复合材料工字型长桁成型用软模垫及复合材料工字型长桁成型模具
阅读：106发布：2020-05-11
专利汇可以提供复合材料工字型长桁成型用软模垫及复合材料工字型长桁成型模具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种 复合材料 工字型长桁成型用软模垫及复合材料工字型长桁成型模具，该复合材料工字型长桁成型用软模垫包括：压 力 垫层和 碳 纤维 层，压力垫层的 刚度 小于 碳纤维 层的刚度，碳纤维层设置在压力垫层的一侧的表面上，压力垫层和碳纤维层 固化 成型。上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫能够用于成型出零件内部 质量 稳定，三 角 区纤维无褶皱，外形轮廓可靠的复合材料工字型长桁，且能够节约复合材料工字型长桁的制造成本。相应地，本实用新型还提供一种复合材料工字型长桁成型模具。，下面是复合材料工字型长桁成型用软模垫及复合材料工字型长桁成型模具专利的具体信息内容。
1.一种复合材料工字型长桁成型用软模垫，其特征在于，包括：压力垫层(11)和碳纤维层(12)，所述压力垫层(11)的刚度小于所述碳纤维层(12)的刚度，所述碳纤维层(12)设置在所述压力垫层(11)的一侧的表面上，所述压力垫层(11)和所述碳纤维层(12)固化成型。
2.根据权利要求1所述的复合材料工字型长桁成型用软模垫，其特征在于，所述压力垫层(11)和所述碳纤维层(12)热压罐固化成型。
3.根据权利要求1所述的复合材料工字型长桁成型用软模垫，其特征在于，所述压力垫层(11)采用橡胶材料制成。
4.根据权利要求1所述的复合材料工字型长桁成型用软模垫，其特征在于，所述碳纤维层(12)采用碳纤维预浸布制成。
5.根据权利要求1所述的复合材料工字型长桁成型用软模垫，其特征在于，所述碳纤维层(12)的厚度为0.2mm～0.5mm。
6.根据权利要求5所述的复合材料工字型长桁成型用软模垫，其特征在于，所述碳纤维层(12)的厚度为0.4mm。
7.一种复合材料工字型长桁成型模具，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的复合材料工字型长桁成型用软模垫。
复合材料工字型长桁成型用软模垫及复合材料工字型长桁成
型模具
技术领域
[0001] 本实用新型涉及复合材料制造领域，尤其涉及一种复合材料工字型长桁成型用软模垫及复合材料工字型长桁成型模具。
背景技术
[0002] 加筋结构件是飞机复合材料壁板类零件最常用的结构形式，其中工字形长桁是飞机承力结构件中最常用的加筋结构。复合材料工字形长桁通常采用热压罐工艺固化成型，由于工字型长桁特殊的结构形式，其成型模在成型时通常采用工字型摆放固化。
[0003] 传统的工字型长桁的成型方式通常采用硬模组合模的方式进行成型，硬模成型模具有较高的加工精度，一方面能很好地保证固化成型后零件的外形尺寸和表面质量，另一方面能够很好的控制零件的厚度均匀性。但是，当配合的两个硬模制造精度在配合处均出现极限负偏差时，对于零件厚度较薄且零件的型面为非平整的曲面时，采用硬模成型模具成型零件时，复合材料的预浸料在固化过程中内部容易出现传压不均匀，进而导致固化后的零件出现孔隙、分层等内部质量缺陷。此外，硬模成型模具需要较高的模具加工精度以及定位精度，模具的设计和制造成本高，给零件制造带来较高的制造成本。另一种常用的方法是把需要配合的硬模中的一部分用软模替代，可以一定程度上避免传压不均匀导致零件内部出现质量问题，但由于软模其自身刚度不足，容易导致固化后零件的外形轮廓不能得到很好的保证，尤其是在零件固化后捻子条填充的三角区，纤维质量稳定性较差，在下底板成型模缘条上捻子条附件的预浸料容易出现不满足工程要求的纤维褶皱。实用新型内容
[0004] 本实用新型的一个目的在于提出一种复合材料工字型长桁成型用软模垫及复合材料工字型长桁成型模具，能够用于成型出零件内部质量稳定，三角区纤维无褶皱，外形轮廓可靠的复合材料工字型长桁，且能够节约复合材料工字型长桁的制造成本。
[0005] 为达此目的，一方面，本实用新型采用以下技术方案：
[0006] 一种复合材料工字型长桁成型用软模垫，包括：压力垫层和碳纤维层，所述压力垫层的刚度小于所述碳纤维层的刚度，所述碳纤维层设置在所述压力垫层的一侧的表面上，所述压力垫层和所述碳纤维层固化成型。
[0007] 在其中一个实施例中，所述压力垫层和所述碳纤维层热压罐固化成型。
[0008] 在其中一个实施例中，所述压力垫层采用橡胶材料制成。
[0009] 在其中一个实施例中，所述碳纤维层采用碳纤维预浸布制成。
