CN113997606A - 一种异型梁产品预浸料成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种异型梁产品预浸料成型工艺，先利用旋转支撑装置夹持固定芯模；之后成型产品基础；然后脱除芯模；再成型产品基础复合件；之后夹持固定产品基础复合件进行第二次缠绕预浸料；之后第二次热固化；然后第三次缠绕预浸料进行第三次热固化；之后第四次缠绕预浸料；进行第四次热固化，成型产品。本发明提供的成型工艺，合理的分解异形梁产品成型的工艺步骤，脱模非常方便，不仅脱模后不影响产品质量，还未后续生产奠定结构基础。并且，本发明将预浸料缠绕、热固化与脱模、预埋件敷设有效结合，应用本发明工艺，产品质量更易保障，在不增加设备投入以及模具开发成本的情况下，可使废品率大幅降低，经济效益好。

Description

一种异型梁产品预浸料成型工艺

技术领域

本发明创造属于飞行器侧梁加工设备技术领域，尤其是涉及一种异型梁产品预浸料成型工艺。

背景技术

预浸料热压罐工艺虽然是目前较为常用的复合材料成型加工工艺，但现有技术中，针对结构尺寸复杂的异型长梁构件，通常是在芯模上缠绕产品所需层数预浸料，并采用上模、下模及左右两侧滑块构成从模具进行加工，在上模、下模以及滑块内壁分别对应产品的各部分结构设计出仿形结构，以适应工件表面特殊形状。但是，异型的芯模非常难以脱模。比如，采用橡胶或泡沫材料制作的芯模，虽然可以通过破坏芯模的方式脱模，但是操作比较繁琐，费时费力，在脱模时容易损伤产品表面，并且，这种可破坏的芯模由于自身材料所限表面较粗糙，并且有时结构强度难以达到产品成型需求，会影响产品质量。尤其是对于内腔侧壁表面质量有要求高的工件，产品成型质量更难保证，而采用金属芯模，虽然成型质量高，产品热固化成型质量好，但在产品热固化成型后，脱模更是困难。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种异型梁产品预浸料成型工艺。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种异型梁产品预浸料成型工艺，包括如下步骤：

S0、夹持固定芯模；

在一基板两端分别布置一套旋转支撑装置；

将芯模两端分别由相应侧的旋转支撑装置固定；

S1、成型产品基础；

在芯模上铺贴基础预浸料，铺贴基础预浸料时，通过转动芯模，使预浸料从芯模的一端向另一端连续缠绕；

之后热固化成型，形成产品基础；

S2、脱除芯模；

在产品基础两侧壁部位分别划水平切割线；

沿水平方向分别将产品基础两侧壁切开，将芯模取出；

S3、成型产品基础复合件；

芯模脱模后，将产品基础上瓣和产品基础下瓣按切开之前状态扣合，并用间隔缠绕胶带，进行固定；

并在未缠绕胶带部位，用浸胶的纤维条粘结产品基础上瓣和产品基础下瓣的接缝；

S4、夹持固定产品基础复合件；

将产品基础复合件夹持固定于两旋转支撑装置；

S5、第二次缠绕预浸料；

在产品基础复合件上缠绕预浸料至预埋件埋设层，并在铺贴预浸料时，通过转动产品基础复合件，实现预浸料缠绕；

S6、第二次热固化；

将上述第二次缠绕预浸料后的工件热固化成型，并对固化成型的工件表面进行打磨；

S7、第三次缠绕预浸料；

沿上述第二次热固化成型的工件一端向其另一端缠绕预浸料，并在预设位置安装预埋件，直至缠绕至预加强层；

S8、第三次热固化；

将上述第三次缠绕预浸料的工件热固化成型；

S9、第四次缠绕预浸料；

沿上述第三次热固化成型的工件一端向其另一端缠绕预浸料，直至缠绕至产品所设计层数；

S10、第四次热固化；

将上述第四次缠绕预浸料的工件热固化成型产品。

进一步，所述旋转支撑装置包括支座，在支座上安装有顶座；顶座包括顶持部和顶持部一侧的端轴，支座包括安装于基板的支撑块以及安装于支撑块的压块，在压块与支撑块间设有端轴容置空间。

进一步，产品基础两侧水平切割线对称布置。

进一步，对步骤S8中第三次热固化成型后的工件表面进行打磨。

进一步，敷设预浸料时，相邻两层预浸料间的搭接位置相互错开。

进一步，成型产品包括13组预浸料单元，每一预浸料单元包括13层预浸料，其中各层预浸料的铺贴方向分别为45°、0°、0°、45°、0°、90°、0°、0°、90°、0°、0°、90°、0°。

