CN114311733B - 一种复合材料s形管件成型方法 - Google Patents

Abstract

一种复合材料S形管件成型方法，属于复合材料成型技术领域。步骤一：成型工装的组装；具体为：在下镶块和下芯模上加工下滑道，在上镶块和上芯模上加工上滑道；上下芯模组装；在每条上下滑道的两端安装滑道挡板；在下芯模上装配下镶块二、三及四，在上芯模上装配上镶块三、四及五；将下安装板装在下芯模下端，将上安装板装在上芯模上端；拆除上下安装板；在下芯模上装配下镶块一，在上芯模上装配上镶块一、二及六；将下安装板装在下芯模下端，将上安装板装在上芯模上端；封装平台与下安装板连接；步骤二：零件铺贴及固化；具体为：在成型工装上铺贴玻璃布，之后固化，拆卸各部件，完成S形管件与成型工装的分离。本发明用于复合材料S形管件成型。

Description

一种复合材料S形管件成型方法

技术领域

本发明复合材料成型技术领域，具体涉及一种复合材料S形管件成型方法。

背景技术

目前，在复合材料领域，复合材料零件的形状及结构正朝着多样化、复杂化发展。公布号为CN109352877A、公布日为2019年2月19日的发明专利申请公开了“一种分块式S型筒状复合材料结构件成型工装结构”，该工装结构只适用于S形弯曲较小且较短的复材零件成型，对于S形弯曲较大且较长的复材零件成型具有局限性。并且在成型的过程中，大量的螺钉及销钉连接形式导致拆装工作繁琐，消耗大量的人力物力，延长了零件的制造周期，降低了产能。此外，该成型工装结构中，无法实现上下两半部分模体零件的连接。

综上所述，该成型工装结构存在使用具有局限性及操作繁琐性的问题，无法实现对S形弯曲较大且较长的复材零件成型。

发明内容

本发明的目的在于为解决背景技术中提及的现有分块式S型筒状复合材料结构件成型工装结构存在使用具有局限性及操作繁琐性问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种复合材料S形管件成型方法，所述成型方法包括以下步骤：

步骤一：成型工装的组装；

S1、加工上滑道和下滑道；

所述成型工装包括上模体和下模体，所述下模体包括四个下镶块和一个下芯模，所述四个下镶块分别是下镶块一、下镶块二、下镶块三和下镶块四；所述上模体包括六个上镶块和一个上芯模，所述六个上镶块分别是上镶块一、上镶块二、上镶块三、上镶块四、上镶块五和上镶块六；

所述下芯模的左右侧面的中部分别加工有一条下滑道，下芯模的前后侧面的中部分别加工有一条下滑道，下芯模的所有下滑道均沿下芯模的长度方向设置，下芯模的前侧面上位于下滑道处加工有贯通后侧面的下凹槽；

所述上芯模的左右侧面上均各加工有两条前后对称设置的上滑道，上芯模的前后侧面的中部分别加工有一条上滑道，上芯模的所有上滑道均沿上芯模的长度方向设置，上芯模的前侧面上位于上滑道处由上至下加工有多个贯通后侧面的上凹槽；

S2、下芯模与上芯模的组装；

将下芯模和上芯模放置在存放托架上，下芯模的上端面与上芯模的下端面利用销钉一定位，并通过螺钉一进行紧固连接；

S3、安装滑道挡板；

在每条下滑道的上下两端以及每条上滑道的上下两端各并排固定有两个滑道挡板，上滑道与两个滑道挡板之间组成‘T’形滑道，下滑道与两个滑道挡板之间组成‘T’形滑道；

S4、装配下镶块二、下镶块三、下镶块四、上镶块三、上镶块四及上镶块五；

先在下镶块二、下镶块三及下镶块四预与下芯模相贴合的一侧面上分别固定定位滑块，在上镶块三、上镶块四及上镶块五预与上芯模相贴合的一侧面上分别固定定位滑块；

然后，将下镶块二上的定位滑块从下芯模下方滑入下芯模左侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将下镶块三上的定位滑块从下芯模下方滑入下芯模前侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将下镶块四上的定位滑块从下芯模下方滑入下芯模右侧面的下滑道内并与‘T’形滑道相配合；

将上镶块三上的定位滑块从上芯模上方滑入上芯模左侧面上位于前侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块四上的定位滑块从上芯模上方滑入上芯模前侧面上的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块五上的定位滑块从上芯模上方滑入上芯模右侧面上位于前侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合；

