[发明专利]一种用于软模辅助RTM成型中金属预埋件的定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于软模辅助RTM成型中金属预埋件的定位方法，属于复合材料成型技术领域。

背景技术

软模辅助RTM工艺是纤维预成型体通过RTM系统注射树脂、在闭合刚性阴模中通过阳模(芯模和软模)的热膨胀来实现对复合材料预成型体加压固化的成型工艺方法。软模辅助RTM成型工艺集传统RTM工艺和热涨成型工艺的技术优点于一体，在树脂基复合材料制备领域具有广阔的应用前景。

采用软模辅助RTM成型工艺制备产品时，在复合材料增强体与刚性芯模间增加了软模。软模可以依据产品内表面的形面由热膨胀系数很大的弹性材料浇铸而成。在软模上铺放干态纤维制成预成型体，然后再将阴模闭合，进行RTM注射。在注射结束后，对模具进行加热。软模受热后能够产生很大的膨胀力，复合材料预成型体在软模的膨胀压力作用下固化成型。

软模辅助RTM工艺的技术特点是：1、软模在树脂加热过程中膨胀，从而对纤维预成型体均匀施加压力，达到挤胶、压实、提高制品纤维体积含量的目的，从而实现了材料性能的提高；2、软模可以很方便地从模腔中脱去，可简化模具结构，避免复杂的分模及密封等问题，从而能够成型复杂形状的材料构件。

复合材料用于制备结构件时，通常需要在复合材料上连接或固定其他设备。金属材料的连接、固定通常是通过机械加工实现的，但是复合材料的加工性能较差，形位、尺寸公差不易保证，而且对复合材料进行机械加工会破坏复合材料基体的连续性，影响使用性能。因此，为了保证复合材料结构件的性能，可以在连接处设置金属预埋件，通过后机加的方式在金属预埋件上加工连接孔，从而实现复合材料连接、固定等功能。一旦金属预埋件的位置出现偏差，就会影响设备的安装。为了保证后续安装的尺寸精准，需要在复合材料的成型过程中实现金属预埋件的精确定位。因此金属预埋件的定位成为了复合材料成型过程中的一个关键问题。

在现有的技术中，为了实现金属预埋件的精确定位，一般是先将金属预埋件定位在金属模具上，复合材料固化成型后，再将复合材料及金属预埋件一同从金属模具上取下。然而由于软膜辅助RTM成型工艺的特殊性，金属预埋件不能直接定位在金属模具上，如果将金属预埋件直接放在软模上，随着温度身高，软模受热膨胀会导致金属预埋件发生偏移，偏离铺放时的位置，根据不同橡胶内模的设计，位置偏移普遍大于1.5mm，难以保证金属预埋件的定位精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种用于软模辅助RTM成型、能保证金属预埋件定位精度的定位方法。

本发明的技术解决方案：一种用于软模辅助RTM成型中金属预埋件的定位方法，其特征在于包括以下步骤：

准备金属预埋件，金属预埋件由定位部分和预埋部分组成，预埋部分是预埋在纤维织物中，一般来说金属预埋件的预埋部分为圆柱结构，定位部分为方形结构，具体结构根据实际需要进行设计；

准备金属芯模和金属阴模，根据要成型的复合材料件的具有结构和尺寸进行设计；

制备软模，根据要成型的复合材料件内部结构进行软模成型；

上述步骤均为本领域公知技术，本领域技术人员可以根据具体实际进行设计或加工。

在软模上加工安装金属预埋件的凹槽；

凹槽的形状和尺寸根据金属预埋件定位部分的结构和尺寸进行加工。

在金属预埋件的定位部分的边缘均匀加工n个贯通的金属预埋件定位孔，在软模上加工与金属预埋件定位孔对应的软模定位孔；

金属预埋件定位孔的数量n≥3，金属预埋件定位孔的数量一般不少于3个，具体数量根据定位孔尺寸和金属预埋件定位部分端面面积来设计，一般来说，金属预埋件定位部分端面面积越大，其所需定位孔数量越多。设计定位孔位置时要确保定位孔边缘具有一定的强度。以金属预埋件定位部分为方形为例，一般在方形的四角各加工一个定位孔，如图3、4所示。为保证软模与金属预埋件的定位精度，本发明给出了最佳定位设计，具体如下：

(1)n个金属预埋件定位孔的总面积S₀＝ξS，S为金属预埋件的定位部分的端面面积，ξ为面积定位系数，优选取值范围为ξ∈[0.01，0.02]。定位面积太小(面积定位系数太小)，会导致定位棒材料发生弯折，失去了定位作用，无法保证定位精度；定位面积太大(面积定位系数太大)，一方面会导致插入硅橡胶困难，并破坏硅橡胶的本体结构，工艺实施难度大，另一方面会导致金属预埋件定位孔过大，对预埋件破坏较大。定位面积(面积定位系数)在上述要求范围内选择，不影响定位精度，仅影响工艺难度。