[发明专利]复合材料井字梁及其成型工装、成型方法

权利要求书

1.一种复合材料井字梁，其特征在于，所述的复合材料井字梁(400)是采用碳纤维复合材料制作的，所述的复合材料井字梁(400)为一体成型的结构。

2.一种如权利要求1所述的复合材料井字梁的成型工装，其特征在于，包括芯模组件(100)、底板(200)和盖板(300)；

所述芯模组件(100)用于限定待成型复合材料井字梁(400)内腔的型模；所述底板(200)连接所述芯模组件(100)的底部，所述盖板(300)连接所述芯模组件(100)的顶部；

所述芯模组件(100)包括第一插接套件(101)、第二插接套件(102)、第三插接套件(103)和第四插接套件(104)，所述第一插接套件(101)的内侧端与所述第二插接套件(102)的内侧端垂直连接，所述第二插接套件(102)的内侧端与所述第三插接套件(103)的内侧端垂直连接，所述第三插接套件(103)的内侧端与所述第四插接套件(104)的内侧端垂直连接，所述第四插接套件(104)的内侧端与所述第一插接套件(101)的内侧端垂直连接，所述第一插接套件(101)、第二插接套件(102)、第三插接套件(103)、第四插接套件(104)连接成复合材料井字梁(400)的型模；

所述第一插接套件(101)、第二插接套件(102)、第三插接套件(103)、第四插接套件(104)的结构相同。

3.根据权利要求2所述的复合材料井字梁的成型工装，其特征在于，所述第一插接套件(101)包括第一插接块(105)和第二插接块(106)；

所述第一插接块(105)的长度小于所述第二插接块(106)的长度；

所述第一插接块(105)沿其长度方向连接第一芯轴杆(107)；

所述第二插接块(106)沿其长度方向的一端连接第二芯轴杆(108)，另一端设有第一连接孔(109)，所述第一连接孔(109)用于与所述第三插接套件(103)连接；

所述第二插接块(106)沿其宽度方向设有第二连接孔(110)，所述第二连接孔(110)用于与所述第二插接套件(102)连接。

4.根据权利要求3所述的复合材料井字梁的成型工装，其特征在于，所述第一插接块(105)和第二插接块(106)之间设有隔离挡块(111)；

所述第一插接块(105)的外侧端连接第一芯轴固定块(112)，所述第二插接块(106)的外侧端连接第二芯轴固定块(113)；

所述井字梁型模的中心位置连接芯块(114)。

5.根据权利要求4所述的复合材料井字梁的成型工装，其特征在于，相邻所述插接套件之间连接角块(115)。

6.根据权利要求5所述的复合材料井字梁的成型工装，其特征在于，所述第一插接块(105)的截面形状为矩形、方形、梯形中的任意一种；

所述第二插接块(106)的截面形状为矩形、方形、梯形中的任意一种。

7.根据权利要求6所述的复合材料井字梁的成型工装，其特征在于，所述底板(200)包括板体(201)，所述板体(201)的内端面设限位槽(202)，所述芯模组件(100)的底端容纳在所述限位槽(202)内。

8.根据权利要求7所述的复合材料井字梁的成型工装，其特征在于，所述板体(201)的侧面连接第一吊环(203)，所述第一吊环(203)的数量为多个。

9.根据权利要求8所述的复合材料井字梁的成型工装，其特征在于，所述盖板(300)包括盖体(301)，所述盖体(301)的顶面连接第二吊环(302)，所述第二吊环(302)的数量为多个。

10.一种复合材料井字梁的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.芯模组装

将第一插接套件(101)、第二插接套件(102)、第三插接套件(103)和第四插接套件(104)依次连接固定，形成复合材料井字梁(400)的型模；复合材料井字梁(400)的型模成型后，通过定位件连接固定；

b.预浸料铺层

先在上述的复合材料井字梁(400)型模的表面刷涂脱模剂，根据铺层的结构设计，依次按照(0°/90°/+45°/-45°)n的顺序在复合材料井字梁(400)型模的表面铺放碳纤维预浸料，其中0°方向为复合材料井字梁(400)的每一条边的长度轴向方向，铺层过程中，预浸料对接时，保证拐角位置的连续纤维的连续性，错开上下层的对接缝位置；

c.产品装模

预浸料铺层完毕后，将上述芯模组件(100)固定在板体(201)上，并在限位槽(202)处进行定位；每个插接套件的第一插接块(105)和第二插接块(106)之间的空隙处均装入隔离挡块(111)，在四个插接套件的中心位置装入芯块(114)，相邻插接套件之间装入角块(115)；将盖体(301)盖设在芯模组件(100)的顶部，每个第一插接块(105)的外侧端均连接第一芯轴固定块(112)，每个第二插接块(106)的外侧端均连接第二芯轴固定块(113)，板体(201)、芯模组件(100)、盖体(301)之间采用固定件固定；

d.产品固化

将上述固定后的产品放入烘箱内，进行升温固化；

温度采用如下方式控制：将模具在室温状态下逐渐升温至120℃，保温1h，再继续升温，使模具的温度升至180℃，保温1h，然后继续升温，使模具的温度升至200℃，保温2h，最后使模具的温度降温至60℃，在此过程中，产品的升温速率在1℃/min～2℃/min之间，降温速率≤2℃/min；

e.产品脱模

上述产品固化结束后，将成型工装从烘箱内取出，依次拆卸盖体(301)、角块(115)、隔离挡块(111)、芯块(114)、插接套件，形成复合材料井字梁(400)的成品。