CN117068378B - 一种复合材料加热外衬及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明一般涉及高分子复合材料成型技术领域，具体涉及一种复合材料加热外衬及其成型方法，用于与外部工件进行适配安装，外衬包括内表面和外表面，外表面用于提供外形面，内表面用于提供与外部工件配合的安装面；内表面设置有第一圆倒角，外表面设置有第二圆倒角，第一圆倒角的曲率半径大于第二圆倒角的曲率半径；外衬包括：基体，基体为高分子材料；设置在基体上的加热层，加热层包括金属走线以及设置在金属走线两侧的第一有机绝缘层和第二有机绝缘层，第一有机绝缘层设置外表面上，第二有机绝缘层设置在与基体贴合的一侧；加热层与基体通过在凹模上铺设材料并通过热压方式一体式成型。

Description

一种复合材料加热外衬及其成型方法

技术领域

本发明一般涉及高分子复合材料成型技术领域，具体涉及一种复合材料加热外衬及其成型方法。

背景技术

目前航空设备在飞行过程中机翼、旋翼、进气道等部位会结冰从而影响气动外形与飞行安全，故需要在这些部位采取防冰措施，保证飞行品质。

目前，现有的方式是在零件表面设置电加热片，通过电加热片实现防冰，然而直接在结构部位设置电加热片，可能会产生固定强度不够，尤其在一些异形或者曲面的结构上，电加热片的固定更加困难。

旨期望提出一种适用于电加热片安装的复合材料加热外衬。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种复合材料加热外衬及其成型方法，通过设置外衬的方式设置与外衬一体化的电加热片，通过外衬将电加热片固定设置在外部工件上，提高异形工件上电加热片的固定效果。

第一方面，本发明提供了一种复合材料加热外衬，用于与外部工件进行适配安装，所述外衬包括内表面和外表面，所述外表面用于提供外形面，所述内表面用于提供与外部工件配合的安装面；所述内表面设置有第一圆倒角，所述外表面设置有第二圆倒角，所述第一圆倒角的曲率半径大于所述第二圆倒角的曲率半径；所述外衬包括：

基体，所述基体为高分子材料；

设置在所述基体上的加热层，所述加热层包括金属走线以及设置在所述金属走线两侧的第一有机绝缘层和第二有机绝缘层，所述第一有机绝缘层设置在所述外表面上，所述第二有机绝缘层设置在与所述基体贴合的一侧；所述加热层与所述基体通过在凹模上铺设材料并通过热压方式一体式成型，其中，

所述外衬包括侧壁以及设置在所述侧壁两端的第一平壁和第二平壁，所述侧壁包括平行设置的第一侧平壁和第二侧平壁以及设置在所述第一侧平壁和所述第二侧平壁之间的弧形连接壁；

所述加热层设置在所述侧壁上，所述金属走线至少覆盖所述弧形连接壁；

所述第一平壁包括与所述侧壁相接的第一曲线边缘，所述第二平壁包括与所述侧壁相接的第二曲线边缘，所述第一圆倒角包括设置在所述第一曲线边缘上的第一内圆倒角以及设置在所述第二曲线边缘上的第二内圆倒角；所述第二圆倒角包括设置在所述第一曲线边缘上的第一外圆倒角以及设置在所述第二曲线边缘上的第二外圆倒角。

可选地，所述第一平壁、所述第二平壁、所述第一侧平壁和所述第二侧平壁的边缘围绕形成开口，所述第一侧平壁和所述第二侧平壁上设置有多个安装孔。

可选地，所述第一曲线边缘的周长小于所述第二曲线边缘的周长。

可选地，弧形连接壁的母线与所述第一平壁和所述第二平壁之间呈夹角设置；所述弧形连接壁在靠近所述第一平壁的第一弧形边缘与靠近所述第二平壁的第二弧形边缘的周长相等，在沿所述第一平壁到第二平壁方向上，所述弧形连接壁的曲率半径相等。

可选地，所述第一内圆倒角的曲率半径大于等于4mm，所述第二内圆倒角的曲率半径大于等于4mm；

所述第一外圆倒角的曲率半径小于等于2mm，所述第二外圆倒角的曲率半径小于等于2mm。

第二方面，本申请提供了一种复合材料加热外衬的成型方法，用于成型如以上任一所述的复合材料加热外衬，所述方法包括：

预成型预浸块，所述预浸块的截面形状接近三角形，所述预浸块包括圆尖部和圆弧面，所述圆弧面与所述第一圆倒角的形状相匹配且所述圆弧面的曲率半径与所述第一圆倒角的曲率半径相等；所述圆尖部与所述第二圆倒角的形状相匹配且所述圆尖部的曲率半径与所述第二圆倒角的曲率半径相等；

提供凹模包括用于成型所述外衬的模型腔体，所述模型腔体具有内倒角，所述内倒角的形状与所述第二圆倒角的形状相匹配且所述内倒角的曲率半径与所述第二圆倒角的曲率半径相等；

在所述凹模内铺设用于成型所述加热层的材料，包括：在所述模型腔体内依次随形铺设第一有机绝缘层、金属走线、第二有机绝缘层；

在所述模型腔体内的第二有机绝缘层上随形铺设用于成型所述基体的多层预浸料，包括：在相邻两预浸料之间铺设预浸块，所述预浸块的圆尖部与对应所述内倒角位置处的前序预浸料贴合，所述预浸块的圆弧面与对应所述内倒角位置处的后续预浸料贴合；

