[发明专利]一种成型工装及利用该成型工装制备矩形中空复合材料管状构件的方法

说明书

本发明涉及一种成型工装及利用其制备矩形中空复合材料管状构件的方法。成型工装包括本体和辅助件；本体包括底板、左侧挡板、右侧挡板和上方挡板，四者相互配合形成有矩形空腔；左侧挡板和右侧挡板的上端均设计成向内侧延伸的拐角形式；左侧挡板和右侧挡板均与底板可拆卸连接，上方挡板与左侧挡板和右侧挡板可拆卸连接；辅助件包括左侧辅助挡块、右侧辅助挡块和辅助平板；左侧辅助挡块和右侧辅助挡块分别同左侧挡板上端与右侧挡板上端可拆卸连接；辅助平板作为独立件可置于矩形空腔内且当平移到上方时左右两侧能够被左侧挡板和右侧挡板的拐角卡住，长度不小于底板的长度。该成型工装可以获得高质量的矩形中空管状构件。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，尤其涉及一种用于矩形中空复合材料管状构件成型的成型工装及利用该成型工装制备矩形中空复合材料管状构件的方法。

背景技术

先进复合材料以其高比强度、高比模量、耐高温和抗腐蚀等特点，在航空航天领域具有广泛的应用，军用飞机和民用飞机均大量应用复合材料零部件，以获得显著的减重和功能改善双重效益，复合材料用量已成为衡量飞机先进性的一个重要标志。

目前针对大尺寸、矩形中空复合材料管的制备，成型方法主要分为阳模成型、硅橡胶膨胀成型、水溶性芯模或低温熔融芯模成型等。对于阳模成型工艺，专利CN 110774622 A为一种阳模铺贴预制体进行矩形中空复合材料管的制备方法，具体为在金属芯模外侧设置泡沫芯模，金属芯模与泡沫芯模之间为弱连接，然后在泡沫芯模外表面铺贴预成型体，最后进行封装固化。脱模时，先对金属芯模施加推力或抽力，使金属芯模与泡沫芯模分离，然后将泡沫芯模与复合材料管分离，得到中空复合材料管。该专利的关键技术是制备符合要求的金属芯模和泡沫芯模，但是当制备大长径比、大尺寸的中空复合材料管时，金属芯模和泡沫芯模会在自身重力的影响下发生弯曲，铺贴预成型体时，容易产生褶皱，同时复合材料管的直线度不易保证；脱模时，需要专用的脱模设备以提供足够的抽力或推力，设备投入要求较高。

对于硅橡胶膨胀工艺，专利CN110802850A为一种硅橡胶芯模表面铺贴预成型体、阴模固化的成型方法，具体为制备硅橡胶芯模，然后在硅橡胶芯模表面铺贴预成型体，再放入模具中进行固化成型，最后脱模得到产品。该专利方法中需要准备两套成型工装，一套用于产品的固化、一套用于硅橡胶芯模的制备，硅橡胶芯模的成型质量要求较高，以保证产品的成型质量，前期投入生产成本较高；硅橡胶在受热膨胀过程中，不能保证预成型体各个部位所受到的力是均匀的，产品的成型质量会受到影响；另外，产品的成型工装为上下分瓣方式，虽然工装结构较为简单，但是在合模过程中，容易造成预成型体的挤压和芯模安放困难等问题，不利于保证产品的成型质量。

为此提出一种大尺寸、矩形中空复合材料管的成型工装和制备方法，解决现有技术中复合材料管直线度差、表面轮廓度差、加压不均匀、额外制备芯模的问题，降低生产成本。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于矩形中空复合材料管状构件成型的成型工装；

本发明的第二目的在于提供一种利用上述成型工装制备矩形中空复合材料管状构件的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种用于矩形中空复合材料管状构件成型的成型工装，所述成型工装包括本体和辅助件；

所述本体包括底板、左侧挡板、右侧挡板和上方挡板，四者相互配合形成有矩形空腔；所述左侧挡板和所述右侧挡板的上端均设计成向内侧延伸的拐角形式；所述左侧挡板和所述右侧挡板均与所述底板可拆卸连接，所述上方挡板与所述左侧挡板和所述右侧挡板可拆卸连接；

所述辅助件包括左侧辅助挡块、右侧辅助挡块和辅助平板；所述左侧辅助挡块和所述右侧辅助挡块分别同所述左侧挡板上端与所述右侧挡板上端可拆卸连接；所述辅助平板作为独立件可置于所述矩形空腔内且当平移到上方时左右两侧能够被所述左侧挡板和所述右侧挡板的拐角卡住，长度不小于所述底板的长度。