，但在无金属刚性工装的支撑下，成型的型面轮廓度和尺寸难以保证精度。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，其能够保障H型梁复合材料结构的共固化成型质量。
为实现上述目的，本申请实施例公开了一种适用于H型梁复合材料成型工装，包括：
第一模块，所述第一模块呈长方体状，所述第一模块的两端上分别设有一个第一通孔，所述第一模块上设有两个第一圆角，两个所述第一圆角设置在两个相邻的棱边上，两个所述第一圆角之间的面为第一工作面；
第二模块，所述第二模块呈长方体状，所述第二模块的两端上分别设有一个第二通孔，所述第二模块上设有两个第二圆角，两个所述第二圆角设置在两个相邻的棱边上，两个所述第二圆角之间的面为第二工作面，所述第二工作面上设有凹槽，所述凹槽内设有柔性模块，
定位销，所述定位销用于穿设在所述第一通孔和所述第二通孔内。
优选的，所述柔性模块能够是天然橡胶、合成橡胶、硅橡胶、热塑性弹性体。
优选的，所述第一模块的参数为合金钢、铝合金、钛合金、玻璃钢、碳纤维增强树脂基复合材料。
优选的，所述第一圆角的参数为半径2～10mm。
优选的，所述第二模块的参数为合金钢、铝合金、钛合金、玻璃钢、碳纤维增强树脂基复合材料。
优选的，所述第二圆角的参数为半径2～10mm。
优选的，所述凹槽的深度为0.5～5mm。
本申请公开了一种成型方法，包括以下步骤：
S1：在所述第一工作面、第二工作面以及柔性模块上涂覆脱模剂；
S2：在所述第一工作面上铺贴预浸料，所述预浸料贴合所述第一工作面，所述预浸料和贴合所述第一工作面两侧的侧面和所述第一圆角设置，形成第一C型预成型体；
S3：在所述第二工作面上铺贴预浸料，所述预浸料贴合所述第二工作面，所述预浸料和贴合所述第二工作面两侧的侧面和所述第二圆角设置，形成第二C型预成型体；
S3：将第一模块和所述第二模块进行组装，将所述第一工作面与所述第二工作面相对贴合设置，所述第一通孔与所述第二通孔对应设置，将所述定位销穿入所述第一通孔和所述第二通孔，保证所述第一模块和所述第二模块定位准确，使得所述第一C型预成型体和所述第二C型预成型体贴合设置；
S4：将捻子条分别放置在所述第一C型预成型体和所述第二C型预成型体两侧的凹陷内；
S5：将缘条预成型体分别放置在所述第一C型预成型体和所述第二C型预成型体的两侧，所述缘条预成型体呈长条状，所述缘条预成型体贴合所述第一C型预成型体、所述第二C型预成型体以及所述捻子条设置；
S6：将所述工装及其上面的材料一起依次裹覆隔离膜、透气毡和真空袋，完成真空袋封装体系真空度检测后进罐固化；
S7：出罐及脱模后，进行无损检测和尺寸检测，获得成型质量和尺寸精度满足要求的H型梁复合材料结构。
优选的，所述S2和S3中铺贴预浸料可以手工铺贴、自动铺丝或自动铺带铺放预浸料平板叠层后再采用热隔膜预成型工艺或机械叠层滑移成型方式成型；所述捻子条可以通过手工搓制、拉挤、模压等预成型方法进行预制。
本发明的有益效果如下：
1、通过柔性模块组合得到刚性工装(第一模块)和柔性工装(第二模块)的独特适配成型工装，在保证腹板面成型尺寸精度的同时，确保H型梁腹板面成型过程中的压力均匀传递，保障H型梁复合材料结构的共固化成型质量；
2、通过设置第一通孔和第二通孔，配合定位销，有效防止第一模块和第二模块定位不准确。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
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获得其他的附图。
图1是本发明实施例中一种适用于H型梁复合材料成型工装的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种适用于H型梁复合材料成型工装的爆炸图；
以上附图的附图标记：
1、第一模块；11、第一圆角；12、第一通孔；13、第一工作面；
2、第二模块；21、第二圆角；22、第二通孔；23、第二工作面；24、柔性模块；
3、第一C型预成型体；
4、第二C型预成型体；