在所述凹模上糊制真空袋，通过热压成型方式形成所述外衬。

可选地，在所述凹模内铺设用于成型所述加热层的材料之前，所述方法还包括：

在所述第一有机绝缘层和所述第二有机绝缘层上在对应所述弧形连接壁的位置处分别预设剪口和通孔，所述通孔贯穿所述第一有机绝缘层和所述第二有机绝缘层，所述剪口至少经过所述弧形连接壁的中心母线，所述通孔贯穿所述第一有机绝缘层或所述第二有机绝缘层；以及

预设金属走线，所述金属走线按照所述第一有机绝缘层和所述第二有机绝缘层上所述剪口和所述通孔的位置，形成避让所述剪口和所述通孔的折线状走线。

可选地，在相邻两预浸料之间铺设预浸块，方法包括：

在所述模型腔体内的第二有机绝缘层上随形铺设至少一层第一预浸料；

在至少一层第一预浸料上铺设预浸块，所述预浸块的圆尖部与对应内倒角位置上的第一预浸料贴合；

在所述至少一层第一预浸料和所述预浸块上随形铺设至少一层第二预浸料，所述至少一层第二预浸料逐层整形后随形覆盖在所述预浸块的圆弧面上。

可选地，所述预浸块包括第一预浸条和第二预浸条，所述第一预浸条用于成型第一曲线边缘上的所述第一圆倒角和所述第二圆倒角，所述第二预浸条用于成型第二曲线边缘上的所述第一圆倒角和所述第二圆倒角；

在至少一层第一预浸料上铺设预浸块，方法包括：在同一层所述第一预浸料上，在对应所述第一曲线边缘上铺设第一预浸条以及在对应所述第二曲线边缘上铺设第二预浸条，所述第一预浸条自所述模型腔体的一侧延伸至另一侧，所述第二预浸条自所述模型腔体的一侧延伸至另一侧。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请实施例提供的复合材料加热外衬及其成型方法，通过采用基体与加热层一体式成型的方式，提高加热层与基体的连接强度，防止分层；通过外衬的方式将加热层固定在外部工件上，提高加热层的安装效果；通过设置外衬的内部的第一圆倒角大于外部的第二圆倒角的曲率半径，防止内部出现应力集中，另外，还可以使得外衬与工件更加贴合，提高与外部工件的配合安装效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的一种复合材料加热外衬的结构示意图；

图2为本发明的一种加热层的爆炸示意图；

图3为本发明的一种基体的结构示意图；

图4为本发明的一种基体的俯视图；

图5为本发明的一种基体的侧视图；

图6为本发明的另一种基体的结构示意图；

图7为本发明的一种预浸块的结构示意图；

图8为本发明的一种凹模的结构示意图（内置有复合材料产品）；

图9为本发明的一种第一半凹模的结构示意图；

图10为本发明的一种第一半凹模的结构示意图（内置有复合材料产品）；

图11为本发明的一种加热层上金属走线的示意图；

图12为本发明的另一种加热层上金属走线的示意图；

图13为本发明的一种基体预浸料的铺层主视示意图；

图14为本发明的一种基体预浸料的铺层侧视示意图；

图15为本发明的一种预浸块的布置示意图；

图16为本发明的另一种基体预浸料的铺层主视示意图。

图中，

100、凹模；200、外衬；11、第一半凹模；111、固定区；112、成型区；12、第二半凹模；13、模型腔体；14、内倒角；

210、基体；211、内表面；212、外表面；213、第一圆倒角；214、第二圆倒角；

20、预浸块；21、圆尖部；22、圆弧面；23、第一平面；24、第二平面；201、第一预浸条；202、第二预浸条；

220、加热层；221、第一有机绝缘层；222、第二有机绝缘层；223、金属走线；224、剪口；225、通孔；223-1、竖直直线段金属走线；223-2、横向直线段金属走线；224-1、第一剪口；224-2、第二剪口；

30、侧壁；40、第一平壁；50、第二平壁；60、开口；70、安装腔；80、安装孔；31、第一侧平壁；32、第二侧平壁；33、弧形连接壁；41、第一曲线边缘；51、第二曲线边缘；

300、第一预浸料；400、第二预浸料；410、第一预浸部；420、第二预浸部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-2所示，本发明提供了一种复合材料加热外衬200，用于与外部工件进行适配安装，所述外衬200包括内表面211和外表面212，所述外表面212用于提供外形面，所述内表面211用于提供与外部工件配合的安装面；所述内表面211设置有第一圆倒角213，所述外表面212设置有第二圆倒角214，所述第一圆倒角213的曲率半径大于所述第二圆倒角214的曲率半径；所述外衬200包括：

基体210，所述基体210为高分子材料；

设置在所述基体210上的加热层220，所述加热层220包括金属走线223以及设置在所述金属走线223两侧的第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222，所述第一有机绝缘层221设置所述外表面212上，所述第二有机绝缘层222设置在与所述基体210贴合的一侧；所述加热层220与所述基体210通过在凹模100上铺设材料并通过热压方式一体式成型。

