CN111098529B - 一种纤维预制体入模定位***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纤维预制体入模定位***和方法，所述定位***由纤维预制体托盘定位***和下模具定位***组成，下模具定位***设有至少两个定位点，所述定位点处设有可伸缩的定位钢针；所述纤维预制体托盘定位***为矩形托盘，矩形托盘区域与下模具定位***中的四根导柱和/或定位销所围成的矩形一致，所述托盘的相邻两个相互垂直的边缘上标注有刻度线，托盘上标注有与所述下模具定位***上的定位点一一对应的坐标点，且所述坐标点处开有通至托盘边缘的直线切口，通过托盘边缘刻度线确定纤维预制体上的定位点，通过托盘与导柱或定位销进行重合定位，使纤维预制体落在下模具定位***上。所述定位***可以保证纤维预制体入模后的准确定位。
Description
技术领域
本发明涉及纤维增强复合材料成型技术领域，具体涉及一种纤维预制体入模定位***和方法。
背景技术
纤维增强复合材料应用领域日益广泛，湿法模压或RTM工艺或其它液体模塑成型技术(LCM)，都需要用到缝合成型的纤维预制体或三维纤维预制体。由于纤维预制体为净尺寸曲面展开图，通过设计尺寸裁切或仿形编织，将纤维制品放进模具的过程中会遇到定位问题，如果纤维预制体定位不够准确，可能会出现移位或错位，达不到设计要求，难以保障产品质量。在产品上一般都有孔定位或是安装点或基准点，如何使纤维预制体与模具中的上述点位一一对应，成为一个难题。纤维预制体与模具的定位点必须配合得很准确，以保证产品质量符合设计要求，也保证了产品的后加工准确定位加工。在工程中，习惯按照经验或者手工操作将纤维预制体入模到位，由于人为误差或没有工装夹具定位，往往产生较大位置偏差，或是在合模过程中造成纤维预制体移动或错位，达不到设计效果，严重影响产品质量和性能，造成产品合格率低，质量不稳定。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种纤维预制体入模定位***和方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种纤维预制体入模定位***，由纤维预制体托盘定位***和下模具定位***两个部分组成，所述下模具定位***设有至少两个的定位点，所述定位点处设有可伸缩的定位钢针，所述下模具定位***的四个角上设有四根导柱和/或定位销；所述纤维预制体托盘定位***为矩形托盘，托盘尺寸由下模具定位***中的四根导柱和/或定位销所围成的矩形确定，所述托盘的相邻两个相互垂直的边缘上标注有刻度线，托盘上标注有与所述下模具定位***上的定位点一一对应的坐标点，且所述坐标点处开有通至托盘边缘的直线切口，切口宽度不小于所述定位钢针的直径；
优选地，所述定位钢针端头为尖形，在所述下模具定位***内定位钢针的针孔开口处开设有凹槽，凹槽内嵌有耐温硅胶封块，硅胶封块的上端距离下模具定位***表面0.5-2mm；
优选的，所述纤维预制体入模定位***用于湿法模压或RTM或袋压成型工艺。
本发明的目的还在于提供一种使用前述纤维预制体入模定位***的纤维预制体入模定位方法，所述入模定位方法包括以下步骤：
步骤1：按照纤维预制体铺层设计的角度、厚度和层数，作出纤维预制体每层的2D展开图，按照2D展开图裁切得到各层纤维布，在托盘的中间区域绘制出所述纤维预制体2D展开图的最大覆盖区域，按铺层设计进行铺层，将铺层完成的2D纤维预制体放置在托盘上绘出的覆盖区域，根据设计，以托盘边缘刻度线确定2D纤维预制体上的定位点；
步骤2：通过托盘将2D纤维预制体转移至下模具定位***上方，通过托盘四个角与下模具定位***上四个角上的导柱或定位销重合进行定位，下模具定位***上的定位钢针与纤维预制体上的定位点分别对应重合并***，抽出托盘，使纤维预制体落在下模具定位***上，从而完成纤维预制体在模具内的定位；
优选的，所述纤维预制体入模定位方法用于湿法模压或RTM或袋压成型工艺；