进一步，所述基础预浸料包括1-3组预浸料单元，预埋件埋设层至产品基础之间包括2-4组预浸料单元。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明提供的成型工艺，合理的分解异形梁产品成型的工艺步骤，脱模非常方便，不仅脱模后不影响产品质量，还未后续生产奠定结构基础。并且，本发明将预浸料缠绕、热固化与脱模、预埋件敷设有效结合，应用本发明工艺，产品质量更易保障，在不增加设备投入以及模具开发成本的情况下，可使废品率大幅降低，经济效益好。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造中在芯模铺贴预浸料操作时的示意图；

图2为图1中去掉芯模后的示意图；

图3为本发明创造中在产品基础上铺贴预浸料操作时的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种异型梁产品预浸料成型工艺，包括如下步骤：

S0、夹持固定芯模，如图1和图3所示，

在一基板1两端分别布置一套旋转支撑装置2；

将芯模3两端分别由相应侧的旋转支撑装置固定；

S1、成型产品基础；

在芯模上铺贴基础预浸料，铺贴基础预浸料时，通过转动芯模，使预浸料从芯模的一端向另一端连续缠绕；

之后将产品基础送入热压罐热固化成型，形成产品基础；此步骤中，热固化温度130摄氏度，加压0.6MPa，持续时间3小时。

S2、脱除芯模；

在产品基础两侧壁部位分别划水平切割线；

沿水平方向分别将产品基础两侧壁切开，将芯模取出；

S3、成型产品基础复合件；

芯模脱模后，将产品基础上瓣和产品基础下瓣按切开之前状态扣合，并用间隔缠绕胶带，进行固定；

并在未缠绕胶带部位，用浸胶的纤维条粘结产品基础上瓣和产品基础下瓣的接缝；

S4、夹持固定产品基础复合件；

将产品基础复合件夹持固定于两旋转支撑装置；

S5、第二次缠绕预浸料；

在产品基础复合件上缠绕预浸料至预埋件埋设层，并在铺贴预浸料时，通过转动产品基础复合件，实现预浸料缠绕；

S6、第二次热固化；

将上述第二次缠绕预浸料后的工件热固化成型，并对固化成型的工件表面进行打磨；此步骤中，热固化温度130摄氏度，加压0.3MPa，持续时间3小时；

S7、第三次缠绕预浸料；

沿上述第二次热固化成型的工件一端向其另一端缠绕预浸料，并在预设位置安装预埋件，此步骤中，预埋件由预浸料缠绕固定住，露出连接孔位即可，直至缠绕至预加强层；

S8、第三次热固化；

将上述第三次缠绕预浸料的工件热固化成型，此步骤中，热固化温度80摄氏度，加压0.3MPa，持续时间1小时。通常，对第三次热固化成型后的工件表面(即预埋件埋设层表面)也进行打磨，以提高后续缠绕的预浸料的紧实度，为最终成型高质量产品奠定基础。

S9、第四次缠绕预浸料；

沿上述第三次热固化成型的工件一端向其另一端缠绕预浸料，直至缠绕至产品所设计层数；

S10、第四次热固化；

将上述第四次缠绕预浸料的工件热固化成型产品，此步骤中，热固化温度130摄氏度，加压0.6MPa，持续时间3小时。

需要指出的是，本发明针对热固化参数进行了特殊设计，由于在脱除芯模后，所得到的产品基础为空心结构，预浸料层数较少，结构强度比较薄弱，抗压性能并没达到产品整体设计所能达到的性能，因此，第二次、第三次热固化压力低，以避免产品基础受压溃缩。

第三次热固化作为第四次的准备基础，相当于产品预埋件埋设层外部结构的预固化，保证第四次缠绕预浸料与第三次缠绕预浸料、以及第三次缠绕预浸料与第二次缠绕预浸料能够更好的固化成型为整体结构。第四次热固化时，由于温度、压力升高，持续时间延长，此时，产品基础部分并不会向内溃缩，而是在空腔内部的压力下，有向外“扩张”的趋势，可以有效的保障较薄的产品基础与第二次缠绕预浸料固化成型，成型质量高。

另需说明的是，第二次固化压力选取较低，正好又给第二次缠绕预浸料与产品基础预浸料更好的在第四次固化(即最终固化阶段)的成型奠定基础。本发明中，第二次、第三次固化成型均起到承前启后的衔接作用，将产品成型分解为四次固化成型，且各次热固化工艺参数，起到好处的达到了达到产品质量最优的成型效果。

上述旋转支撑装置包括支座4，在支座上安装有顶座5；顶座包括顶持部6和顶持部一侧的端轴7，支座包括安装于基板的支撑块8以及安装于支撑块的压块9，在压块与支撑块间设有端轴容置空间。通过螺钉等连接件将压块固定在支撑块上后，可以压紧端轴，将顶座固定住，进而实现对两顶座间工件(或芯模)的夹持固定。容置空间一般为压块下端的半圆槽与支撑块上端的半圆槽构成的安装孔，端轴插装在该安装孔内，在需要时，端轴可在安装孔内转动，进而实现芯轴或工件的转动，可方便高效缠绕预浸料。