本申请实施例中，金属走线223选择导电良好的材料，金属走线223的材料可以为镍铬合金、铁铬铝合金、不锈钢、铜、铝等。金属走线223也可以为金属带等。

第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222选择绝缘性良好的有机高分子材料，以将金属走线223封在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222之间，实现金属走线223的封装，提高加热层220的绝缘性。示例性的，第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222选用聚酰亚胺膜（PI薄膜），聚酰亚胺膜是一种高性能、高温、高强度的聚合物材料，其具有优异的热稳定性、化学稳定性、耐磨性、抗氧化性、抗辐射性、电气绝缘性、耐高温性等特点。

所述基体210可以为各种树脂基纤维复合材料，树脂基纤维复合材料具有高比强度、高比模量、良好的抗疲劳特性、独特的材料及结构可设计性等优良特性，因而在航空飞行器上获得了日益广泛的应用。示例性地，所述基体210可以为浸润树脂玻璃纤维复合材料或浸润树脂碳纤维复合材料。本申请实施例中，所述基体210为非导电材料，聚酰亚胺膜相对于基体210材料具有更优的电气绝缘性。

本申请中基体210与加热层220之间通过热压一体式成型，可以增加高分子基体210与加热层220的之间的粘结度和强度，防止加热层220与基体210之间分层。外衬200采用适用于航空应用的树脂基纤维复合材料，提高工件的强度。

在本申请实施例中，如图3-5所示，所述外衬200的基体210包括侧壁30以及设置在所述侧壁30两端的第一平壁40和第二平壁50，所述侧壁30包括平行设置的第一侧平壁31和第二侧平壁32以及设置在所述第一侧平壁31和所述第二侧平壁32之间的弧形连接壁33；所述第一平壁40、所述第二平壁50、所述第一侧平壁31和所述第二侧平壁32的边缘围绕形成开口60，所述第一侧平壁31和所述第二侧平壁32上设置有多个安装孔80。

通过侧壁30以及第一平壁40和第二平壁50围绕形成具有开口60的安装腔70，通过安装腔70和安装孔80可以将外衬200固定在工件上。本申请实施例中，所述工件的外形与所述安装腔70的外形相同。所述外衬200上在相邻表面之间同样设置有圆形倒角，所述圆形倒角的尺寸与所述内表面211的第一圆倒角213的尺寸相同。

本申请实施例中，第一圆倒角213的曲率半径大于第二圆倒角214的曲率半径的设置方式，通过第一圆倒角213的小圆角设计满足航空外形需要，通过第二圆倒角214的大圆角设计满足安装需要，使得外衬200与工件更加贴合，提高外衬200与外部工件的配合安装效果，防止外衬200在倒角位置处内部应力集中。

需要说明的是，在现有技术成型技术中，为了保证产品性能，在遇到成型结构的尺寸在遇到一些小圆角的结构，由于航空层压方式导致形成小圆角的方式尤其困难。例如，在热压工序中阴模成型小圆倒角的尺寸更加困难，阳模（凸模）成型的圆倒角尺寸：R≥2mm，阴模（凹模）成型的：R≥2+t mm。

本申请实施例中，在成型外衬200的方式，优先采用凹模100的方式，以形成具有良好外表面212的外衬200，以及方便外衬200上成型加热层220，本申请中采用的凹模100的方式的可以成型圆倒角的尺寸可以小于2mm。示例性地，第一圆倒角213的曲率半径为4mm、4.5mm、5mm，第二圆倒角214的曲率半径为1mm、1.5mm、2mm。

本申请中所述外衬200具有弧形表面，例如，所述弧形连接壁33的母线与所述第一平壁40和所述第二平壁50之间呈夹角设置；所述夹角可以为0~180°之间的任一角度，例如可以为40°、90°、120°等。

所述弧形连接壁33在靠近所述第一平壁40的第一弧形边缘与靠近所述第二平壁50的第二弧形边缘的周长相等，在沿所述第一平壁40到第二平壁50方向上，所述弧形连接壁33的曲率半径相等。

所述加热层220设置在所述侧壁30上，所述金属走线223至少覆盖所述弧形连接壁33。在本申请实施例中并不限制所述加热层220的位置，所述加热层220可以设置在整个侧壁30上，可以仅覆盖在所述弧形连接壁33上，还可以自所述弧形连接壁33上延伸至所述第一侧平壁31或第二侧平壁32的位置处，本申请实施例中，所述第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222至少覆盖所述金属走线223所在区域，并可以由所在区域向两侧延伸，以提高绝缘效果，本申请实施例中，所述第一有机绝缘层221和所述第二有机绝缘层222可以延伸至所述第一侧平壁31或所述第二侧平壁32上，本申请实施例中并不限制。

可选地，所述第一平壁40包括与所述侧壁30相接的第一曲线边缘41，所述第二平壁50包括与所述侧壁30相接的第二曲线边缘51，所述第一曲线边缘41的周长小于所述第二曲线边缘51的周长。本申请实施例中，所述第一平壁40与所述第二平壁50平行，且所述第一平壁40的面积小于所述第二平壁50的面积，所述第一曲线边缘41和所述第二曲线边缘51对应所述侧壁30的两端边缘。通过外衬200围绕形成盒型结构套设在工件上，弧形连接壁33与工件的弧形结构相匹配。

