[发明专利]一种带有弯折截面预制体的制备设备及方法

说明书

本发明属于树脂基复合材料成型技术领域，涉及一种带有弯折截面预制体的制备设备及方法。对于不可展的复杂曲面的铺敷过程，手施加的外力不可控，随机性大，纤维实际取向难以预测，造成复合材料力学性能分散性大，且性能值偏离预期设计值。本发明带有弯折截面预制体的制备设备，用于将平面带料成型为截面为“П”型的预制体，该设备包括依次连接的送料及平带对辊导向区域I、几何截面辊压成型区域Ⅱ以及弯折辊压成型及导向输出区域Ⅲ。纤维变性可控，可靠性和重复性好；操作连续，即不断重复此流程进而可得到长度不受限制的预制体，生产效率高；成型过程中切损少，可降低材料成本，满足不同截面预制体的成型。

技术领域

本发明属于树脂基复合材料成型技术领域，涉及一种带有弯折截面预制体的制备设备及方法。

背景技术

飞机上有带曲率的“П”型、“L”型、“Z”型等多弯折拐角类树脂基复合材料零件。这类零件往往存在装配关系，其外形尺寸和表面精度要求高。这类基于织物铺层的复合材料零件，在铺覆阶段需要使用外力将织物贴在模具工装表面。对于不可展的复杂曲面来说，铺覆要求织物通过变形和工装面一致贴合。

目前这类预制体制备均采用手工铺覆方式，该方式目前存在以下几个问题：(1)手施加的外力不可控，随机性大，导致纤维变形不可控，易出现纤维屈曲、褶皱、纤维实际取向偏离理论取向等缺陷；(2)纤维实际取向难以预测，造成复合材料力学性能分散性大，且性能值偏离预期设计值，甚至无法在正常的条件下使用；(3)构件研制的重复性完全依赖于工人的熟练程度，可靠性差，废品率高。

发明内容

本发明的目的是：针对现有树脂基复合材料成型技术的不足，提出一种可靠性和稳定性更高的带有弯折截面预制体的制备设备及方法。

本发明带有弯折截面预制体的制备设备，用于将平面带料成型为截面为“П”型的预制体，该设备包括依次连接的送料及平带对辊导向区域I、几何截面辊压成型区域Ⅱ以及弯折辊压成型及导向输出区域Ⅲ，其中

所述几何截面辊压成型区域Ⅱ包括截面为“П”型且整体呈直线延伸的第一模板、以及沿第一模板按送料方向设置的倾斜挤压传送结构、水平挤压传送结构以及竖直挤压传送结构,该区域还具有红外加热装置；

所述弯折辊压成型及导向输出区域Ⅲ包括截面为“П”型且外形面与预制体内型面一致的、具有弧度的第二模板、以及沿第二模板按送料方向设置的差速挤压传送结构。

进一步地，所述倾斜挤压传送结构包括在第一模板的直角位置成对设置且具有一定夹角的辅助压辊。

进一步地，所述水平挤压传送结构包括首端水平上压辊。

进一步地，所述第一模板在两侧竖壁板上具有若干豁口；所述竖直挤压传送结构包括设置在豁口两侧的立式辊轮对。

进一步地，所述第二模板在两侧竖壁板上相对的位置具有豁口；所述差速挤压传送结构包括在前侧豁口两侧的立式辊轮对，以及后侧豁口两侧的环形传送带对，其中外弧位置立式辊轮对的转速大于内弧位置立式辊轮对的转速，外弧位置环形传送带对的转速大于内弧位置环形传送带对的转速。

进一步地，在所述几何截面辊压成型区域Ⅱ具有多对竖直挤压传送结构，以及尾端水平上压辊。

进一步地，在送料及平带对辊导向区域I具有首端水平对辊和尾端水平对辊，首端水平对辊包含水平上辊轮和水平下辊轮，尾端水平对辊包含水平上辊轮和水平下辊轮。

进一步地，通过更换所述第一模板和第二模板，以及调整挤压传送结构的角度，实现对截面为L型、V型或Z型的预制体制备。

本发明还提供一种带有弯折截面预制体的制备方法，该方法利用上述制备设备，并包括以下步骤：

S1、根据复合材料预制体的尺寸，计算预成型体带料尺寸，准备带料；