为适应上述工艺，装卡单元的顶座可设计为通气式结构，具体的，顶座的固定部中心处开设有有中心孔10，并在顶持部上开设有与该中心孔连通的过孔11，可以有效保证产品内外表面压差一致，在产品基础上铺贴预浸料进行第二次固化时，可以有效提高产品的良品率，避免了中空的侧梁工件受压变形或溃缩等问题。

敷设预浸料时，相邻两层预浸料间的搭接位置相互错开。通常，产品基础两侧水平切割线对称布置。而在另一个可选的实施例中，产品基础两侧的水平切割线设计为一高一低的形式，使得切开后的产品基础上瓣和产品基础下瓣为非对称式结构，更有利于后续预浸料铺贴时错开切割缝以及各层预浸料间相互错开。

作为举例，成型产品包括13组预浸料单元，每一预浸料单元包括13层预浸料，其中各层预浸料的铺贴方向分别为45°、0°、0°、45°、0°、90°、0°、0°、90°、0°、0°、90°、0°。通常，所述基础预浸料包括1-3组预浸料单元，预埋件埋设层至产品基础之间包括2-4组预浸料单元。

本发明提供的成型工艺，合理的分解异形梁产品成型的工艺步骤，脱模非常方便，不仅脱模后不影响产品质量，还未后续生产奠定结构基础。对于内腔侧壁表面质量有要求高的工件，如飞行器的发动机进气道等异形结构的大长工件，产品成型质量较容易保证。并且，本发明将预浸料缠绕、热固化与脱模、预埋件敷设有效结合，应用本发明工艺，产品质量更易保障，在不增加设备投入以及模具开发成本的情况下，可使废品率大幅降低，经济效益好。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种异型梁产品预浸料成型工艺，其特征在于，

包括如下步骤：

S0、夹持固定芯模；

在一基板两端分别布置一套旋转支撑装置；

将芯模两端分别由相应侧的旋转支撑装置固定；

S1、成型产品基础；

在芯模上铺贴基础预浸料，铺贴基础预浸料时，通过转动芯模，使预浸料从芯模的一端向另一端连续缠绕；

之后热固化成型，形成产品基础；

S2、脱除芯模；

在产品基础两侧壁部位分别划水平切割线；

沿水平方向分别将产品基础两侧壁切开，将芯模取出；

S3、成型产品基础复合件；

芯模脱模后，将产品基础上瓣和产品基础下瓣按切开之前状态扣合，并用间隔缠绕胶带，进行固定；

并在未缠绕胶带部位，用浸胶的纤维条粘结产品基础上瓣和产品基础下瓣的接缝；

S4、夹持固定产品基础复合件；

将产品基础复合件夹持固定于两旋转支撑装置；

S5、第二次缠绕预浸料；

在产品基础复合件上缠绕预浸料至预埋件埋设层，并在铺贴预浸料时，通过转动产品基础复合件，实现预浸料缠绕；

S6、第二次热固化；

将上述第二次缠绕预浸料后的工件热固化成型，并对固化成型的工件表面进行打磨；

S7、第三次缠绕预浸料；

沿上述第二次热固化成型的工件一端向其另一端缠绕预浸料，并在预设位置安装预埋件，直至缠绕至预加强层；

S8、第三次热固化；

将上述第三次缠绕预浸料的工件热固化成型；

S9、第四次缠绕预浸料；

沿上述第三次热固化成型的工件一端向其另一端缠绕预浸料，直至缠绕至产品所设计层数；

S10、第四次热固化；

将上述第四次缠绕预浸料的工件热固化成型产品。

2.根据权利要求1所述的一种异型梁产品预浸料成型工艺，其特征在于：所述旋转支撑装置包括支座，在支座上安装有顶座；顶座包括顶持部和顶持部一侧的端轴，支座包括安装于基板的支撑块以及安装于支撑块的压块，在压块与支撑块间设有端轴容置空间。

3.根据权利要求1所述的一种异型梁产品预浸料成型工艺，其特征在于：产品基础两侧水平切割线对称布置。

4.根据权利要求1所述的一种异型梁产品预浸料成型工艺，其特征在于：对步骤S8中第三次热固化成型后的工件表面进行打磨。

5.根据权利要求1所述的一种异型梁产品预浸料成型工艺，其特征在于：敷设预浸料时，相邻两层预浸料间的搭接位置相互错开。

6.根据权利要求1所述的一种异型梁产品预浸料成型工艺，其特征在于：成型产品包括13组预浸料单元，每一预浸料单元包括13层预浸料，其中各层预浸料的铺贴方向分别为45°、0°、0°、45°、0°、90°、0°、0°、90°、0°、0°、90°、0°。

7.根据权利要求6所述的一种异型梁产品预浸料成型工艺，其特征在于：所述基础预浸料包括1-3组预浸料单元，预埋件埋设层至产品基础之间包括2-4组预浸料单元。

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