可以理解的是，本申请实施例中，第一圆倒角213可以设置在外衬200的内表面211上相邻面之间的任一夹角位置处，同样地，第二圆倒角214可以设置在外衬200的外表面212上相邻面之间的任一夹角位置处。通过第一圆倒角213和第二圆倒角214使得弧形连接壁33与工件的弧形表面更易贴合，提高电加热层220的布置效果。

可选地，如图5所示，所述第一圆倒角213包括设置在所述第一曲线边缘41上的第一内圆倒角R1以及设置在所述第二曲线边缘51上的第二内圆倒角R2；所述第一内圆倒角R1的曲率半径大于等于4mm，所述第二内圆倒角R2的曲率半径大于等于4mm；示例性地，第一内圆倒角R1的曲率半径为4mm、4.5mm、5mm，第二内圆倒角R2的曲率半径为4mm、4.5mm、5mm。

所述第二圆倒角214包括设置在所述第一曲线边缘41上的第一外圆倒角R3以及设置在所述第二曲线边缘51上的第二外圆倒角R4；所述第一外圆倒角R3的曲率半径小于等于2mm，所述第二外圆倒角R4的曲率半径小于等于2mm。示例性地，第一外圆倒角R3的曲率半径可以为1mm、1.5mm、2mm，第二外圆倒角R4的曲率半径为1mm、1.5mm、2mm。

需要进一步说明的是，待设置加热功能的航空结构上具有小圆角（R≤2mm）的外形，而本申请实施例中，为了方便加热层220的设置，改进了航空工件的结构，使得航空工件具有较大的圆角（R≥4mm）。本申请实施例中的外衬200结构相应的进行调整，使得外衬200的外形符合小圆角需要，内倒角14更方便与工件进行安装。

另外，本申请实施例中在适用的航空结构可以具有更加复杂的曲线外形表面或者其他尺寸变换的外形表面，在本申请实施例中，通过调整外衬200和工件的安装配合方式，对于工件外形具有一定的曲面或者尺寸变化区域时，为了提高外衬200的安装匹配度，本申请中调整所述外衬200与所述工件的形状，使得外衬200与工件的安装腔70为规则面，通过外衬200的外表面212为需要的外形面，内表面211与所述外形面的形状不匹配，内表面211的形状更规则，克服一些尺寸变化区域导致的安装困难等。可以理解的是，本申请实施例中，待安装的所述工件的形状与所述内表面211的形状相匹配，均为规则形状。

本申请示例了一种外衬200的内表面211在沿第一方向上的宽度尺寸不变且在外表面212在沿第一方向上的宽度存在一定的尺寸变换。本申请实施例中以此尺寸变化作为示例性描述，如图6所示。

本实施例中，在靠近第一平壁40位置处，沿所述第一平壁40指向所述开口60中心的第一方向X上，部分所述外表面212对应的安装外形宽度（H1）逐渐递增，所述内表面211对应的安装腔70宽度（W1）不变；在靠近第二平壁50位置处，沿所述第二平壁50指向所述开口60中心的第一方向X上，部分所述外表面212对应的安装外形宽度（H2）不变，所述内表面211对应的安装腔70宽度（W2）不变。其中，所述安装外形宽度（H1、H2）为所述外表面212在沿第二方向Y上的距离，所述安装腔70宽度（W1、W2）为所述内表面211在沿第二方向Y上的距离。

基于相同的构思，本发明提供了一种复合材料加热外衬200的成型方法，可选地，用于成型如以上任一所述的复合材料加热外衬200，所述方法包括：

S100、预成型预浸块20，所述预浸块20的截面形状接近三角形，所述预浸块20包括圆尖部21和圆弧面22，所述圆弧面22与所述第一圆倒角213的形状相匹配且所述圆弧面22的曲率半径与所述第一圆倒角213的曲率半径相等；所述圆尖部21与所述第二圆倒角214的形状相匹配且所述圆尖部21的曲率半径与所述第二圆倒角214的曲率半径相等。

本申请实施例中，所述预浸块20的材料可以与预浸料的材料相同，所述预浸块20可以通过与其形状相匹配的凹模100成型，或者通过切削方式形成，本申请对此并不限制。

所述预浸块20还包括第一平面23和第二平面24，所述第一平面23与所述第二平面24之间呈夹角设置用于形成所述圆尖部21。所述圆弧面22的两端分别与所述第一平面23和所述第二平面24相接。示例性地，所述圆尖部21与第二圆倒角214

本申请实施例中，通过预成型预浸块20的方式，可以避免在成型过程中小圆倒角位置处的塌陷或者架桥等，减小成型过程中的应力集中，提高外衬200的成型质量，本申请中通过预浸块20预成型的方式，方便成型外衬200上的小圆倒角。

S200、提供凹模100包括用于成型所述外衬200的模型腔体13，所述模型腔体13具有内倒角14，所述内倒角14的形状与所述第二圆倒角214的形状相匹配且所述内倒角14的曲率半径与所述第二圆倒角214的曲率半径相等。

本申请实施例中采用凹模100的方式，方便形成较优的外形表面。防止抽真空过程中，金属走线223、第一有机绝缘层221、第二有机绝缘层222在铺设过程中出现偏移或者定位不准确等问题。

