CN112537048B - 一种高精度单向带试样的制造装置和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度单向带试样的制造装置和制造方法,本装置由工装主体,主板,上加强片,下加强片,上垫板,下垫板,支撑板,定位销钉八部分组成。本装置结构简单,加强片定位准确。试样切割以单向带的自然0°方向为基准,解决了0°方向定位不准确的问题,提高了试样精度。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料零件制造领域,特别是一种高精度单向带试样的制造装置和制造方法。
背景技术
复合材料具有承载效率高、可设计性强、耐腐蚀等诸多优点,广泛应用于航空、航天、汽车制造等领域。
树脂基复合材料是应用较为广泛的一类复合材料,主要由树脂和纤维组成。树脂基复合材料的原材料可分为单向带和织物2类。单向带是指纤维全部沿1 个方向排列,而织物则是指纤维呈一定角度交错排列。各类树脂基复合材料在出、入厂验收时,均需要制作各类力学性能试样,以评估其综合性能是否满足要求。对于单向带材料,由于纤维全部沿1个方向排列,其试样的整体性能与纤维角度的准确性息息相关。纤维角度偏差是造成试样力学性能下降的主要原因。试样制备过程中的铺贴、切割等工序都有可能造成纤维角度偏差。尤其是试样切割工序,纤维0°方向基准偏差将导致所有试样角度偏差,引起力学性能大幅下降。除此之外,还需要在试样制造过程中精确控制加强片尺寸及位置,保证试样整体的平整度,避免翘曲等问题。
目前常用的试样制造方法采取铺贴过程中形成1个纤维0°方向基准边,或者预埋定位销的方法,固化后以此作为数控铣切的基准。此种方法,铺贴过程所形成的纤维角度偏差会直接影响后续数控铣切基准的正确性,从而影响试样纤维角度的准确性。因此,迫切需要一种高精度单向带试验的制造装置和制造方法,解决纤维0°方向不易找正,试样翘曲、变形等问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明公开了一种高精度单向带试样的制造装置和制造方法,本装置结构简单,使用方便,能够解决单向带试样纤维0°方向定位不准确的问题,如实反映试样的力学性能。提高力学测试的准确性。
一种高精度单向带试样的制造装置,包括工装主体、主板,上加强片、下加强片,上垫板、下垫板,支撑板,定位销钉,下加强片、下垫板、支撑板放置在主体工装上,主板放置在下加强片、下垫板、支撑板上,上加强片和上垫板放置在主板上,主板沿单向带90°方向的一边与上加强片、上垫板和下加强片、下垫板等齐,另一边比上加强片、上垫板和下加强片、下垫板宽10mm-50mm,主板沿单向带0°方向两边分别与对应位置处的上加强片、下加强片和支撑板等齐。上加强片与上垫板,下加强片与下垫板间单边各留1mm-3mm的间隙。每块上加强片、下加强片与主板均采用4个定位销钉固定,同位置处的上加强片、下加强片的每个定位孔同轴。定位销钉为圆柱形,材质为聚四氟乙烯或尼龙,高度低于所在位置处加强片型面0.5mm-2mm。放置在主板同一侧的上加强片、上垫板由同一块试板铣切得到;下加强片、下垫板、支撑板由同一块试板铣切得到,厚度完全一致。
一种高精度单向带试样的制造方法,包括以下步骤:
1在工装主体上逐层铺贴主板胚料;
2制作真空袋,进热压罐固化;
3拆除真空袋;
4使用刀片沿主板单向带0°方向在主板余量区划出一条印痕;
5按印痕将主板沿单向带0°方向掰断,形成基准边;
6按5步骤得到的基准边铣切主板,并钻制定位孔;
7在工装主体上铺贴加强片、垫板和支撑板的整体胚料;
8制作真空袋,进热压罐固化;
9拆除真空袋;
10铣切得到上加强片、上垫板和下加强片、下垫板、支撑板,并在上加强片和下加强片上钻制定位孔;