S5、安装下安装板和上安装板；

将下安装板与下芯模进行组合，用螺钉二进行锁紧固定，将上安装板与上芯模进行组合，用螺钉二进行锁紧固定；

S6、分别拆除上安装板和下安装板；

S7、装配下镶块一、上镶块一、上镶块二及上镶块六；

在下镶块一预与下芯模相贴合的一侧面上分别固定定位滑块，在上镶块一、上镶块二及上镶块六预与上芯模相贴合的一侧面上分别固定定位滑块，将拆除上安装板和下安装板的工装整体翻转180°后放置在存放托架上；

将下镶块一上的定位滑块从下芯模下方滑入下芯模后侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块一上的定位滑块从上芯模上方滑入上芯模后侧面上的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块二上的定位滑块从上芯模上方滑入上芯模左侧面上位于后侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块六上的定位滑块从上芯模上方滑入上芯模右侧面上位于后侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合；

S8、安装上安装板和下安装板；

上安装板通过螺钉二与上芯模上端面紧固连接，下安装板通过螺钉二与下芯模紧固连接，并用定位销二进行定位；

S9、安装封装平台；

利用吊环将封装平台转移至下安装板的下方并通过螺钉三将封装平台与下安装板连接在一起完成成型工装的组装；

步骤二：零件的铺贴及固化成型；

S1、下料玻璃布；

S2、铺层；按铺层设计要求在成型工装外型面上铺贴玻璃布，第一层是整45°铺贴，第二层是整0°铺贴,第三层是整45°铺贴，第四层是整0°铺贴，第五层和第六层都是整45°铺贴，第七层是整0°铺贴，第八层是整45°铺贴，第9层是任意方向铺贴，第一层铺完后以及每间隔3-4层需要抽真空；抽真空压力不低于0.08Mpa；

S3、固化；将铺层完成后的成型工装放置在固化罐中固化，固化参数是：开始以0.5-1.5℃/min的升温速率升温至80℃±5℃，恒温保持60-120min后施加正压力，至0.4±0.01Mpa，加压速率为0.02Mpa/min，并保持此压力直至固化结束；继续以0.5-1.5℃/min的升温速率升温至135±5℃，恒温保持60-120min后开始降温，降温速率为0.5-1.5℃/min，温度降至65℃时卸压出罐；

S4、拆卸成型工装上的各部件，完成S形管件与成型工装的分离。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、成型工装包括上模体和下模体，下模体包括四个下镶块和一个下芯模，下模体的高度占成型工装总高度的2/5；上模体包括六个上镶块和一个上芯模，上模体的高度占成型工装总高度的3/5。这样分别的依据是：①考虑S形管件的外形变化；②考虑上、下模体在整体结构中所要承载的重量；③考虑上、下模体的组合及拆卸的可操作性；④考虑加工工艺的可实现性。

2、本发明的成型工装，能够实现S形弯曲较大且较长的复材零件成型，上下模体连接及拆卸方便，每个下镶块与下模体之间以及每个上镶块与上模体之间均采用定位滑块的连接形式进行连接，并且只需要首次进行定位滑块的连接即可，后续无需再进行拆装工作，在节省劳动力的同时，降低了零件的制造周期，提高了产能。

附图说明

图1是本发明的成型工装的拆分示意图；

图2是图1的B处局部放大图；

图3是本发明的成型工装放置在存放托架上的示意图；

图4是本发明的成型工装的主剖视图；

图5是图4的P2向视图；

图6是图4的P1向视图。

上述附图中涉及的部件名称及标号如下：

上芯模1、下芯模2、下镶块一3、下镶块二4、下镶块三5、下镶块四6、上镶块一7、上镶块二8、上镶块三9、上镶块四10、上镶块五11、上镶块六12、上安装板13、下安装板14、封装平台15、定位滑块16、滑道挡板17、销钉一18、螺钉一19、沉头螺钉20、定位销二21、螺钉二22、螺钉三23、吊环24、存放托架25。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1-图6所示，本实施方式披露了一种复合材料S形管件成型方法，所述成型方法包括以下步骤：

步骤一：成型工装的组装；

S1、加工上滑道和下滑道；

所述成型工装包括上模体和下模体，所述下模体包括四个下镶块和一个下芯模2，所述四个下镶块分别是下镶块一3、下镶块二4、下镶块三5和下镶块四6；所述上模体包括六个上镶块和一个上芯模1，所述六个上镶块分别是上镶块一7、上镶块二8、上镶块三9、上镶块四10、上镶块五11和上镶块六12；