本申请实施例中，如图8-10所示，所述凹模100包括第一半凹模11和第二半凹模12，第一半凹模11和第二半凹模12可拆地组合并限定出模型腔体13，所述模型腔体13用于成型所述外衬200，所述模型腔体13具有内倒角14，所述内倒角14的形状与所述第二圆倒角214的形状相匹配且所述内倒角14的曲率半径与所述第二圆倒角214的曲率半径相等。

本申请的实施例通过第一半凹模11和第二半凹模12组合形成模型腔体13，有利于在可靠加工复合材料产品的同时，有利于方便复合产品材料成型后的脱模，相比于现有技术采用具有一个完成闭合的腔体的凹模100，本申请实施例的凹模100操作简单，方便脱模。

其中，第一半凹模11和第二半凹模12的形状和尺寸可以完全一致，当然，第一半凹模11和第二半凹模12的形状和尺寸也可以不同，在实际加工中，根据需要加工的部件的结构调整即可，本申请的实施例对此不做限定，本申请的实施例中第一半凹模11的结构和第二半凹模12的结构设计灵活，能够适用于各种航天设备的部件的加工。

在具体的实施例中，第一半凹模11和第二半凹模12之间还设置有固定结构，第一半凹模11和第二半凹模12各自分别包括固定区111和成型区112，固定区111用于第一半凹模11和第二半凹模12合模后固定，成型区112用于形成模型腔体13；固定结构包括分别开设在第一半凹模11和第二半凹模12的固定区111上的多个螺纹孔和销孔，在第一半凹模11和第二半凹模12闭合后，通过定位销和销孔配合预先定位，然后再通过紧固螺栓和螺纹孔配合固定第一半凹模11和第二半凹模12，脱模时，依次拆卸紧固螺栓和定位销即可。

S300、在所述凹模内铺设用于成型所述加热层220的材料，包括：在所述模型腔体13内依次随形铺设第一有机绝缘层221、金属走线223、第二有机绝缘层222。

考虑到两侧的聚酰亚胺膜浇薄且光滑不透气，整张薄膜在模腔内铺设容易出现褶皱，另外薄膜与成型基体210的预浸料粘结性差，产品内部容易存在气泡、且粘结强度低，容易出现分层等问题，产品的报废率高。

本申请实施例中，S300中在所述凹模内铺设用于成型所述加热层220的材料之前，所述方法还包括：

S310、在所述第一有机绝缘层221和所述第二有机绝缘层222上在对应所述弧形连接壁33的位置处分别预设剪口224和通孔225，所述通孔225贯穿所述第一有机绝缘层221和所述第二有机绝缘层222，所述剪口224至少经过所述弧形连接壁33的中心母线，所述通孔225贯穿所述第一有机绝缘层221或所述第二有机绝缘层222；以及

S320、预设金属走线223，所述金属走线223按照所述第一有机绝缘层221和所述第二有机绝缘层222上所述剪口224和所述通孔225的位置，形成避让所述剪口224和所述通孔225的折线状走线。

本申请实施例中有机绝缘层可以采用PI薄膜，在热压成型中不进行材料形态的转变，因此，第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222在模型腔体13内的铺设质量直接关系到外衬200外形的成型质量，为了避免PI薄膜在铺设到弧形结构的位置处出现褶皱，本申请实施例中在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222在铺设之前对PI薄膜进行预处理。

如图11所示，本申请中通过在预设位置处开设剪口224，可以避免第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222出现褶皱，使铺设面良好；且基体210和加热层220在热压一体成型的过程中，基体210内的胶料熔融并透过第一有机绝缘层221上的剪口224，增加基体210与加热层220的粘度，提高电加热复合材料结构的强度。

可以理解的是，本领域的技术人员可以根据实际需求设置凹模型腔的曲面形状，通过改变凹模曲面的形状和尺寸，即可对应调整第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222上剪口224的位置、长度和变化趋势，也可以调整最终成型的电加热复合材料结构最终成型的形状和尺寸。

本申请实施例中，在所述第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222铺设在所述模型腔体13后，所述剪口224的位置可以平行于所述第一平壁40和第二平壁50的方向设置，所述剪口224位于所述弧形连接壁33的区域，所述剪口224自所述第一侧平壁31指向第二侧平壁32的方向。

本申请中剪口224与第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222的至少一侧边缘均设置有保留区（即剪口224分别与第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222的一侧边缘保持一定的距离），避免剪口224将第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222剪断。

金属走线223在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222之间的走线位置避开对应的剪口224，避免金属走线223从剪口224位置穿出对应的第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222。

在一些实施方式中，所述金属走线223呈连续折线状，所述金属走线223至少包括平行设置的两直线段，所述剪口224位于相邻两直线段之间，所述直线段的位置根据预设的所述剪口224的位置确定。

具体的，金属走线223包括多根金属走线223，多根金属走线223呈S形折线状，第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222的剪口224开设在金属走线223相互平行的两直线段之间，避免金属走线223在剪口224处与外部材料接触。