[0010] 在其中一个实施例中，所述碳纤维层的厚度为0.2mm～0.5mm。
[0011] 在其中一个实施例中，所述碳纤维层的厚度为0.4mm。
[0012] 另一方面，本实用新型还提供一种复合材料工字型长桁成型模具，包括上述任一项所述的复合材料工字型长桁成型用软模垫。
[0013] 上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫包括压力垫层和碳纤维层，压力垫层的刚度小于碳纤维层的刚度，碳纤维层设置在压力垫层的一侧的表面上，压力垫层和碳纤维层固化成型。压力垫层的刚度小于碳纤维层的刚度，压力垫层具有良好的弹性，能够避免零件内部的质量缺陷的出现，保证零件的内部质量。而碳纤维层具有一定的刚度而不易发生变形，能够避免复合材料工字型长桁三角区纤维出现褶皱，确保复合材料工字型长桁外形轮廓可靠。并且，上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫兼顾弹性和刚度，通过与硬模相结合的方式，能够降低成型工装的制造精度与配合精度的要求，有利于节约复合材料工字型长桁的制造成本。另外，上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫也适用于T字形长桁、工形梁等通过组合模成型的零件的制造，适用范围广泛。
[0014] 上述的复合材料工字型长桁成型模具通过采用上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫，能够成型出零件内部质量稳定，三角区纤维无褶皱，外形轮廓可靠的复合材料工字型长桁，且能够节约复合材料工字型长桁的制造成本。上述的复合材料工字型长桁成型模具也适用于T字形长桁、工形梁等通过组合模成型的零件的制造，适用范围广泛。附图说明
[0015] 图1是一个实施例中复合材料工字型长桁成型用软模垫的结构示意图；
[0016] 图2是采用一个实施例的复合材料工字型长桁成型模具制备复合材料工字型长桁的合模组装结构示意图。
[0017] 图中：10-复合材料工字型长桁成型用软模垫，11-压力垫层，12-碳纤维层， 20-左芯模成型模，30-右芯模成型模，40-上盖板成型模，50-下盖板成型模， 60-左侧C型构件，70-右侧C型构件，80-下缘条平板，90-上缘条平板。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0019] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
[0020] 请参阅图1，一实施例的复合材料工字型长桁成型用软模垫10包括压力垫层11和碳纤维层12，压力垫层11的刚度小于碳纤维层12的刚度，碳纤维层 12设置在压力垫层11的一侧的表面上，压力垫层11和碳纤维层12固化成型。
[0021] 上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫10的压力垫层11的刚度小于碳纤维层12的刚度，压力垫层11具有良好的弹性，能够避免零件内部的质量缺陷的出现，保证零件的外形质量。而碳纤维层12具有一定的刚度而不易发生变形，能够避免复合材料工字型长桁三角区纤维出现褶皱，确保复合材料工字型长桁外形轮廓可靠。并且，上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫10兼顾刚度和弹性，通过与硬模相结合的方式，能够降低成型工装的制造精度与配合精度的要求，有利于节约复合材料工字型长桁的制造成本。另外，上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫10也适用于T字形长桁、工形梁等通过组合模成型的零件的制造，适用范围广泛。
[0022] 在一个实施例中，压力垫层11和碳纤维层12热压罐固化成型。进一步地，在一个实施例中，压力垫层11采用橡胶材料制成，碳纤维层12采用碳纤维预浸布制成。
[0023] 具体地，制作复合材料工字型长桁成型用软模垫10的工艺过程如下：先将橡胶材料铺叠在成型模上；然后将预先裁剪好的碳纤维预浸布铺叠在橡胶材料上；之后在碳纤维预浸布上铺放隔离模和透气毡糊制真空袋并检查真空泄漏情况，达到要求后进入热压罐进行固化；最后，将固化后得到的橡胶材料和碳纤维预浸布成型制件从成型模上取下并对四周卷起的翻边进行修剪得到复合材料工字型长桁成型用软模垫10。
[0024] 在一个实施例中，为保证碳纤维层12具有一定的刚度，又不会过硬影响复合材料工字型长桁成型用软模垫10整体的弹性，碳纤维层12的厚度为 0.2mm～0.5mm。具体地，在一个实施例中，碳纤维层12的厚度为0.4mm，碳纤维层12由两层厚度为0.2mm的碳纤维预浸布制成。
