[发明专利]一种复合材料壳体的热隔膜预成型装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种复合材料箱式热隔膜预成型装置及其工作方法，所述的装置包括工作台、隔膜装置、隔热门、加热室、模具Ⅰ、模具Ⅱ、排风系统和控制系统。相比于传统热隔膜预成型工艺步骤，本发明的工作台拥有双模具三工位的特征，使准备环节、加工环节和卸料环节同时进行，优化整体工艺步骤，减少工艺流程的复杂程度，并提高预成型生产效率，加工周期为5分钟/件。相比于传统热隔膜预成型工艺的模具结构，本发明的模具内部开辟多处真空管路，全程连通真空源，能够使隔膜完全贴合在所有R角处，避免了R角表面搭桥、纤维面内屈曲和面外褶皱等失效形式的出现，无需改变工艺流程就可提高箱式结构R角处的成型质量。

技术领域

本发明属于复合材料预成型技术领域，具体涉及一种复合材料壳体的热隔膜预成型装置及其工作方法。

背景技术

在装备制造业领域中，复合材料以其超高的综合特性取代了大多数金属材料，伴随着复合材料大量的应用，复合材料制件的自动铺叠技术迅猛发展，逐渐代替了传统的手工铺叠方式。为了不断完善成品制件的质量，预成型便成为整个成型工艺流程的关键环节，通过预成型技术可以获得L形、C形及Ω形的复合材料预成型制品；而制备结构更为复杂的壳体类制品，既能保证其预成型质量，又能保证生产效率的预成型技术却很难实现。

目前，在复杂形体如壳体制品的预成型工艺中，主要采用手糊成型法、机械化模压成型法和热隔膜成型法。手糊成型法是在传统纺织和缝合技术上发展起来的，这种预成型工艺效率低、劳动强度大、成型质量难以保证。机械模压成型法是应用最为广泛的方法，将适量的预浸料或预混料放入金属对模内，利用树脂固化反应中各阶段特性通过加热、加压固化来实现制品成型，这种方法虽然生产效率高、有利于实现自动化生产，但是阴阳双模具制造复杂、成本较大，制件的尺寸受到设备限制。因此，热隔膜成型工艺应运而生，该工艺运用延展性较高的隔膜，采用单层隔膜或者双层隔膜的方式，将预热后的平面预浸料铺层通过真空负压的方式压制成形状复杂的预成型体，在成本和效率方面有较高的优势，而且能更有效地保证形状较为复杂的制件的成型质量。

采用热隔膜成型技术来制备有角度突变的复杂结构的复合材料壳体制品，核心的工艺是有效促进预浸料铺层层间滑移。无论是采用单层隔膜还是双层隔膜，制品的R角处都会在预成型过程中不可避免的受到面外法向压力和材料自身粘着力而出现失效形式，主要的失效形式是表面搭桥、纤维面内屈曲和面外褶皱。为了减少失效形式的出现，提高壳体R角处的成型质量，需要调整整个工艺过程，无形当中增加了工艺流程的复杂程度。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明要设计一种预成型精度高、生产效率高和R角预成型质量高的复合材料壳体的热隔膜预成型装置及其工作方法。

本发明的技术方案是：

一种复合材料壳体的热隔膜预成型装置，包括工作台、隔膜装置、隔热门、加热室、模具Ⅰ、模具Ⅱ、排风系统和控制系统。

所述的工作台安置在基座上，工作台上放置模具Ⅰ和模具Ⅱ，工作台设置三个工位，用于上料、卸料和预成型，通过气缸推动工作台沿着纵向轨道左右位移，使工作台上的2个模具分别处于“上料+预成型”工位或“卸料+预成型”工位，即两种交替工作位置状态；

所述的隔膜装置安装在加热室内的顶部并夹紧耐热橡胶膜，隔膜装置安置在4个导向立柱上，通过气缸实现隔膜装置上下移动，以实现密封模具，形成真空环境，在真空吸附状态下将预浸料压向模具，形成所需形状；

所述的隔热门有两个，分别安装在加热室的左右两侧，隔热门通过气缸实现上下开启和闭合，实现加热室的保温作用；

所述的加热室设置在基座上，在加热室侧壁上设置若干组加热装置以及测温传感器组，实现对预浸料铺层的控温均匀加热；

所述的模具Ⅰ和模具Ⅱ中心带有真空吸附管口，用于把持放置在模具上的预浸料，在模具凹陷处和底部周边设置有若干微小孔与真空系统连接，用于抽吸隔膜装置内的空气；