示例性的，两根金属走线223呈S形折线状，先根据多个剪口224的位置设计剪口224处的金属走线223位置，再设计其他位置的金属走线223位置，最终完成金属走线223的布局，即根据多个剪口224位置，在对应剪口224的两侧分别布设平行设置的两竖直直线段金属走线223-1，调整两竖直直线段金属走线223-1的间距在对应剪口224的预设范围内，并设置包围剪口224的横向直线段金属走线223-2，将两竖直直线段金属走线223-1和横向直线段金属走线223-2设置为一根金属走线223，接着再设计其他位置的金属走线223位置。可以理解的是，各个相邻的两竖直直线段金属走线223-1之间的距离不一定相等，在剪口224的预设范围内即可。

在一些实施方式中，如图12所示，所述第一有机绝缘层221上预设有多个第一剪口224-1，所述第二有机绝缘层222上预设有多个第二剪口224-2。所述第一有机绝缘层221与所述第二有机绝缘层222在对应位置处的所述第一剪口224-1与所述第二剪口224-2在同一平面上的投影位置不同重合。

本申请实施例中通过在不同有机绝缘层上设置有不同位置的剪口224，可以在保证贴合平整度的基础上，减小剪口224的数量；避免剪口224位置重合，可以防止在剪口224重合位置处由于胶料在垂直于表面方向上的两层之间流动导致剪口224位置偏移等情况，影响加热层220的成型质量。

在一些实施例中，在基体210和加热层220热压之前，先在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222上开设贯穿二者的多个通孔225，防止第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222产生气泡，解决气泡难以排出的问题；热压过程中，基体210内的胶料在加热熔融状态下可以透过第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222上的通孔225，进一步增加基体210和加热层220的粘结度，使加热层220在铺设到基体210上后不会窜位，提高电加热复合材料结构的粘结强度。本申请实施例中，所述通孔225在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222上的位置重合，所述通孔225同时贯穿所述第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222。

胶料在热压过程中加热呈熔融状态，熔融状态的胶料能从基体210内向第一有机绝缘层221的一侧流动，并填充第一有机绝缘层221的通孔225，增加基体210与加热层220的粘结度，提高电加热复合材料结构的强度，且通孔225被胶料填充。

S400、在所述模型腔体13内的第二有机绝缘层222上随形铺设用于成型所述基体210的多层预浸料，包括：在相邻两预浸料之间铺设预浸块20，所述预浸块20的圆尖部21与对应所述内倒角14位置处的前序预浸料贴合，所述预浸块20的圆弧面22与对应所述内倒角位置处的后续预浸料贴合。

可选地，步骤S400中在相邻两预浸料之间铺设预浸块20，方法包括：

S410、在所述模型腔体13内的第二有机绝缘层222上随形铺设至少一层第一预浸料300；其中，

随形铺设至少一层第一预浸料300，方法包括：所述第一预浸料300进行逐层整形、铺贴、预压，每间隔一定层数的第一预浸料300检测曲率半径，继续铺设其余第一预浸料300至铺设完成。本申请实施例中，通过逐层整形、铺贴、预压以及检测曲率半径的方式，在内倒角14区域保证平整，不出现褶皱，从而避免了在成型复合材料产品过程中出现架桥问题，影响最终成型质量。

具体地，如图13-14所示，先分别铺设两层第一预浸料300，然后通过抽真空预压15min，使得两层第一预浸料300层的预浸料实现压实，使用R规检测圆角的曲率半径，圆角的曲率半径达到预定值；再进行铺设预浸块20然后压实，再次使用R规检测圆角的曲率半径大小以及检查圆角处的铺层质量。

其中，一定层数根据实际加工需求和产品质量要求确定，可以是两层、三层或四层等，本申请的实施例对此不做限定；其中，第一预浸料300在逐层整形、铺贴后需要进行预压，预压指的是对每层的预浸料进行压实，保证相邻两层的第一预浸料300之间不会存在鼓包或者架桥等问题，进而有利于改善成型产品的质量；其中圆角处不出现架桥指的是，圆角处的预浸料不会由于堆积而压实形成结块，进一步提高产品的成型质量。示例地，可以通过抽真空的方式进行预压实，保证圆角处压实。

检测曲率半径可以通过R规检测圆角的曲率半径，根据工艺要求，每铺设一定层数的预浸料需要检测圆角的曲率半径是否符合要求，圆角的曲率半径符合要求是指圆角的曲率半径小于等于预定值。

S420、在至少一层第一预浸料300上铺设预浸块20，所述预浸块20的圆尖部21与对应内倒角14位置上的第一预浸料300贴合；所述预浸块20的第一平面23和第二平面24分别与所述第一预浸料300的表面贴合。

可选地，如图15所示，所述预浸块20包括第一预浸条201和第二预浸条202，所述第一预浸条201用于成型第一曲线边缘41上的所述第一圆倒角213和所述第二圆倒角214，所述第二预浸条202用于成型第二曲线边缘51上的所述第一圆倒角213和所述第二圆倒角214；

在至少一层第一预浸料300上铺设预浸块20，方法包括：在同一层所述第一预浸料300上，在对应所述第一曲线边缘41上铺设第一预浸条201以及在对应所述第二曲线边缘51上铺设第二预浸条202，所述第一预浸条201自所述模型腔体13的一侧延伸至另一侧，所述第二预浸条202自所述模型腔体13的一侧延伸至另一侧。