所述下芯模2的左右侧面的中部分别加工有一条下滑道，下芯模2的前后侧面的中部分别加工有一条下滑道，下芯模2的所有下滑道均沿下芯模2的长度方向设置，下芯模2的前侧面上位于下滑道处加工有贯通后侧面的下凹槽；

所述上芯模1的左右侧面上均各加工有两条前后对称设置的上滑道，上芯模1的前后侧面的中部分别加工有一条上滑道，上芯模1的所有上滑道均沿上芯模1的长度方向设置，上芯模1的前侧面上位于上滑道处由上至下加工有多个贯通后侧面的上凹槽；

S2、下芯模2与上芯模1的组装；

将下芯模2和上芯模1放置在存放托架25上，下芯模2的上端面与上芯模1的下端面利用销钉一18定位，并通过螺钉一19进行紧固连接；

S3、安装滑道挡板17；

在每条下滑道的上下两端以及每条上滑道的上下两端各(通过沉头螺钉20)并排固定有两个滑道挡板17，上滑道与两个滑道挡板17之间组成‘T’形滑道，下滑道与两个滑道挡板17之间组成‘T’形滑道；

S4、装配下镶块二4、下镶块三5、下镶块四6、上镶块三9、上镶块四10及上镶块五11；

先在下镶块二4、下镶块三5及下镶块四6预与下芯模2相贴合的一侧面上分别固定定位滑块16，在上镶块三9、上镶块四10及上镶块五11预与上芯模1相贴合的一侧面上分别固定定位滑块16；

然后，将下镶块二4上的定位滑块16从下芯模2下方滑入下芯模2左侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将下镶块三5上的定位滑块16从下芯模2下方滑入下芯模2前侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将下镶块四6上的定位滑块16从下芯模2下方滑入下芯模2右侧面的下滑道内并与‘T’形滑道相配合；

将上镶块三9上的定位滑块16从上芯模1上方滑入上芯模1左侧面上位于前侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块四10上的定位滑块16从上芯模1上方滑入上芯模1前侧面上的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块五11上的定位滑块16从上芯模1上方滑入上芯模1右侧面上位于前侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合；

S5、安装下安装板14和上安装板13；

将下安装板14与下芯模2进行组合，用螺钉二22进行锁紧固定，将上安装板13与上芯模1进行组合，用螺钉二22进行锁紧固定(此步骤的目的是防止以上已组合完成的镶块沿滑道发生滑动)；

S6、分别拆除上安装板13和下安装板14；

S7、装配下镶块一3、上镶块一7、上镶块二8及上镶块六12；

在下镶块一3预与下芯模2相贴合的一侧面上分别固定定位滑块16，在上镶块一7、上镶块二8及上镶块六12预与上芯模1相贴合的一侧面上分别固定定位滑块16，将拆除上安装板13和下安装板14的工装整体翻转180°后放置在存放托架25上；

将下镶块一3上的定位滑块16从下芯模2下方滑入下芯模2后侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块一7上的定位滑块16从上芯模1上方滑入上芯模1后侧面上的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块二8上的定位滑块16从上芯模1上方滑入上芯模1左侧面上位于后侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块六12上的定位滑块16从上芯模1上方滑入上芯模1右侧面上位于后侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合；

S8、安装上安装板13和下安装板14；

上安装板13通过螺钉二22与上芯模1上端面紧固连接，下安装板14通过螺钉二22与下芯模2紧固连接，并用定位销二21进行定位(此步骤的目的是对组合完成的镶块在长度方向限位的同时利用定位销二21确定组合后下模体与下安装板14的位置，下安装板14上有基准面用于加工及检测)；

S9、安装封装平台15；

利用吊环24将封装平台15转移至下安装板14的下方并通过螺钉三23将封装平台15与下安装板14连接在一起完成成型工装的组装；

步骤二：零件的铺贴及固化成型；

S1、下料玻璃布；

S2、铺层；按铺层设计要求在成型工装外型面上铺贴玻璃布，第一层是整45°铺贴，第二层是整0°铺贴,第三层是整45°铺贴，第四层是整0°铺贴，第五层和第六层都是整45°铺贴，第七层是整0°铺贴，第八层是整45°铺贴，第9层是任意方向铺贴，第一层铺完后以及每间隔3-4层需要抽真空；抽真空压力不低于0.08Mpa；

S3、固化；将铺层完成后的成型工装放置在固化罐中固化，固化参数是：开始以0.5-1.5℃/min的升温速率升温至80℃±5℃，恒温保持60-120min后施加正压力，至0.4±0.01Mpa，加压速率为0.02Mpa/min，并保持此压力直至固化结束；继续以0.5-1.5℃/min的升温速率升温至135±5℃，恒温保持60-120min后开始降温，降温速率为0.5-1.5℃/min，温度降至65℃时卸压出罐；