5、捻子条；
6、缘条预成型体。
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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
为达到上述目的，请参照图1和图2，本发明提供一种适用于H型梁复合材料成型工装包括第一模块1和第二模块2。
所述第一模块1呈长方体状，所述第一模块1的两端上分别设有一个第一通孔12，所述第一模块1上设有两个第一圆角11，两个所述第一圆角11设置在两个相邻的棱边上，两个所述第一圆角11之间的面为第一工作面13。
所述第二模块2呈长方体状，所述第二模块2的两端上分别设有一个第二通孔22，所述第二模块2上设有两个第二圆角21，两个所述第二圆角21设置在两个相邻的棱边上，两个所述第二圆角21之间的面为第二工作面23，所述第二工作面23上设有凹槽，所述凹槽内设有柔性模块24。
定位销，所述定位销用于穿设在所述第一通孔12和所述第二通孔22内。
进一步的，所述柔性模块24能够是天然橡胶、合成橡胶、硅橡胶、热塑性弹性体。
进一步的，所述第一模块1的参数为合金钢、铝合金、钛合金、玻璃钢、碳纤维增强树脂基复合材料。
进一步的，所述第一圆角11的参数为半径2～10mm。
进一步的，所述第二模块2的参数为合金钢、铝合金、钛合金、玻璃钢、碳纤维增强树脂基复合材料。
进一步的，所述第二圆角21的参数为半径2～10mm。
进一步的，所述凹槽的深度为0.5～5mm。
进一步的，所述第一通孔12贯穿所述第一模块1设置，所述第二通孔22不管穿所述第二模块2设置，有效防止定位销从所述第二通孔22脱出。
可以理解的是，通过柔性模块24组合得到刚性工装(第一模块1)和柔性工装(第二模块2)的独特适配成型工装，在保证腹板面成型尺寸精度的同时，确保H型梁腹板面成型过程中的压力均匀传递，保障H型梁复合材料结构的共固化成型质量；
通过设置第一通孔12和第二通孔22，配合定位销，有效防止第一模块1和第二模块2定位不准确。
本申请公开了一种成型方法，包括以下步骤：
S1：在所述第一工作面13、第二工作面23以及柔性模块24上涂覆脱模剂；
S2：在所述第一工作面13上铺贴预浸料，所述预浸料贴合所述第一工作面13，所述预浸料和贴合所述第一工作面13两侧的侧面和所述第一圆角11设置，形成第一C型预成型体3；
S3：在所述第二工作面23上铺贴预浸料，所述预浸料贴合所述第二工作面23，所述预浸料和贴合所述第二工作面23两侧的侧面和所述第二圆角21设置，形成第二C型预成型体4；
S3：将第一模块1和所述第二模块2进行组装，将所述第一工作面13与所述第二工作面23相对贴合设置，所述第一通孔12与所述第二通孔22对应设置，将所述定位销穿入所述第一通孔12和所述第二通孔22，保证所述第一模块1和所述第二模块2定位准确，使得所述第一C型预成型体3和所述第二C型预成型体4贴合设置；
S4：将捻子条5分别放置在所述第一C型预成型体3和所述第二C型预成型体4两侧的凹陷内；
S5：将缘条预成型体6分别放置在所述第一C型预成型体3和所述第二C型预成型体4的两侧，所述缘条预成型体6呈长条状，所述缘条预成型体6贴合所述第一C型预成型体3、所述第二C型预成型体4以及所述捻子条5设置；
S6：将所述工装及其上面的材料一起依次裹覆隔离膜、透气毡和真空袋，完成真空袋封装体系真空度检测后进罐固化；
S7：出罐及脱模后，进行无损检测和尺寸检测，获得成型质量和尺寸精度满足要求的H型梁复合材料结构。
进一步的，所述S2和S3中铺贴预浸料可以手工铺贴、自动铺丝或自动铺带铺放预浸料平板叠层后再采用热隔膜预成型工艺或机械叠层滑移成型方式成型；所述捻子条5可以通过手工搓制、拉挤、模压等预成型方法进行预制。
在本实施例中，所述预浸料片可以是采用碳纤维单向预浸料、织物预浸料，预浸料中的纤维可采用但不限于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，树脂可采用但不限于环氧树脂、双马树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种适用于H型梁复合材料成型工装，其特征在于，包括：