11在主板上安装上加强片、下加强片的区域表面铺贴胶膜,其余位置铺贴 1层脱模布;
12安装上加强片、下加强片,并用定位销钉固定;
13在上加强片、下加强片的中间区域放置上垫板、下垫板。确保上垫板、下垫板与上加强片、下加强片沿主板单向带0°方向等齐。主板同侧的上垫板与上加强片,下垫板与下加强片间单边各留1mm~3mm余量,用胶带固定上垫板、下垫板;
14在下垫板和下加强片一侧放置支撑板,确保支撑板与主板沿单向带0°方向两边齐平,支撑板一侧与主板沿单向带90°方向一边齐平,另一侧与下加强片和下垫板间均留1mm~3mm的间隙。用胶带固定支撑板;
15制作真空袋,进热压罐固化;
16拆除真空袋,并去除支撑板,去除脱模布;
17使用刀片沿主板单向带0°方向在支撑板放置区域的主板上划出一条印痕;
18按印痕将主板沿单向带0°方向掰断,形成基准边;
19按18步骤得到的基准边铣切主板;
20拆除上垫板、下垫板,去除脱模布,得到所需试样。
本发明具备如下优点:1)采用单向带纤维0°方向作为参考基准,无基准转换步骤,提高了试样纤维方向的准确度;2)加强片、垫板、支撑板由同一张试板切割得到,厚度完全一致,避免厚度偏差导致试样翘曲;3)加强片、垫板、支撑板间留有适当余量,避免热膨胀不一致导致的试样弯曲。
附图说明
图1试样示意图
图2主板示意图
图3垫板和加强片示意图
图4试样制造装置示意图
图5试样制造装置截面图
图中编号说明:1-主板、2-上垫板、3-下垫板、4-上加强片、5-下加强片、 6-定位销钉、7-工装主体、8-支撑板、9-定位孔。
具体实施方式
如图1-5所示,本发明以0°拉伸试板为例,一种高精度单向带试样的制造装置,包括工装主体7、主板1,上加强片4、下加强片5,上垫板2、下垫板3,支撑板8,定位销钉6,该制造装置的8部分构成4层,由下至上依次为:工装主体7;下加强片5、下垫板3、支撑板8放置在主体工装7上;主板1放置在下加强片5、下垫板3、支撑板8上;上加强片4和上垫板2放置在主板1 上。主板1沿单向带90°方向的一边与上加强片4、上垫板2和下加强片5、下垫板3等齐,另一边比上加强片4、上垫板2和下加强片5、下垫板3宽 10mm-50mm,主板1沿单向带0°方向两边分别与对应位置处的上加强片4、下加强片5和支撑板8等齐。上加强片4与上垫板2,下加强片5与下垫板3间单边各留1mm-3mm的间隙。每块上加强片4、下加强片5与主板1均采用4个定位销钉6固定,同位置处的上加强片4、下加强片5的每个定位孔同轴。定位销钉6为圆柱形,材质为聚四氟乙烯或尼龙,高度低于所在位置处加强片型面0.5mm-2mm。放置在主板1同一侧的上加强片4、上垫板2由同一块试板铣切得到;下加强片5、下垫板3、支撑板8由同一块试板铣切得到,厚度完全一致。
一种高精度单向带试样的制造方法,其特征在于包括以下步骤:
1在工装主体7上逐层铺贴主板胚料;
2制作真空袋,进热压罐固化;
3拆除真空袋;
4使用刀片沿主板1单向带0°方向在主板1余量区划出一条印痕;
5按印痕将主板1沿单向带0°方向掰断,形成基准边;
6按5步骤得到的基准边铣切主板1,并钻制定位孔9;
7在工装主体7上铺贴加强片、垫板和支撑板的整体胚料;
8制作真空袋,进热压罐固化;
9拆除真空袋;
10铣切得到上加强片4、上垫板2和下加强片5、下垫板3、支撑板8,并在上加强片4和下加强片5上钻制定位孔9;
11在主板1上安装上加强片4、下加强片5的区域表面铺贴胶膜,其余位置铺贴1层脱模布;
12安装上加强片4、下加强片5,并用定位销钉6固定;
13在上加强片4、下加强片5的中间区域放置上垫板2、下垫板3。确保上垫板2、下垫板3与上加强片4、下加强片5沿主板1单向带0°方向等齐。主板1同侧的上垫板2与上加强片4,下垫板3与下加强片5间单边各留1mm~3mm 余量,用胶带固定上垫板2、下垫板3;