S4、拆卸成型工装上的各部件，完成S形管件与成型工装的分离。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述成型工装由金属Q235-A.F材料制成。

具体实施方式三：如图1、图4所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述下模体的长度占成型工装总长度的2/5,所述上模体的长度占成型工装总长度的3/5。

具体实施方式四：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，在步骤一的S4步骤中，要求在组合过程中保证下镶块二4与上镶块三9之间、下镶块三5与上镶块四10之间以及下镶块四6与上镶块五11之间的对接间隙均不大于0.02mm。

具体实施方式五：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，在步骤一的S7步骤中，要求在组合过程中保证下镶块二4与上镶块二8之间、下镶块一3与上镶块一7之间以及下镶块四6与上镶块六12之间的对接间隙均不大于0.02mm。

具体实施方式六：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，在步骤二的S4步骤中，拆卸成型工装上的各部件的具体过程如下：

A1、拆除封装平台15，将除封装平台15之外的成型工装组件吊至存放托架25上；

A2、分别拆除上安装板13和下安装板14；

A3、从上芯模1的底部拆除螺钉一19，沿脱模方向分别脱出上芯模1和下芯模2；

A4、依次脱出下镶块一3、下镶块二4、下镶块三5、下镶块四6、上镶块一7、上镶块四10、上镶块二8、上镶块三9、上镶块五11和上镶块六12，完成脱模工作。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围，并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合材料S形管件成型方法，其特征在于：所述成型方法包括以下步骤：

步骤一：成型工装的组装；

S1、加工上滑道和下滑道；

所述成型工装包括上模体和下模体，所述下模体包括四个下镶块和一个下芯模(2)，所述四个下镶块分别是下镶块一(3)、下镶块二(4)、下镶块三(5)和下镶块四(6)；所述上模体包括六个上镶块和一个上芯模(1)，所述六个上镶块分别是上镶块一(7)、上镶块二(8)、上镶块三(9)、上镶块四(10)、上镶块五(11)和上镶块六(12)；

所述下芯模(2)的左右侧面的中部分别加工有一条下滑道，下芯模(2)的前后侧面的中部分别加工有一条下滑道，下芯模(2)的所有下滑道均沿下芯模(2)的长度方向设置，下芯模(2)的前侧面上位于下滑道处加工有贯通后侧面的下凹槽；

所述上芯模(1)的左右侧面上均各加工有两条前后对称设置的上滑道，上芯模(1)的前后侧面的中部分别加工有一条上滑道，上芯模(1)的所有上滑道均沿上芯模(1)的长度方向设置，上芯模(1)的前侧面上位于上滑道处由上至下加工有多个贯通后侧面的上凹槽；

S2、下芯模(2)与上芯模(1)的组装；

将下芯模(2)和上芯模(1)放置在存放托架(25)上，下芯模(2)的上端面与上芯模(1)的下端面利用销钉一(18)定位，并通过螺钉一(19)进行紧固连接；

S3、安装滑道挡板(17)；

在每条下滑道的上下两端以及每条上滑道的上下两端各并排固定有两个滑道挡板(17)，上滑道与两个滑道挡板(17)之间组成‘T’形滑道，下滑道与两个滑道挡板(17)之间组成‘T’形滑道；

S4、装配下镶块二(4)、下镶块三(5)、下镶块四(6)、上镶块三(9)、上镶块四(10)及上镶块五(11)；

先在下镶块二(4)、下镶块三(5)及下镶块四(6)预与下芯模(2)相贴合的一侧面上分别固定定位滑块(16)，在上镶块三(9)、上镶块四(10)及上镶块五(11)预与上芯模(1)相贴合的一侧面上分别固定定位滑块(16)；

然后，将下镶块二(4)上的定位滑块(16)从下芯模(2)下方滑入下芯模(2)左侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将下镶块三(5)上的定位滑块(16)从下芯模(2)下方滑入下芯模(2)前侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将下镶块四(6)上的定位滑块(16)从下芯模(2)下方滑入下芯模(2)右侧面的下滑道内并与‘T’形滑道相配合；

将上镶块三(9)上的定位滑块(16)从上芯模(1)上方滑入上芯模(1)左侧面上位于前侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块四(10)上的定位滑块(16)从上芯模(1)上方滑入上芯模(1)前侧面上的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块五(11)上的定位滑块(16)从上芯模(1)上方滑入上芯模(1)右侧面上位于前侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合；

