CN115648657A - 一种阴模成型工装及成型方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种阴模成型工装及成型方法，包括基座、弧形挡板、R区成型软模和加压机构，基座顶面用于铺叠复材零件；弧形挡板设置于基座顶部，复材零件一端贴合弧形挡板的内凹面；R区成型软模用于压紧复材零件顶面，且R区成型软模贴合于弧形挡板的内凹面，R区成型软模顶面为斜面，且斜面朝着远离弧形挡板的方向往下倾斜；加压机构设置于基座上，加压机构用于对斜面施加成型压力，成型压力的方向与斜面垂直，本申请具有R区可充分受压、提高了成型质量的优点。

Description

一种阴模成型工装及成型方法

技术领域

本申请涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种阴模成型工装及成型方法。

背景技术

复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料，复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

目前，在复合材料热压罐成型方法中，针对复材成型工装，主要分为阴模成型工装和阳模成型工装。其中，阴模成型工装对复合材料铺叠成型时，在R区不易受压，导致制得的零件偏厚，易有褶皱，成型质量差。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种阴模成型工装及成型方法，旨在解决现有阴模成型工装对复合材料铺叠成型时，在R区不易受压，成型质量差的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种阴模成型工装，包括基座、弧形挡板、R区成型软模和加压机构，基座顶面用于铺叠复材零件；弧形挡板设置于基座顶部，复材零件一端贴合弧形挡板的内凹面；R区成型软模用于压紧复材零件顶面，且R区成型软模贴合于弧形挡板的内凹面，R区成型软模顶面为斜面，且斜面朝着远离弧形挡板的方向往下倾斜；加压机构设置于基座上，加压机构用于对斜面施加成型压力，成型压力的方向与斜面垂直。

可选地，加压机构包括设置于基座上的支架，支架一端连接有伸缩机构，伸缩机构可拆卸连接有加压板，加压板用于压紧斜面。

可选地，支架包括连接于基座上的竖杆，竖杆顶部连接有支臂，支臂另一端连接伸缩机构，且支臂与伸缩机构之间的夹角可调。

可选地，竖杆与支臂之间通过第一螺栓连接，支臂与伸缩机构之间通过第二螺栓连接。

可选地，支臂为伸缩杆，伸缩杆连接有连接关节，伸缩杆通过连接关节可拆卸连接伸缩机构。

可选地，伸缩机构靠近连接关节的一侧外壁设置有角度刻度线，连接关节上设置有与角度刻度线配合的指针。

可选地，伸缩机构可拆卸连接有照明装置。

可选地，伸缩机构包括伸缩气缸、伸缩油缸、电缸、电动推杆中的任一种。

可选地，伸缩机构包括与支架连接的内螺纹套筒，内螺纹套筒螺纹连接有调节螺杆，调节螺杆与加压板可拆卸连接。

可选地，调节螺杆上固定套设有调节扳手。

可选地，R区成型软模上包覆有带胶脱模布。

一种成型方法，基于上述的一种阴模成型工装，包括以下步骤：

将复材零件铺放在基座顶面，并使复材零件一端贴合弧形挡板的内凹面；

在复材零件上铺放R区成型软模，并使R区成型软模贴合于弧形挡板的内凹面；

根据R区成型软模的斜面的斜度，调节支臂与伸缩机构之间的夹角，以使伸缩机构的长度方向与斜面的斜度垂直；

在伸缩机构末端安装加压板；

使伸缩机构伸长，以使加压板压紧斜面，直至将复材零件挤压成型并固化；

伸缩机构带动加压板缩回，取出R区成型软模，在成型的复材零件上继续铺叠新的一层复材零件；

根据新的一层复材零件特性，选用对应规格的R区成型软模铺放在新的一层复材零件表面；

返回至所述根据R区成型软模的斜面的斜度，调节支臂与伸缩机构之间的夹角，以使伸缩机构的长度方向与斜面的斜度垂直的步骤，直至铺叠完所有复材零件，固化成型后制得复材成品。

