[发明专利]一种复合材料筋条成型模具及成型方法

说明书

本发明公开一种复合材料筋条成型模具及成型方法。包括左模具、右模具、下模具、前密封板和后密封板；左模具上设置有用于铺贴复合材料的铺贴槽一，铺贴槽一与左模具的过渡处设置为斜面一；右模具上设置有用于铺贴复合材料的铺贴槽二，铺贴槽二与右模具的过渡处设置为斜面二；铺贴槽一与铺贴槽二互为镜像；左模具与右模具连接在下模具上；前密封板和后密封板连接在左模具和右模具的两端，用于合模后将模具两端之间的缝隙密封。成型方法：S1预浸料准备；S2模具预处理；S3预浸料铺贴；S4合模密封；S5固化成型；S6脱模。本发明的成型模具结构简单，成本低；本发明的模具及方法制得的筋条胶接共固化后所得产品不会形成褶皱，不影响产品外观和性能。

技术领域

本发明涉及复合材料成型领域，具体涉及一种复合材料筋条成型模具及成型方法。

背景技术

先进复合材料用于加工主承力结构和次承力结构，其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。目前被大量地应用在飞机机身结构制造上和小型无人机整体结构制造上。以典型的第四代战斗机F/A-22为例复合材料占24.2％，主要应用部位为机翼、中机身蒙皮和隔框、尾翼等。为了减少重量和降低装配难度，通常会设计一体件，就是把两个或者多个零件一起成型，无需通过紧固件或其他方法进行连接，所述一体件成型工艺常见有以下3种:(1)二次胶接(两个或多个零件分别固化，然后组装二次胶接)；(2)共固化(两个或多个零件分别铺叠预成型，再组装胶接共固化)；(3)胶接共固化(一个或者其中几个零件固化，再与未固化的预成型零件胶接共固化)。这三种成型工艺各有优缺点，在选择成型方式时，必须结合产品的结构形式、外形尺寸和设计使用要求等确定适合的成型方式。目前大型碳纤维复合材料结构的成型目前普遍选择胶接共固化工艺，相对于二次胶接，胶接共固化有较好的胶接质量，节省了一次热压罐的使用，并且成型效率较高。相对于共固化，胶接共固化的模具结构相对简单，工装设计加工成本低。

对于胶接共固化由于不是通过紧固件连接，两者可能由于胶接质量不好而分离，从而影响结构的性能，因此，保证两者之间的粘接质量要求就显得尤为重要。传统的零件厚度方向与宽度方向是垂直的，对于胶接共固化工艺(干筋条、湿平板)来说，成型后容易在零件粘接旁边区域产生褶皱，如图1所示。产生原因是因为传统的胶接共固化工艺是一个或者其中几个零件先固化，再与未固化的预成型零件胶接，然后再用真空袋封装后，抽真空，一起进热压罐固化。在抽真空过程中，真空袋会在两个零件粘接贴合面的边缘产生一个真空腔，并不能很好的压实整个零件表面，如图2所示；在固化后出来的产品就会在此处形成褶皱。从而导致制造出来的产品不仅外观质量不好，另外还影响其产品性能。如图2所示，已固化零件与预成型体进行粘接后用真空袋封装抽真空，由于厚度突变，形成台阶，此处真空袋不能完整的贴合预成型体，从而产生真空腔，在进行热压罐加热固化过程中由于此处压力与其他处压力不同，从而会产生褶皱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料筋条成型模具及成型方法，通过本发明的方案成型得到的复合材料筋条在与预成型零件胶接共固化后出来的产品不会形成褶皱，从而不会导致制造出来的产品其外观和性能受到影响；且本发明所提供的成型模具其结构简单、操作方便、成本低；本发明还提供了一种工艺简单的复合材料筋条成型方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：