14在下垫板3和下加强片5一侧放置支撑板8,确保支撑板8与主板1沿单向带0°方向两边齐平,支撑板8一侧与主板1沿单向带90°方向一边齐平,另一侧与下加强片5和下垫板3间均留1mm~3mm的间隙。用胶带固定支撑板8;
15制作真空袋,进热压罐固化;
16拆除真空袋,并去除支撑板8,去除脱模布;
17使用刀片沿主板1单向带0°方向在支撑板8放置区域的主板上划出一条印痕;
18按印痕将主板1沿单向带0°方向掰断,形成基准边;
19按18步骤得到的基准边铣切主板1;
20拆除上垫板2、下垫板3,去除脱模布,得到所需试样。
Claims (5)
1.一种高精度单向带试样的制造装置,包括工装主体、主板,上加强片、下加强片,上垫板、下垫板,支撑板,定位销钉,其特征在于制造装置的8部分构成4层,由下至上依次为:工装主体;下加强片、下垫板、支撑板放置在主体工装上;主板放置在下加强片、下垫板、支撑板上;上加强片和上垫板放置在主板上,主板沿单向带90°方向的一边与上加强片、上垫板和下加强片、下垫板等齐,另一边比上加强片、上垫板和下加强片、下垫板宽10mm-50mm,主板沿单向带0°方向两边分别与对应位置处的上加强片、下加强片和支撑板等齐; 上加强片与上垫板,下加强片与下垫板间单边各留1mm-3mm的间隙。
2.根据权利要求1所述的一种高精度单向带试样的制造装置,其特征在于每块上加强片、下加强片与主板均采用4个定位销钉固定,同位置处的上加强片、下加强片的每个定位孔同轴。
3.根据权利要求2所述的一种高精度单向带试样的制造装置,其特征在于定位销钉为圆柱形,材质为聚四氟乙烯或尼龙,高度低于所在位置处加强片型面0.5mm-2mm。
4.根据权利要求1所述的一种高精度单向带试样的制造装置,其特征在于放置在主板同一侧的上加强片、上垫板由同一块试板铣切得到;下加强片、下垫板、支撑板由同一块试板铣切得到,厚度完全一致。
5.一种高精度单向带试样的制造方法,其特征在于包括以下步骤:
5-1在工装主体上逐层铺贴主板胚料;
5-2制作真空袋,进热压罐固化;
5-3拆除真空袋;
5-4使用刀片沿主板单向带0°方向在主板余量区划出一条印痕;
5-5按印痕将主板沿单向带0°方向掰断,形成基准边;
5-6按5-5步骤得到的基准边铣切主板,并钻制定位孔;
5-7在工装主体上铺贴加强片、垫板和支撑板的整体胚料;
5-8制作真空袋,进热压罐固化;
5-9拆除真空袋;
5-10铣切得到上加强片、上垫板和下加强片、下垫板、支撑板,并在上加强片和下加强片上钻制定位孔;
5-11在主板上安装上加强片、下加强片的区域表面铺贴胶膜,其余位置铺贴1层脱模布;
5-12安装上加强片、下加强片,并用定位销钉固定;
5-13在上加强片、下加强片的中间区域放置上垫板、下垫板,确保上垫板、下垫板与上加强片、下加强片沿主板单向带0°方向等齐,主板同侧的上垫板与上加强片,下垫板与下加强片间单边各留1mm~3mm余量,用胶带固定上垫板、下垫板;
5-14在下垫板和下加强片一侧放置支撑板,确保支撑板与主板沿单向带0°方向两边齐平,支撑板一侧与主板沿单向带90°方向一边齐平,另一侧与下加强片和下垫板间均留1mm~3mm的间隙; 用胶带固定支撑板;
5-15制作真空袋,进热压罐固化;
5-16拆除真空袋,并去除支撑板,去除脱模布;
5-17使用刀片沿主板单向带0°方向在支撑板放置区域的主板上划出一条印痕;
5-18按印痕将主板沿单向带0°方向掰断,形成基准边;
5-19按5-18步骤得到的基准边铣切主板;
5-20拆除上垫板、下垫板,去除脱模布,得到所需试样。
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