本申请所能实现的有益效果如下：

本申请通过R区成型软模对复材零件进行挤压成型时，利用加压机构对R区成型软模的斜面施加垂直的成型压力，可将压力最大化地通过R区成型软模传递给复材零件表面，使得R区成型软模与复材零件表面可充分贴合，同时利用R区成型软模的延展性，可使复材零件固化时R区充分受到压力，且固化过程中加压机构不会松动，最终制得的复材产品厚度适宜且均匀，同时弧形挡板可承受R区成型软模的分力，防止R区成型软模偏移，复材零件表面可充分承受静态压力，不易形成褶皱，从而整体提高复合材料产品的成型质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请的实施例中一种阴模成型工装的结构示意图；

图2为本申请的实施例中一种阴模成型工装的另一种结构示意图；

图3为本申请的实施例中一种阴模成型工装另一实施状态的结构示意图；

图4为本申请的实施例中伸缩机构的结构示意图。

附图标记：

100-基座，200-弧形挡板，300-R区成型软模，400-加压机构，410-支架，411-竖杆，412-支臂，413-第一螺栓，414-第二螺栓，415-连接关节，420-伸缩机构，421-内螺纹套筒，422-调节螺杆，423-调节扳手，430-加压板，440-角度刻度线，450-指针，500-照明装置，600-带胶脱模布，700-复材零件。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1

参照图1-图4，本实施例提供一种阴模成型工装，包括基座100、弧形挡板200、R区成型软模300和加压机构400，基座100顶面用于铺叠复材零件700；弧形挡板200设置于基座100顶部，复材零件700一端贴合弧形挡板200的内凹面；R区成型软模300用于压紧复材零件700顶面，且R区成型软模300贴合于弧形挡板200的内凹面，R区成型软模300顶面为斜面，且斜面朝着远离弧形挡板200的方向往下倾斜；加压机构400设置于基座100上，加压机构400用于对斜面施加成型压力，成型压力的方向与斜面垂直。

现有技术中，对复材零件(即复合材料零件)成型R区加压时，一般通过人工手持辅助工具对复材零件表面施加压力，容易导致受压不充分、压力不稳、压力方向易变化的情况，从而使制得的复材零件因受压不充分导致偏厚且不均匀，因压力不稳或压力方向易变化导致与复材零件表面形成相对滑动，最终表面形成褶皱，整体成型质量差。

在本实施例中，操作时，先将复材零件700铺放在基座100顶面，并使复材零件700一端贴合弧形挡板200的内凹面，然后在复材零件700上表面铺装R区成型软模300，并使R区成型软模300的一侧面(应当为曲面)贴合于弧形挡板200的内凹面，然后通过加压机构400对R区成型软模300的顶面施加一个垂直的成型压力，以对复材零件700进行挤压成型，这里通过R区成型软模300对复材零件700进行挤压成型时，利用加压机构400对R区成型软模300的斜面施加垂直的成型压力，可将压力最大化地通过R区成型软模300传递给复材零件700表面，使得R区成型软模300与复材零件700表面可充分贴合，同时利用R区成型软模300的延展性，可使复材零件700固化时R区充分受到压力，且固化过程中加压机构400不会松动，无需人工干预，降低了对R区的铺叠操作难度，最终制得的复材产品厚度适宜且均匀，同时弧形挡板200可承受R区成型软模300的分力，防止R区成型软模300偏移，复材零件700表面可充分承受静态压力，不易形成褶皱，从而整体提高复合材料产品的成型质量。

需要说明的是，这里R区成型软模300可采用橡胶材料，延展性好，韧性高，满足使用要求。

作为一种可选的实施方式，加压机构400包括设置于基座100上的支架410，支架410一端连接有伸缩机构420，伸缩机构420可拆卸连接有加压板430，加压板430用于压紧斜面。

