[发明专利]复合材料R角增强用零度纤维束成型工装及成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料R角增强用零度纤维束成型工装及其成型方法，属于复合材料制造技术领域。

背景技术

长桁、梁、肋等复合材料制件是飞机承力构件中常见的结构件。在这些结构件中存在着大量的R角零度纤维束填充区。如何控制R角填充区的填充质量对复合材料制件的成型质量具有重要意义，因此为保证制件成型质量，需对R角零度纤维束采用必要的成型方法。

现有复合材料R角增强用零度纤维束成型方法包括人工滚压成型法和真空压制成型法。在人工滚压成型法中，首先将零度纤维束预浸料卷成圆柱状，然后通过人工方式，将两根表面光洁的金属圆棒（半径与填充区R角半径相适）相向滚压成型。此种成型方法因为人工施工力度的不同，造成成型质量具有偶然性，不能严格控制零度纤维束的成型尺寸质量。且R角填充区半径通常在10mm之内，导致使用的金属圆棒直径不超过20mm，增加了金属圆棒的使用难度，降低了工作效率。

真空压制成型法，是在真空腔中放置多根与R角填充区半径相适的金属圆棒，然后将卷成圆柱状的零度纤维束填充在金属圆棒之间，利用抽真空的方式将零度纤维束压制成型。此方法与人工滚压成型相比，虽然减少了人工偶然因素的影响，但是在使用过程中，一组真空成型工装只能针对一种特定的R角零度纤维束。如果零度纤维束的长度或者R角半径发生变化，则所需真空腔和金属圆棒都需要更换。而且大量制作R角零度纤维束时，为保证真空度，还需要经常更换真空辅料。此外，真空成型法需要制备较大的真空成型工装，导致占地面积大。因此真空压制成型法虽然可以保证成型质量，但是由于其适应范围窄、生产成本高、占地面积大而限制了此方法在工业生产中的应用。

发明内容

本发明提供一种复合材料R角增强用零度纤维束成型工装及成型方法，可有效保证R角零度纤维束的成型质量。 

通过以下技术方案实现：复合材料R角增强用零度纤维束成型工装，由成形模、起膜片、固定块和手摇臂构成，其中成形模呈车轮状且中心设有轴孔，手摇臂上的轴与成形模上的轴孔装配连接，成形模圆柱表面作为型面，该型面为沿周向制有零度纤维束的R角填充区，成形模通过轴孔及轴被固定在固定块上，在固定块上设有凸出型面，由成形模的型面和固定块上的凸出型面结合形成待压制的零度纤维束的模腔，起膜片的一端呈尖角状。

本发明的目的之二是提供一种复合材料R角增强用零度纤维束成型方法。

通过以下技术方案实现：复合材料R角增强用零度纤维束成型方法，其采用了上述成型工装，包括以下步骤：

（1）根据R角填充区尺寸选出与其匹配的成形模和固定块；

（2）根据R角填充区面积计算出所需零度纤维束的量；

（3）将零度纤维束预浸料卷成圆柱状并塞入到由成形模的型面和固定块上的凸出型面结合形成的模腔内；

（4）利用手摇臂带动成形模转动，将零度纤维束压制成所需要的形状；

（5）利用起膜片将压制完成的零度纤维束从模腔内取出。

本发明的有益效果：（1）成型模和固定块所组成的模腔的精度由数控加工提供，因此可以保证R角零度纤维束所需要的尺寸质量，排除人为因素的影响；（2）由于成型模在压制过程中可不断转动，因此零度纤维束的成型长度不受限制，同时可以明显提高生产效率；（3）如果零度纤维束所需的R角半径发生变化，只需要更换成型模和固定块即可，既扩大了适用范围，又降低了生产成本；（4）本成型工装及成型方法简单实用，生产过程中可快速组装完毕并投入使用，而且可有效减小占地面积。

附图说明

图1为复合材料R角增强用零度纤维束成型工装示意图。

图2为成型模的结构示意图。

图3为固定块的结构示意图。

图4为手摇臂的结构示意图。

图5为起膜片的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，复合材料R角增强用零度纤维束成型工装，由成形模1、起膜片2、固定块3和手摇臂4构成，其中成形模1呈车轮状且中心设有轴孔，手摇臂4上的轴与成形模1上的轴孔装配连接，成形模1圆柱表面作为型面，该型面为沿周向制有零度纤维束的R角填充区，成形模1通过轴孔及轴被固定在固定块3上，在固定块3上设有凸出型面，由成形模1的型面和固定块3上的凸出型面结合形成待压制的零度纤维束的模腔，起膜片2的一端呈尖角状。

复合材料R角增强用零度纤维束成型方法，其采用了上述成型工装，包括以下步骤：

（1）根据R角填充区尺寸选出与其匹配的成形模1和固定块3；

（2）根据R角填充区面积计算出所需零度纤维束的量；