S430、在所述至少一层第一预浸料300和所述预浸块20上随形铺设至少一层第二预浸料400，所述至少一层第二预浸料400逐层整形后随形覆盖在所述预浸块20的圆弧面22上。

其中，随形铺设至少一层第二预浸料400，方法包括：第二预浸料400进行逐层整形、铺贴、预压，每间隔一定层数的第二预浸料400检测曲率半径，继续铺设其余第二预浸料400至铺设完成。

第二预浸料400的铺设方式可以参考第一预浸料300的铺设方式，本申请在此不再赘述。

本申请实施例中，所述第一预浸料300和第二预浸料400可以为连续预浸料，还可以为非连续预浸料，本申请对此并不限制。另外，本申请实施例中所述第一预浸料300和所述第二预浸料400的层数，所述第一预浸料300和所述第二预浸料400尽可能薄，所述第一预浸料300可以为一层或两层，所述预浸块20尽可能靠近所述外衬200的外表面212；所述第二预浸料400根据所述外衬200的厚度确定，例如，所述第二预浸料400可以超过10层。

需要说明的是，本申请实施例中，在垂直于所述开口60所在平面方向的截面上，所述第一预浸料300在对应第一曲线边缘41的位置处为连续设置以方便第一预浸条201的放置、整形，同样地，所述第一预浸料300在对应第二曲线边缘51的位置处为连续设置以方便第二预浸条202的放置、整形。即，所述第一预浸料300自对应所述第一平壁40的位置经过所述第一曲线边缘41延伸至所述侧壁30上，所述第一预浸料300自对应所述第二平壁50的位置经过所述第二曲线边缘51延伸至所述侧壁30上。有利于避免影响圆角的曲率半径，提高圆倒角位置处的成型质量。

对应于安装外形宽度（H1）变化的方式，本申请实施例中，如图16所示，在相邻两所述第二预浸料400之间设置有局部预浸料，多层所述局部预浸料设置在所述侧壁30远离所述第一平壁40位置处，用于形成所述安装腔70宽度不变的所述安装腔70。

在一个实施例中，所述第二预浸料400通过拼接形成，所述第二预浸料400的拼接位置位于所述第一侧平壁31或所述第二侧平壁32位置处；例如，所述第二预浸料包括用于形成所述第一平壁40的第一预浸部410和用于形成所述第二平壁50的第二预浸部420，所述第一预浸部410至少覆盖所述第一曲线边缘41并延伸至部分侧壁30上，所述第二预浸部420至少覆盖所述第二曲线边缘51并延伸至部分侧壁30上。

在本实施例中，用于形成所述第一平壁40的所述第一预浸部410的层数小于用于形成所述第二平壁50的所述第二预浸部420的层数；用于形成所述第二平壁50的所述第二预浸部420自所述第二平壁50位置处向所述第一平壁40位置处延伸形成所述局部预浸料。

在平行于所述开口60方向上，所述第二预浸料400具有一定的长度，在本申请实施例中，所述第一预浸部410在平行于所述开口60方向上至少覆盖所述第一平壁40并向两侧的侧壁30延伸，所述第二预浸部420在平行于所述开口60方向上至少覆盖所述第二平壁50并向两侧的侧壁30延伸。

本申请实施例中，所述第二预浸部420的层数大于所述第一预浸部410的层数，第二预浸部420延伸至相邻两第一预浸部410之间以形成所述局部预浸部，为了形成H1的变化，在沿从外表面212到内表面211方向上，所述第二预浸部420的长度逐渐增加，第二预浸部420的端部到第一平壁40的距离逐渐减小。

可以理解的是，第二预浸部420可以部分层数延伸至第一预浸部410之间，可以全部层数延伸至第一预浸部410之间，根据需要进行设置，本申请对此并不限制。通过第二预浸部420延伸的方式，可以提高外衬200的成型质量。

在本申请实施例中，在靠近所述外衬200的内表面211的部分层数的第一预浸部410和第二预浸部420可以为连续设置，本申请对此并不限制，在不同实施例中，根据外衬200的形状可以对各个预浸料进行剪裁以实现更好的贴合。

S500、在所述凹模上糊制真空袋，通过热压成型方式形成所述外衬200。本实施方式中通过真空预压固化，有利于保证成型产品的质量，使得预浸料上的高分子材料中的挥发成分容易逸出，从而有利于减少制备得到的复合材料产品内部的孔隙率，提高复合材料产品的力学性能。

需要理解的是，上文如有涉及术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“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”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种复合材料加热外衬的成型方法，其特征在于，应用于外衬，用于与外部工件进行适配安装，所述外衬包括内表面和外表面，所述外表面用于提供外形面，所述内表面用于提供与外部工件配合的安装面；所述内表面设置有第一圆倒角，所述外表面设置有第二圆倒角，所述第一圆倒角的曲率半径大于所述第二圆倒角的曲率半径；