在本实施方式中，加压时，通过伸缩机构420带动加压板430贴紧R区成型软模300的斜面，通过加压板430与R区成型软模300的斜面接触，可增加接触面积，从而使受力更加充分均匀，且通过伸缩机构420方便控制加压板430施加压力以及退回，退回后即可取出R区成型软模300，再铺叠下一层复材零件，操作方便快捷。

需要说明的是，加压板430与伸缩机构420可通过螺栓连接或其他结构实现可拆卸连接，便于拆卸清洗加压板430，也便于后续组装，达到重复使用的目的，使用灵活；加压板430可采用钢板，表面光滑，便于脱模，满足使用要求。

在铺叠过程时，R区处光线较暗，不易查看铺叠质量，从而影响零件质量，因此，作为一种可选的实施方式，伸缩机构420可拆卸连接有照明装置500(如图3所示)。

在本实施方式中，当进行铺叠时，可在伸缩机构420末端拆下加压板430，并组装上照明装置500，在铺叠过程中可随时观察铺叠质量，从而可进一步提高复材零件成型质量，铺叠完成后，当需要对复材零件固化成型时，再拆下照明装置500，并组装上加压板430，伸缩机构420带动加压板430对R区成型软模300进行加压，重复上述操作，直到铺叠完并固化成型所有复材零件，即可制得复材成品，这个过程中照明装置500和加压板430可交替使用，每一步严格控制复材零件质量，从而整体提高成型质量。

需要说明的是，照明装置500可采用LED灯，LED灯可通过螺栓连接或其他结构实现与伸缩机构420的可拆卸连接。

作为一种可选的实施方式，伸缩机构420与加压板430连接位置设置有压力传感器(图中未画出)，通过压力传感器可实时判断加压压力大小，从而根据成型工艺严格控制加压压力，进一步提高成型质量。

由于复合材料产品是由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料产品，在制备时，需要铺叠多层不同材料的复材零件，根据材料特性以及成型工艺，可能会选择具有不同斜度斜面的R区成型软模300，以提供不同程度的压力；因此，作为一种可选的实施方式，支架410包括连接于基座100上的竖杆411，竖杆411顶部连接有支臂412，支臂412另一端连接伸缩机构420，且支臂412与伸缩机构420之间的夹角可调。

在本实施方式中，根据材料特性以及成型工艺，当选用不同斜度斜面的R区成型软模300时，为保证伸缩机构420施加的压力与R区成型软模300的斜面垂直，因此这里通过调节伸缩机构420与支臂412的夹角，使伸缩机构420与斜面垂直，从而可保证伸缩机构420始终能对斜面提供垂直压力，可适用于各种复合材料的不同特性以及成型工艺的加工，适用范围广，通用性好，更有利于提高复材产品成型质量。

作为一种可选的实施方式，竖杆411与支臂412之间通过第一螺栓413连接，支臂412与伸缩机构420之间通过第二螺栓414连接。

在本实施方式中，需要调节支臂412与伸缩机构420之间的夹角时，根据R区成型软模300的斜面斜度，先适应性地调节支臂412与竖杆411夹角，然后通过第一螺栓413将支臂412固定住使其不动，然后再在支臂412另一端组装伸缩机构420，伸缩机构420另一端组装好加压板430，然后进行调试，使伸缩机构420带动加压板430慢慢贴合斜面，直到无缝贴合时，再通过第二螺栓414将伸缩机构420固定在支臂412末端使其不动，调节方便快捷，成本低。

需要说明的是，调节时，还可通过另一种方式进行操作，先将加压板430贴合于R区成型软模300的斜面上，然后再在加压板430顶面组装伸缩机构420，使伸缩机构420伸长到合适长度，再将支臂412两端分别通过对应螺栓固定在伸缩机构420与竖杆411之间，更加便于定位组装。

