[发明专利]一种复合材料格栅类结构成型工装及热压成型方法

说明书

一种复合材料格栅类结构成型工装及热压成型方法，涉及一种成型工装及方法。下模板上表面呈阵列排布设置定位槽组，定位槽组内插装固定柱状结构的芯模，上模板与下模板结构对称并插装固定在芯模顶部，外模体为上下贯通的中空壳体，其支撑在下模板与上模板之间并配合环绕在芯模四周，上压板呈阵列排布开设穿孔，其贴合设置在外模体内并能够沿芯模移动，下压板与上压板结构相同并通过弹性提拉机构与外模体进行连接，使下压板在受压状态保持向上的弹力。采用组合结构形式并能够适应预成型体的铺层厚度，模具结构简单，有助于脱模和压力传递，解决格栅类结构铺层铺贴方法复杂、与模具结构适配性、稳定性差等问题，降低制造过程的难度和成本。

技术领域

本发明涉及一种成型工装及方法，尤其是一种复合材料格栅类结构成型工装及热压成型方法，属于复合材料结构制造技术领域。

背景技术

格栅类结构是一种结构效率非常高的结构形式，特别是在对结构重量要求较高的航空航天领域应用的优势更加明显，例如航天器的筒体和航空发动机的叶栅式反推装置，格栅类结构得到了广泛的应用。但格栅类结构的设计与制造技术较为复杂，早期的叶栅多为金属机械加工、焊接或机械连接方式，结构重量大。

为利于减重，轻质高强的复合材料格栅类结构得到越来越广泛应用，但格栅结构一般为曲面的方格，制造难度大。传统形式多采用胶接、机械连接、榫卯结构连接或其他方法组合形成格栅结构，不仅承载能力差，而且部件组合装配难度大、制造成本高；也有采用连续纤维编织+液体成型工艺制造的格栅结构，其模具设计复杂，树脂流动通道复杂，注射填充难度极大，成型的格栅结构零件废品率较高，性能难以保证；此外，采用常规复合材料预浸料铺贴后经过热压罐固化成型的方式，其模具十分复杂，导致铺贴困难、铺层难以准确稳定铺放、制造成本高、模具设计与压力传递难度大、脱模困难等问题。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种复合材料格栅类结构成型工装及热压成型方法，它采用组合结构形式并能够适应预成型体的铺层厚度，模具结构简单，有助于脱模和压力传递，解决格栅类结构铺层铺贴方法复杂、与模具结构适配性、稳定性差等问题，降低制造过程的难度和成本。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

一种复合材料格栅类结构成型工装，包括下模板、上模板、外模体、芯模、下压板以及上压板，所述下模板上表面呈阵列排布设置定位槽组，所述定位槽组内插装固定对应数量的芯模，所述芯模为柱状结构，所述上模板与下模板结构对称并插装固定在芯模顶部，所述外模体为上下贯通的中空壳体，外模体支撑在下模板与上模板之间并配合环绕在芯模四周，芯模之间以及芯模与外模体之间的空隙形成预浸料铺放空间，所述上压板呈阵列排布开设有与芯模对应数量的穿孔，上压板贴合设置在外模体内并能够沿芯模进行移动，所述下压板与上压板结构相同并通过弹性提拉机构与外模体进行连接，所述弹性提拉机构使下压板在受压状态能够保持向上的弹力。

一种复合材料格栅类结构热压成型方法，包括以下步骤：

步骤一：对成型工装的各组件进行清理并在外模体内壁、芯模侧壁、下压板上表面和上压板下表面分别涂刷涂膜剂，之后组合成型工装除上模板和上压板外的其余组件；

步骤二：在下压板上表面，芯模之间以及芯模与外模体之间的预浸料铺放空间逐层交错铺叠复合材料条带铺层，直至最终形成预成型体；

步骤三：组装上压板和上模板完成合模，整体封装后转移至热压设备进行加温加压固化，固化完成后依次拆模即得到复合材料格栅。