[0025] 另一方面，本实用新型还提供一种复合材料工字型长桁成型模具，包括上述任一项的复合材料工字型长桁成型用软模垫10。如图2所示，在一个实施例中，复合材料工字型长桁成型模具包括复合材料工字型长桁成型用软模垫10、左芯模成型模20、右芯模成型模30、上盖板成型模40和下盖板成型模50。
[0026] 本实施例的复合材料工字型长桁成型模具用于复合材料工字型长桁的固化成型。其中，左芯模成型模20和右芯模成型模30分别用于成型左侧C型构件 60和右侧C型构件70，左芯模成型模20、右芯模成型模30、上盖板成型模40 和下盖板成型模50均为硬模。如图1、图2所示，复合材料工字型长桁成型模在工装组合前，需将复合材料工字型长桁成型用软模垫10放置在下盖板成型模 50上(具体复合材料工字型长桁成型用软模垫10的碳纤维层12朝上)，复合材料工字型长桁成型用软模垫10上方铺叠下缘条平板80，上盖板成型模40压在上缘条平板90上方，带有左侧C型构件60的左芯模成型模20和带有右侧C型构件70的右芯模成型模30设置在下缘条平板80和上缘条平板90之间，捻子条预成型体分别设置在下缘条平板80与带有左侧C型构件60的左芯模成型模 20和带有右侧C型构件70的右芯模成型模30之间，以及，上缘条平板90与带有左侧C型构件60的左芯模成型模20和带有右侧C型构件70的右芯模成型模 30之间。
[0027] 具体地，采用上述的复合材料工字型长桁成型模具制备复合材料工字型长桁的工艺过程如下：
[0028] 首先，制作复合材料工字型长桁成型用软模垫10、左芯模成型模20、右芯模成型模30、上盖板成型模40和下盖板成型模50，具体复合材料工字型长桁成型用软模垫10的制作过程如上述实施例所述，在此不再赘述，左芯模成型模20、右芯模成型模30、上盖板成型模
40和下盖板成型模50的制作方法均为现有技术，也不予赘述。
40和下盖板成型模50的制作方法均为现有技术，也不予赘述。
[0029] 之后，分别采用左芯模成型模20和右芯模成型模30成型左侧C型构件60 和右侧C型构件70。具体可先在平板工装上采用自动铺带或自动铺丝的方法铺设平板，然后将该平板与对应的左芯模成型模20或右芯模成型模30采用热隔模或者手工折弯的方法折弯成左侧C型构件60或右侧C型构件70；也可以在左芯模成型模20或右芯模成型模30上，直接采用手工铺贴成左侧C型构件60或右侧C型构件70，具体成型方式不限。
[0030] 然后，将复合材料工字型长桁成型用软模垫10放置在下盖板成型模50上，设置有碳纤维层12的一侧向上，再将预先裁剪好的脱模布沿下盖板成型模50 的宽度方向以对接的方式铺贴在复合材料工字型长桁成型用软模垫10，在铺有脱模布的复合材料工字型长桁成型用软模垫10上以脱模布形成的对接缝为基准铺贴下缘条平板80；之后，在上盖板成型模40上直接铺设上缘条平板90；然后，通过手工预成型或捻子条拉挤设备预成型的方式将一定宽度的预浸料成型出三角形的捻子条预成型体；完成捻子条预成型体成型后，将捻子条预成型体任意放置在左侧C型构件60或右侧C型构件70的下缘条圆角处。
[0031] 最后，进行合模组装操作：通过翻转工装将左芯模成型模20和右芯模成型模30水平翻转90度，使下缘条面朝下；之后将左芯模成型模20和右芯模成型模30对合，向上抬升下盖板成型模50，实现左芯模成型模20、右芯模成型模 30和下盖板成型模50组合，在左芯模成型模20和右芯模成型模30上方放置上盖板成型模40，完成合模组装(如图2所示)。
[0032] 进一步地，将组合后的工装放置在平板工装上，然后依次放置隔离膜和透气毡，糊制真空袋并检测真空泄漏情况，真空泄漏情况达到要求后工装进入热压罐进行固化，固化完成后将制件从模具上取下完成复合材料工字型长桁制作。
[0033] 上述的复合材料工字型长桁成型模具通过采用上述的复合材料工字型长桁成型用软模垫10，能够成型出零件内部质量稳定，三角区纤维无褶皱，外形轮廓可靠的复合材料工字型长桁。并且，复合材料工字型长桁成型用软模垫10兼顾刚度和弹性，通过复合材料工字型长桁成型用软模垫10与硬模相结合的方式，能够降低成型工装的制造精度与配合精度的要求，有利于节约复合材料工字型长桁的制造成本。另外，上述的复合材料工字型长桁成型模具也适用于T字形长桁、工形梁等通过组合模成型的零件的制造，适用范围广泛。
[0034] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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