优选的，所述纤维预制体为多层机织物、经编织物、纤维毡、或其组合，其组成纤维为碳纤维、玻璃纤维、聚合物纤维、或混杂纤维。
本发明的有益效果为：
通过所述定位***和定位方法，保证了纤维预制体入模后的定位，能保证合模后纤维预制体在模具内准确定位，避免合模过程中纤维预制体出现偏差或错位，确保了产品的质量，降低了产品的不合格率，提高了产品的质量，缩短了产品的制备周期，有利于批量化生产。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是放置有纤维预制体的托盘示意图；
图2是下模具定位***示意图；
图3是下模具定位***内的定位钢针示意图。
附图标记：10-纤维预制体，11-直线切口，12-夹具握持部位，20-导柱，21-下模具第一定位点，22-下模具第二定位点，23-定位销，30-耐温硅胶封块，31-树脂，32-定位钢针，33-下模具定位***。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本申请的实施例涉及一种纤维预制体入模定位***和使用所述纤维预制体入模定位***的纤维预制体入模定位方法，参照附图1-3，所述纤维预制体入模定位***由纤维预制体托盘定位***和下模具定位***两个部分组成，所述下模具定位***设有至少两个的定位点21和22，所述定位点处设有可伸缩的定位钢针，所述下模具定位***的四个角上设有四根导柱20和/或定位销23；所述纤维预制体托盘定位***为矩形托盘，托盘尺寸a’b’c’d’由下模具定位***中的四根导柱20和/或定位销23所围成的矩形确定，所述托盘的相邻两个相互垂直的边缘上标注有刻度线，托盘上标注有与所述下模具定位***上的定位点一一对应的坐标点，且所述坐标点处开有通至托盘边缘的直线切口11，切口宽度不小于所述定位钢针的直径；
优选地，所述定位钢针32端头为尖形，在所述下模具定位***内定位钢针的针孔开口处开设有凹槽，凹槽内嵌有耐温硅胶封块30，硅胶封块30的上端距离下模具定位***表面0.5-2mm；
硅胶封块与模具平齐，长时间使用会突出在模具表面，模压后的产品上会形成凹坑，硅胶封块与模具形成凹坑，高温下的流动树脂填平该0.5-2mm深的针孔凹坑，定位刚针可以将其顶出，同时产品表面会有小凸起，但可打磨去掉；
所述入模定位方法包括以下步骤：
步骤1：按照纤维预制体铺层设计的角度、厚度和层数，作出纤维预制体每层的2D展开图，按照2D展开图裁切得到各层纤维布，在托盘的中间区域绘制出所述纤维预制体2D展开图的最大覆盖区域，按铺层设计进行铺层，将铺层完成的2D纤维预制体放置在托盘上绘出的覆盖区域，根据设计，以托盘边缘刻度线确定2D纤维预制体上的定位点并作标记；
步骤2：采用机械臂将托盘和纤维预制体运送至下模具定位***上方，通过托盘四个角与下模具定位***上四个角上的导柱或定位销重合进行定位，下模具定位***上的定位钢针与纤维预制体上的定位点分别对应重合并***，抽出托盘，使纤维预制体落在下模具定位***上，从而完成纤维预制体在模具内的定位；
以标注有刻度线的两个边缘线交点(a’点)为为坐标原点，通过矩形托盘的边缘确定定位点，横坐标AX’和纵坐标Ay’定位第一定位点A’点，横坐标BX’和纵坐标By’定位第二定位点B’点，同样地，可定位出第三、第四···等多个点位；
托盘四个角与下模具定位***上四个角上的导柱或定位销重合进行定位，以三根导柱作参考，即垂直的两边(外切线连线)做参考，下模具上的定位针分别对准托盘上纤维预制体的第一定位点A’、第二定位点B’点等定位点，托盘上开有直线切口的坐标点分别***到下模具上对应的定位钢针，并刺入纤维预制体对应的定位点，第一个定位钢针***后，以第一个定位针为圆心，稍微转动托盘找到第二定位点，以第一、第二点连线为轴，稍微转动托盘找第三点；第四点、第五点只需对纤维预制体稍做延展调整，即可准确定位，抽出托盘，纤维预制体准确落在下模具定位***上；
定位完成后，采用模压成型，经过合模、升温、加压、保压操作，然后取件并进行其他后处理，其中，每次模压后空顶出一次定位钢针，将0.5～2mm内的树脂顶出，然后用高压***将顶出的树脂吹掉，所述定位钢针端头为尖形，不会将硅胶块顶出，能将模具表面处的树脂顶出；