所述外衬包括侧壁以及设置在所述侧壁两端的第一平壁和第二平壁，所述侧壁包括平行设置的第一侧平壁和第二侧平壁以及设置在所述第一侧平壁和所述第二侧平壁之间的弧形连接壁；所述第一平壁包括与所述侧壁相接的第一曲线边缘，所述第二平壁包括与所述侧壁相接的第二曲线边缘，所述第一圆倒角包括设置在所述第一曲线边缘上的第一内圆倒角以及设置在所述第二曲线边缘上的第二内圆倒角；所述第二圆倒角包括设置在所述第一曲线边缘上的第一外圆倒角以及设置在所述第二曲线边缘上的第二外圆倒角；

所述外衬包括基体以及设置在所述基体上的加热层，所述加热层包括金属走线以及设置在所述金属走线两侧的第一有机绝缘层和第二有机绝缘层，所述第一有机绝缘层设置在所述金属走线远离所述第二有机绝缘层的一侧，所述第二有机绝缘层设置在与所述基体贴合的一侧；所述加热层与所述基体通过在凹模上铺设材料并通过热压方式一体式成型，所述加热层设置在所述侧壁上，所述金属走线至少覆盖所述弧形连接壁；

所述方法包括：

预成型预浸块，所述预浸块的截面形状接近三角形，所述预浸块包括圆尖部和圆弧面，所述圆弧面与所述第一圆倒角的形状相匹配且所述圆弧面的曲率半径与所述第一圆倒角的曲率半径相等；所述圆尖部与所述第二圆倒角的形状相匹配且所述圆尖部的曲率半径与所述第二圆倒角的曲率半径相等；

提供凹模包括用于成型所述外衬的模型腔体，所述模型腔体具有内倒角，所述内倒角的形状与所述第二圆倒角的形状相匹配且所述内倒角的曲率半径与所述第二圆倒角的曲率半径相等；

在所述凹模内铺设用于成型所述加热层的材料，包括：在所述模型腔体内依次随形铺设第一有机绝缘层、金属走线、第二有机绝缘层；

在所述模型腔体内的第二有机绝缘层上随形铺设用于成型基体的多层预浸料，包括：在相邻两预浸料之间铺设预浸块，所述预浸块的圆尖部与对应所述内倒角位置处的前序预浸料贴合，所述预浸块的圆弧面与对应所述内倒角位置处的后续预浸料贴合；

在所述凹模上糊制真空袋，通过热压成型方式形成所述外衬。

2.根据权利要求1所述的复合材料加热外衬的成型方法，其特征在于，

在所述凹模内铺设用于成型所述加热层的材料之前，所述方法还包括：

在所述第一有机绝缘层和所述第二有机绝缘层上在对应所述弧形连接壁的位置处分别预设剪口和通孔，所述通孔贯穿所述第一有机绝缘层和所述第二有机绝缘层，所述剪口至少经过所述弧形连接壁的中心母线；以及

预设金属走线，所述金属走线按照所述第一有机绝缘层和所述第二有机绝缘层上所述剪口和所述通孔的位置，形成避让所述剪口和所述通孔的折线状走线。

3.根据权利要求1所述的复合材料加热外衬的成型方法，其特征在于，在相邻两预浸料之间铺设预浸块，方法包括：

在所述模型腔体内的第二有机绝缘层上随形铺设至少一层第一预浸料；

在至少一层第一预浸料上铺设预浸块，所述预浸块的圆尖部与对应内倒角位置上的第一预浸料贴合；

在所述至少一层第一预浸料和所述预浸块上随形铺设至少一层第二预浸料，所述至少一层第二预浸料逐层整形后随形覆盖在所述预浸块的圆弧面上。

4.根据权利要求1所述的复合材料加热外衬的成型方法，其特征在于，所述预浸块包括第一预浸条和第二预浸条，所述第一预浸条用于成型第一曲线边缘上的所述第一圆倒角和所述第二圆倒角，所述第二预浸条用于成型第二曲线边缘上的所述第一圆倒角和所述第二圆倒角；

在至少一层第一预浸料上铺设预浸块，方法包括：在同一层所述第一预浸料上，在对应所述第一曲线边缘上铺设第一预浸条以及在对应所述第二曲线边缘上铺设第二预浸条，所述第一预浸条自所述模型腔体的一侧延伸至另一侧，所述第二预浸条自所述模型腔体的一侧延伸至另一侧。

5.根据权利要求1所述的复合材料加热外衬的成型方法，其特征在于，所述第一平壁、所述第二平壁、所述第一侧平壁和所述第二侧平壁的边缘围绕形成开口，所述第一侧平壁和所述第二侧平壁上设置有多个安装孔。

6.根据权利要求1所述的复合材料加热外衬的成型方法，其特征在于，所述第一曲线边缘的周长小于所述第二曲线边缘的周长。

7.根据权利要求6所述的复合材料加热外衬的成型方法，其特征在于，弧形连接壁的母线与所述第一平壁和所述第二平壁之间呈夹角设置；所述弧形连接壁在靠近所述第一平壁的第一弧形边缘与靠近所述第二平壁的第二弧形边缘的周长相等，在沿所述第一平壁到第二平壁方向上，所述弧形连接壁的曲率半径相等。

8.根据权利要求6所述的复合材料加热外衬的成型方法，其特征在于，所述第一内圆倒角的曲率半径大于等于4mm，所述第二内圆倒角的曲率半径大于等于4mm；

所述第一外圆倒角的曲率半径小于等于2mm，所述第二外圆倒角的曲率半径小于等于2mm。