S5、安装下安装板(14)和上安装板(13)；

将下安装板(14)与下芯模(2)进行组合，用螺钉二(22)进行锁紧固定，将上安装板(13)与上芯模(1)进行组合，用螺钉二(22)进行锁紧固定；

S6、分别拆除上安装板(13)和下安装板(14)；

S7、装配下镶块一(3)、上镶块一(7)、上镶块二(8)及上镶块六(12)；

在下镶块一(3)预与下芯模(2)相贴合的一侧面上分别固定定位滑块(16)，在上镶块一(7)、上镶块二(8)及上镶块六(12)预与上芯模(1)相贴合的一侧面上分别固定定位滑块(16)，将拆除上安装板(13)和下安装板(14)的工装整体翻转180°后放置在存放托架(25)上；

将下镶块一(3)上的定位滑块(16)从下芯模(2)下方滑入下芯模(2)后侧面上的下滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块一(7)上的定位滑块(16)从上芯模(1)上方滑入上芯模(1)后侧面上的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块二(8)上的定位滑块(16)从上芯模(1)上方滑入上芯模(1)左侧面上位于后侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合，将上镶块六(12)上的定位滑块(16)从上芯模(1)上方滑入上芯模(1)右侧面上位于后侧的上滑道内并与‘T’形滑道相配合；

S8、安装上安装板(13)和下安装板(14)；

上安装板(13)通过螺钉二(22)与上芯模(1)上端面紧固连接，下安装板(14)通过螺钉二(22)与下芯模(2)紧固连接，并用定位销二(21)进行定位；

S9、安装封装平台(15)；

利用吊环(24)将封装平台(15)转移至下安装板(14)的下方并通过螺钉三(23)将封装平台(15)与下安装板(14)连接在一起完成成型工装的组装；

步骤二：零件的铺贴及固化成型；

S1、下料玻璃布；

S2、铺层；按铺层设计要求在成型工装外型面上铺贴玻璃布，第一层是整45°铺贴，第二层是整0°铺贴,第三层是整45°铺贴，第四层是整0°铺贴，第五层和第六层都是整45°铺贴，第七层是整0°铺贴，第八层是整45°铺贴，第9层是任意方向铺贴，第一层铺完后以及每间隔3-4层需要抽真空；抽真空压力不低于0.08Mpa；

S3、固化；将铺层完成后的成型工装放置在固化罐中固化，固化参数是：开始以0.5-1.5℃/min的升温速率升温至80℃±5℃，恒温保持60-120min后施加正压力，至0.4±0.01Mpa，加压速率为0.02Mpa/min，并保持此压力直至固化结束；继续以0.5-1.5℃/min的升温速率升温至135±5℃，恒温保持60-120min后开始降温，降温速率为0.5-1.5℃/min，温度降至65℃时卸压出罐；

S4、拆卸成型工装上的各部件，完成S形管件与成型工装的分离。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料S形管件成型方法，其特征在于：所述成型工装由金属Q235-A.F材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料S形管件成型方法，其特征在于：所述下模体的长度占成型工装总长度的2/5,所述上模体的长度占成型工装总长度的3/5。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料S形管件成型方法，其特征在于：在步骤一的S4步骤中，要求在组合过程中保证下镶块二(4)与上镶块三(9)之间、下镶块三(5)与上镶块四(10)之间以及下镶块四(6)与上镶块五(11)之间的对接间隙均不大于0.02mm。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料S形管件成型方法，其特征在于：在步骤一的S7步骤中，要求在组合过程中保证下镶块二(4)与上镶块二(8)之间、下镶块一(3)与上镶块一(7)之间以及下镶块四(6)与上镶块六(12)之间的对接间隙均不大于0.02mm。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料S形管件成型方法，其特征在于：在步骤二的S4步骤中，拆卸成型工装上的各部件的具体过程如下：

A1、拆除封装平台(15)，将除封装平台(15)之外的成型工装组件吊至存放托架(25)上；

A2、分别拆除上安装板(13)和下安装板(14)；

A3、从上芯模(1)的底部拆除螺钉一(19)，沿脱模方向分别脱出上芯模(1)和下芯模(2)；

A4、依次脱出下镶块一(3)、下镶块二(4)、下镶块三(5)、下镶块四(6)、上镶块一(7)、上镶块四(10)、上镶块二(8)、上镶块三(9)、上镶块五(11)和上镶块六(12)，完成脱模工作。

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