优选的，所述纤维预制体入模定位方法用于湿法模压或RTM或袋压成型工艺；
优选的，所述纤维预制体为多层机织物、经编织物、纤维毡、或其组合，其组成纤维为碳纤维、玻璃纤维、聚合物纤维、或混杂纤维。
实施例1
将纤维预制体入模定位的过程包括以下步骤：
步骤1：
按照产品铺层设计的角度/厚度/层数，利用绘图软件将产品3D图作2D展开图，按照产品的每层2D展开图裁切每层纤维布，根据下模具四根导柱或定位销的位置来确定托盘的尺寸，所述托盘为矩形或方形，在所述托盘的中间区域绘制出2D展开图的最大覆盖区域，按铺层设计进行铺层，将铺层完成的2D纤维预制体放置在托盘覆盖区域，在所述托盘握持边的相对边缘的定位点附近开有贯穿性切口，根据设计在2D纤维预制体上标出第一定位点A’，第二定位点B’，并在所述2D纤维预制体的定位点处作标记；以a’点为坐标原点，通过矩形托盘的边缘确定定位点，坐标AX’和Ay’定位A’点，坐标BX’和By’定位B’点；
步骤2：
利用托盘将2D纤维预制体转移至模腔，通过托盘四个角与模具内四个角的导柱或定位销的重合进行定位；
步骤3：
将所述2D纤维预制体通过托盘移至下模具上方，下模具上的第一定位点21对准托盘上纤维预制体A’点，下模具上的第二定位点22对准托盘上纤维预制体B’点，即托盘上纤维预制体的定位点分别与下模具定位点处的定位刚针重合，下模具上第一定位刚针***纤维预制体的A’点，下模具上第二定位刚针***纤维预制体的B’点，然后抽出托盘，在托盘上对应A’点、B’点处有通往托盘边缘的开槽，以便于托盘抽出时纤维预制体留下，抽出托盘并使所述2D纤维预制体落在下模具上，从而完成纤维预制体在模具内的两点定位。
实施例2
将纤维预制体入模定位的过程包括以下步骤：
步骤1：
首先，按照产品铺层设计的角度/厚度/层数，利用绘图软件将产品3D图作2D展开图，按照产品的每层2D展开图裁切每层纤维布，根据下模具四根导柱或定位销的位置来确定托盘的尺寸，所述托盘为矩形或方形，在所述托盘的中间区域绘制出2D展开图的最大覆盖区域，按铺层设计进行铺层，将铺层完成的2D纤维预制体放置在托盘覆盖区域，在所述托盘握持边的相对边缘的定位点附近开有贯穿性切口，根据设计在2D纤维预制体上标出第一定位点A’，第二定位点B’，第三定位点C’，并在所述2D纤维预制体的定位点处作标记；以a’点为坐标原点，通过矩形托盘的边缘确定定位点，坐标AX’和Ay’定位A’点，坐标BX’和By’定位B’点，坐标CX’和Cy’定位C’点(附图未标出)；
步骤2：
利用托盘将2D纤维预制体转移至模腔，通过托盘四个角与模具内四个角的导柱或定位销的重合进行定位；
步骤3：
将所述2D纤维预制体通过托盘移至下模具上方，下模具上的第一定位点21对准托盘上纤维预制体A’点，下模具上的第二定位点22对准托盘上纤维预制体B’点，即托盘上纤维预制体的定位点分别与下模具定位点处的定位刚针重合，下模具上第一定位刚针***纤维预制体的A’点，下模具上第二定位刚针***纤维预制体的B’点，下模具上第三定位钢针***纤维预制体的C’点(附图未标出)，然后抽出托盘，在托盘上对应A’点、B’点处有通往托盘边缘的开槽，以便于托盘抽出时纤维预制体留下，抽出托盘并使所述2D纤维预制体落在下模具上，从而完成纤维预制体在模具内的三点定位。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种纤维预制体入模定位***，其特征在于，由纤维预制体托盘定位***和下模具定位***两个部分组成，所述下模具定位***设有至少两个的定位点，所述定位点处设有可伸缩的定位钢针，所述下模具定位***的四个角上设有四根导柱和/或定位销；所述纤维预制体托盘定位***为矩形托盘，矩形托盘区域与下模具定位***中的四根导柱和/或定位销所围成的矩形一致，所述托盘的相邻两个相互垂直的边缘上标注有刻度线，托盘上标注有与所述下模具定位***上的定位点一一对应的坐标点，且所述坐标点处开有通至托盘边缘的直线切口，切口宽度不小于所述定位钢针的直径。
