[发明专利]可确保直线度的豆荚杆拉挤成型装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可确保直线度的豆荚杆拉挤成型装置及方法，属于复合材料成型领域。

背景技术

    高性能复合材料制件由于重量轻、性能高、功能优异在航天器上正得到日益广泛的应用。可折叠、并依靠自身弹性能自动展开的豆荚杆就是一个例子。该结构最大的特点是可以依靠收拢时储存的弹性能自动展开，并能存放在很小的空间内，还具有超轻质量、高弯曲和高扭转刚度等特点。

豆荚杆主要应用在航天器大尺寸可展开支撑结构，对尺寸精确性要求极高。采用热压罐工艺制备豆荚杆的长度受罐长和模具限制，只适用于生产长度较短的豆荚杆、且成本高，而采用拉挤成型工艺可以制备超长豆荚杆。目前国内外对连续型材的拉挤成型工艺有了初步研究，CN101663157A《用于生产连续型材的拉挤成型工艺》中，型材在预成型装置中发生第一次变形，在之后的压力装置中最终成型。型材通过牵引装置相对于压力成型装置的操作周期性移动，最终通过切割装置确定型材尺寸。但采用常规拉挤工艺生产的豆荚杆直线度不高，产品的侧向弯曲问题难以避免，因此可确保直线度的豆荚杆拉挤成型装置及工艺亟待开发。

发明内容

本发明在于提出可确保直线度的豆荚杆拉挤成型装置及方法，以解决采用拉挤成型工艺生产豆荚杆时存在的产品侧向弯曲问题。

    一种可确保直线度的豆荚杆拉挤成型装置，依次包括放卷装置、预成型装置、凝胶预固化装置、后固化装置、裁割装置、检测装置、收卷装置，其特征在于：上述后固化装置通过往复机构安装在水平导轨上。

    利用所述可确保直线度的豆荚杆拉挤成型装置的拉挤成型方法，包括以下过程：

步骤1：预先铺叠好的预浸料和连续的脱模材料通过预成型装置进行第一次变形；

步骤2：变形后的材料进入凝胶预固化装置，实现豆荚杆的凝胶及预定型；

步骤3：预定型的豆荚杆进入后固化装置最终固化定型；

步骤4：完全定型的豆荚杆进入裁割装置按照产品尺寸裁割，通过检测装置无损检测之后，收卷装置将豆荚杆展平收卷；

其特征在于：

上述步骤3的具体过程如下：豆荚杆进入后固化装置后停止进给，利用往复机构带动后固化装置在水平导轨上往复运动，在往复运动过程中对豆荚杆加热加压，完成一段豆荚杆的加热加压后，往复机构停止运动，使豆荚杆继续进给一段距离，重复上述过程。

豆荚杆的应用对其自身的尺寸精确性要求极高，而采用常规拉挤工艺生产的豆荚杆直线度不高，产品的侧向弯曲难以避免。本发明提出的后固化装置在水平导轨上往复运动，同时在运动过程中对豆荚杆进行加热加压使之完全固化定型。由于在固化定型过程中，放卷装置和收卷装置分别对豆荚杆的两端位置进行固定，因此产品的直线度由水平导轨自身的直线度决定。而水平导轨的直线度由机加工保证，所以本发明可解决采用传统拉挤工艺时存在的豆荚杆侧向弯曲问题。

附图说明

    图1是拉挤成型装置示图；

图2是豆荚杆后固化装置截面示图；

图中标号名称：1 预浸料，2 脱模材料，3 放卷装置，4 预成型装置，,5 凝胶预固化装置，6 水平导轨，7 后固化装置，8 裁割装置，9 检测装置，10 收卷装置，11 双向箭头，12 模具。

具体实施方式

下面结合图1对拉挤成型过程作进一步的说明：放卷装置3为拉挤提供的原料是预先铺叠好的预浸料1和可剥离的连续脱模材料2。预浸料1是根据产品要求的铺层方向预先铺叠好的，脱模材料2优选聚四氟乙稀薄膜，厚度选择为0.05mm—0.1mm，在拉挤过程中起脱模及保护产品表面的作用。

预浸料1及脱模材料2首先进入预成型装置4，实现原料从平直状态到产品规定截面形状的第一次变形，得到近似的最终截面形状。预成型装置4选择滚轮装置，采用多级缓慢变形。

凝胶预固化装置5在预成型装置4之后，用以确定产品的含胶量及预定型。凝胶预固化装置5的温度一般为树脂的凝胶温度，其中的预定型压力由树脂性能及产品要求的含胶量决定，一般小于1MPa。

后固化装置7在水平导轨6上往复运动，同时提供一定的温度和压力，使豆荚杆完全符合产品截面尺寸并最终定型。豆荚杆的两端由放卷装置4和收卷装置10固定，因此在生产过程中，产品的直线度由水平导轨7自身的直线度来保证。后固化过程中也存在温度梯度，一般为树脂的固化温度至后固化温度，提供的压力范围为0.6MPa—1MPa。

裁割装置8在后固化装置7之后，按照产品的预期尺寸对定型后的豆荚杆进行裁割。裁割完毕的豆荚杆进入检测装置9无损检测，最终与脱模材料2剥离之后，收卷装置10将豆荚杆展平收卷。