作为另一种可选的实施方式，支臂412为伸缩杆，伸缩杆连接有连接关节415，伸缩杆通过连接关节415可拆卸连接伸缩机构420。

在本实施方式中，这里将支臂412设计成伸缩杆，此时支臂412与竖杆411可为固定连接，调节时，先根据R区成型软模300的斜面斜度，将伸缩机构420组装在连接关节415上，并调节好伸缩机构420与支臂412夹角，使伸缩机构420与斜面垂直，然后再通过螺栓将伸缩机构420固定住，并在伸缩机构420末端组装好加压板430，此时支臂412缩回带动伸缩机构420与加压板430整体靠近R区成型软模300，直到压紧，这里伸缩杆与伸缩机构420可采用相同的结构。

作为一种可选的实施方式，伸缩机构420靠近连接关节415的一侧外壁设置有角度刻度线440，连接关节415上设置有与角度刻度线440配合的指针450。

在本实施方式中，调节时，通过观察角度刻度线440与指针450的相对位置来调节伸缩机构420的安装角度，从而保证调节精度。需要说明的是，这里支臂412是固定的，角度刻度线440对应的数值可根据斜度进行换算，即数值对应的角度和斜度互相对应，更便于直观调节。

作为一种可选的实施方式，伸缩机构420包括伸缩气缸、伸缩油缸、电缸、电动推杆中的任一种，具有自动伸缩功能，便于操作。

作为另一种可选的实施方式，伸缩机构420包括与支架410连接的内螺纹套筒421，内螺纹套筒421螺纹连接有调节螺杆422，调节螺杆422与加压板430可拆卸连接。

在本实施方式中，操作时，可通过手动转动调节螺杆422，从而将调节螺杆422旋入或旋出内螺纹套筒421，从而改变伸缩机构420整体长度，此结构的伸缩机构420结构简单，成本较低。需要说明的是，这里可在加压板430内部设置与调节螺杆422配合的滚珠轴承(图中未画出)，可将调节螺杆422与滚珠轴承的内圈过盈配合，可实现调节螺杆422与加压板430拆卸和组装，且组装连接后加压板430不会随着调节螺杆422转动，满足使用要求。

作为一种可选的实施方式，调节螺杆422上固定套设有调节扳手423，通过调节扳手423方便操作者转动调节螺杆422，便于操作。

作为一种可选的实施方式，R区成型软模300上包覆有带胶脱模布600，便于脱模，同时脱模后可使复材零件表面更加光滑，提高表面质量。

实施例2

参照图1-图4，本实施例提供一种成型方法，基于实施例1中所述的一种阴模成型工装，包括以下步骤：

将复材零件700铺放在基座100顶面，并使复材零件700一端贴合弧形挡板200的内凹面；

在复材零件700上铺放R区成型软模300，并使R区成型软模300贴合于弧形挡板200的内凹面；

根据R区成型软模300的斜面的斜度，调节支臂412与伸缩机构420之间的夹角，以使伸缩机构420的长度方向与斜面的斜度垂直；

在伸缩机构420末端安装加压板430；

使伸缩机构420伸长，以使加压板430压紧斜面，直至将复材零件700挤压成型并固化；

伸缩机构420带动加压板430缩回，取出R区成型软模300，在成型的复材零件700上继续铺叠新的一层复材零件700；

根据新的一层复材零件700特性，选用对应规格的R区成型软模300铺放在新的一层复材零件700表面；

返回至所述根据R区成型软模300的斜面的斜度，调节支臂412与伸缩机构420之间的夹角，以使伸缩机构420的长度方向与斜面的斜度垂直的步骤，直至铺叠完所有复材零件700，固化成型后制得复材成品。