2.根据权利要求1所述的一种纤维预制体入模定位***，其特征在于，所述定位钢针端头为尖形，在所述下模具定位***内定位钢针的针孔开口处开设有凹槽，凹槽内嵌有耐温硅胶封块，硅胶封块的上端距离下模具定位***表面0.5-2mm。
3.一种使用权利要求1所述纤维预制体入模定位***的纤维预制体入模定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照纤维预制体铺层设计的角度、厚度和层数，作出纤维预制体每层的2D展开图，按照2D展开图裁切得到各层纤维布，在托盘的中间区域绘制出所述纤维预制体2D展开图的最大覆盖区域，按铺层设计进行铺层，将铺层完成的2D纤维预制体放置在托盘上绘出的覆盖区域，以托盘边缘刻度线确定2D纤维预制体上的定位点；
步骤2：通过托盘将2D纤维预制体转移至下模具定位***上方，通过托盘四个角与下模具定位***上四个角上的导柱或定位销重合进行定位，下模具定位***上的定位钢针与纤维预制体上的定位点分别对应重合并***，抽出托盘，使纤维预制体落在下模具定位***上，从而完成纤维预制体在模具内的定位。
4.根据权利要求3所述的一种纤维预制体入模定位方法，其特征在于，所述纤维预制体为多层机织物、经编织物、纤维毡、或其组合，其组成纤维为碳纤维、玻璃纤维、聚合物纤维、或混杂纤维。
5.一种应用权利要求3所述入模定位方法的纤维增强复合材料成型方法，其特征在于，纤维预制体在模具内的定位完成后，采用模压成型，经过合模、升温、加压、保压操作，然后取件并进行其他后处理，其中，每次模压后空顶出一次定位钢针，将树脂顶出吹落。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A molding positioning system and method for fiber preform Effective date of registration: 20220124 Granted publication date: 20210917 Pledgee: Zhaoqing SME Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: GUANGDONG YATAI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980001052 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20210917 Pledgee: Zhaoqing SME Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: GUANGDONG YATAI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980001052 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A fiber preform mold positioning system and method Granted publication date: 20210917 Pledgee: Zhaoqing SME Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: GUANGDONG YATAI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.|Guangdong Yaxin Nonmetallic Material Technology Co.,Ltd.|GUANGDONG ASIA-PACIFIC LIGHTWEIGHT TECHNOLOGY RESEARCH Co.,Ltd. Registration number: Y2024980002168 |