第一模块，所述第一模块呈长方体状，所述第一模块的两端上分别设有一个第一通孔，所述第一模块上设有两个第一圆角，两个所述第一圆角设置在两个相邻的棱边上，两个所述第一圆角之间的面为第一工作面；
第二模块，所述第二模块呈长方体状，所述第二模块的两端上分别设有一个第二通孔，所述第二模块上设有两个第二圆角，两个所述第二圆角设置在两个相邻的棱边上，两个所述第二圆角之间的面为第二工作面，所述第二工作面上设有凹槽，所述凹槽内设有柔性模块，
定位销，所述定位销用于穿设在所述第一通孔和所述第二通孔内。
2.如权利要求1所述的一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，其特征在于，所述柔性模块能够是天然橡胶、合成橡胶、硅橡胶、热塑性弹性体。
3.如权利要求1所述的一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，其特征在于，所述第一模块的参数为合金钢、铝合金、钛合金、玻璃钢、碳纤维增强树脂基复合材料。
4.如权利要求1所述的一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，其特征在于，所述第一圆角的参数为半径2～10mm。
5.如权利要求1所述的一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，其特征在于，所述第二模块的参数为合金钢、铝合金、钛合金、玻璃钢、碳纤维增强树脂基复合材料。
6.如权利要求1所述的一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，其特征在于，所述第二圆角的参数为半径2～10mm。
7.如权利要求1所述的一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，其特征在于，所述凹槽的深度为0.5～5mm。
8.一种使用如权利要求1至7中任意一项所述的适用于H型梁复合材料成型工装的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在所述第一工作面、第二工作面以及柔性模块上涂覆脱模剂；
S2：在所述第一工作面上铺贴预浸料，所述预浸料贴合所述第一工作面，所述预浸料和贴合所述第一工作面两侧的侧面和所述第一圆角设置，形成第一C型预成型体；
S3：在所述第二工作面上铺贴预浸料，所述预浸料贴合所述第二工作面，所述预浸料和贴合所述第二工作面两侧的侧面和所述第二圆角设置，形成第二C型预成型体；
S3：将第一模块和所述第二模块进行组装，将所述第一工作面与所述第二工作面相对贴合设置，所述第一通孔与所述第二通孔对应设置，将所述定位销穿入所述第一通孔和所述第二通孔，保证所述第一模块和所述第二模块定位准确，使得所述第一C型预成型体和所述第二C型预成型体贴合设置；
S4：将捻子条分别放置在所述第一C型预成型体和所述第二C型预成型体两侧的凹陷内；
S5：将缘条预成型体分别放置在所述第一C型预成型体和所述第二C型预成型体的两侧，所述缘条预成型体呈长条状，所述缘条预成型体贴合所述第一C型预成型体、所述第二C型预成型体以及所述捻子条设置；
S6：将所述工装及其上面的材料一起依次裹覆隔离膜、透气毡和真空袋，完成真空袋封装体系真空度检测后进罐固化；
S7：出罐及脱模后，进行无损检测和尺寸检测，获得成型质量和尺寸精度满足要求的H型梁复合材料结构。
9.如权利要求8所述的一种适用于H型梁复合材料成型工装及其共固化成型方法，其特征在于，所述S2和S3中铺贴预浸料可以手工铺贴、自动铺丝或自动铺带铺放预浸料平板叠层后再采用热隔膜预成型工艺或机械叠层滑移成型方式成型；所述捻子条可以通过手工搓制、拉挤、模压等预成型方法进行预制。
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