在本实施例中，通过R区成型软模300对复材零件700进行挤压成型时，利用加压机构400对R区成型软模300的斜面施加垂直的成型压力，可将压力最大化地通过R区成型软模300传递给复材零件700表面，使得R区成型软模300与复材零件700表面可充分贴合，同时利用R区成型软模300的延展性，可使复材零件700固化时R区充分受到压力，且固化过程中加压机构400不会松动，无需人工干预，降低了对R区的铺叠操作难度，最终制得的复材产品厚度适宜且均匀，同时弧形挡板200可承受R区成型软模300的分力，防止R区成型软模300偏移，复材零件700表面可充分承受静态压力，不易形成褶皱，同时可通过调节伸缩机构420与支臂412的夹角，使伸缩机构420与斜面垂直，从而可保证伸缩机构420始终能对斜面提供垂直压力，可适用于各种不同特性的复合材料铺叠以及成型工艺对成型压力的不同要求，适用范围广，通用性好，更有利于提高复材产品成型质量。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种阴模成型工装，其特征在于，包括：

基座，所述基座顶面用于铺叠复材零件；

弧形挡板，所述弧形挡板设置于所述基座顶部，所述复材零件一端贴合所述弧形挡板的内凹面；

R区成型软模，所述R区成型软模用于压紧所述复材零件顶面，且所述R区成型软模贴合于所述弧形挡板的内凹面，所述R区成型软模顶面为斜面，且所述斜面朝着远离所述弧形挡板的方向往下倾斜；

加压机构，所述加压机构设置于所述基座上，所述加压机构用于对所述斜面施加成型压力，所述成型压力的方向与所述斜面垂直。

2.如权利要求1所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述加压机构包括设置于所述基座上的支架，所述支架一端连接有伸缩机构，所述伸缩机构可拆卸连接有加压板，所述加压板用于压紧所述斜面。

3.如权利要求2所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述支架包括连接于所述基座上的竖杆，所述竖杆顶部连接有支臂，所述支臂另一端连接伸缩机构，且所述支臂与所述伸缩机构之间的夹角可调。

4.如权利要求3所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述竖杆与所述支臂之间通过第一螺栓连接，所述支臂与所述伸缩机构之间通过第二螺栓连接。

5.如权利要求3所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述支臂为伸缩杆，所述伸缩杆连接有连接关节，所述伸缩杆通过所述连接关节可拆卸连接所述伸缩机构。

6.如权利要求5所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述伸缩机构靠近所述连接关节的一侧外壁设置有角度刻度线，所述连接关节上设置有与所述角度刻度线配合的指针。

7.如权利要求3所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述伸缩机构可拆卸连接有照明装置。

8.如权利要求2至7中任一项所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述伸缩机构包括伸缩气缸、伸缩油缸、电缸、电动推杆中的任一种。

9.如权利要求2至7中任一项所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述伸缩机构包括与所述支架连接的内螺纹套筒，所述内螺纹套筒螺纹连接有调节螺杆，所述调节螺杆与所述加压板可拆卸连接。

10.如权利要求9所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述调节螺杆上固定套设有调节扳手。

11.如权利要求1所述的一种阴模成型工装，其特征在于，所述R区成型软模上包覆有带胶脱模布。

12.一种成型方法，其特征在于，基于如权利要求3-7中任一项所述的一种阴模成型工装，包括以下步骤：

将复材零件铺放在所述基座顶面，并使所述复材零件一端贴合所述弧形挡板的内凹面；

在所述复材零件上铺放所述R区成型软模，并使所述R区成型软模贴合于所述弧形挡板的内凹面；

根据所述R区成型软模的斜面的斜度，所述调节支臂与所述伸缩机构之间的夹角，以使所述伸缩机构的长度方向与所述斜面的斜度垂直；

在所述伸缩机构末端安装所述加压板；

使所述伸缩机构伸长，以使所述加压板压紧所述斜面，直至将所述复材零件挤压成型并固化；

所述伸缩机构带动所述加压板缩回，取出所述R区成型软模，在成型的所述复材零件上继续铺叠新的一层复材零件；

根据新的一层复材零件特性，选用对应规格的R区成型软模铺放在新的一层复材零件表面；

返回至所述根据所述R区成型软模的斜面的斜度，所述调节支臂与所述伸缩机构之间的夹角，以使所述伸缩机构的长度方向与所述斜面的斜度垂直的步骤，直至铺叠完所有复材零件，固化成型后制得复材成品。

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