CN116038959A - 异形复合材料进气道成型模具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种异形复合材料进气道成型模具及其制备方法，涉及复合材料技术领域，该方法包括：复合式阳模和金属阴模组件；其中，金属阴模组件包含拼块、上盖板、底板，用于成型复合式阳模，复合式阳模为石膏、泡沫件和热收缩膜的组合模具，用于复合材料进气道的成型。本发明设计合理、重量轻、价格便宜，在保证复合材料进气道内表面型面精度的前提下，解决了复合材料进气道脱模困难的问题。

Description

异形复合材料进气道成型模具及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体地，涉及一种异形复合材料进气道成型模具及其制备方法。

背景技术

无人机具有重量轻、尺寸小、成本低等优点，在科研及国防领域发挥着越来越重要的作用。复合材料因具有高比强度、高比模量、可设计性强等优异特性，使其在飞机零部件制造方面运用广泛。进气道作为无人机气动***关键部件之一，通常采用全复合材料结构设计。由于进气道内表面为气动面，型面精度要求很高，且一般为S形变截面结构。为满足要求，进气道需整体成型，且内型面不能拼接。要满足上述技术要求，进气道产品必须采用阳模整体成型，但整体成型后，由于进气道结构复杂，两端截面形状差别很大，脱模困难。

传统的成型方法为组合式金属阳模。组合式金属阳模模具设计复杂(要仔细考虑各活块间的定位连接方式、组装方式及脱模方式)，设计和制造周期长、成本高、重量大。因此，设计出一种脱模容易、工序简单、重量轻、价格便宜的复合材料进气道成型模具有重要意义。

公开号为CN106393743A的发明专利，公开了一种复合材料进气道成型模具，主要用于典型复合材料进气道预浸料铺贴、预固化、固化。阳模Ⅰ、阳模Ⅱ、阳模Ⅲ、阳模Ⅳ、阳模Ⅴ、阳模Ⅵ、阳模Ⅶ、阳模Ⅷ通过销钉在阳模定位板Ⅰ、阳模定位板Ⅱ定位连接；阳模定位板Ⅰ通过销钉和螺钉与固定板Ⅰ连接；阳模定位板Ⅱ通过销钉和螺钉与固定板Ⅱ连接。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种异形复合材料进气道成型模具及其制备方法。

根据本发明提供的一种异形复合材料进气道成型模具及其制备方法，所述方案如下：

第一方面，提供了一种异形复合材料进气道成型模具，所述模具包括：复合式阳模和金属阴模组件；

其中，金属阴模组件包含拼块、上盖板、底板，用于成型复合式阳模，复合式阳模为石膏、泡沫件和热收缩膜的组合模具，用于复合材料进气道的成型。

优选地，所述石膏、泡沫件和热收缩膜的组合模具是通过金属阴模组件浇筑而成；且石膏、泡沫件和热收缩膜的组合方式为石膏件包裹泡沫件，热收缩膜贴覆在石膏件表面。

优选地，所述石膏细度为1000～2000目。

优选地，所述配制石膏时，石膏与水的重量配比为100:30～60。

优选地，所述泡沫材料包括PVC聚氯乙烯泡沫、PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、PS聚苯乙烯泡沫、PU聚氨酯泡沫中的一种或多种。

优选地，所述石膏厚度≥5mm。

优选地，所述金属阴模组件的上盖板有用于石膏倒入的浇筑口；底板有用于固定泡沫件的凹槽。

第二方面，提供了一种异形复合材料进气道成型模具及其制备方法，所述方法包括：

步骤S1：切割泡沫件，并将其固定在底板的凹槽中放置；

步骤S2：将金属阴模组件合模并用螺钉固定；

步骤S3：按重量配比石膏：水＝100:30～40配制石膏，混合均匀后由上盖板的浇筑口倒入阴模中，充满模具后，固化后脱模；

步骤S4：将热收缩膜包裹石膏表面，并借助热风枪将其平滑贴覆在石膏表面，即得到进气道复合式阳模；

步骤S5：成型进气道时，先在阳模上涂脱模剂或脱模蜡；按产品设计的铺层角度和顺序铺贴预浸料或纤维布，铺贴过程中将阳模竖立放置；

步骤S6：铺层完成后，按一定顺序制备辅助层；检查***的气密性后，若为预浸料热压工艺，将模具放入热压罐或烘箱固化；若为真空导入工艺，导入树脂后，放入烘箱固化；固化完成后，先去除辅助层，再脱掉复合式阳模，实现产品脱模。

优选地，所述步骤S5中按产品设计的铺层角度和顺序铺贴预浸料或纤维布包括：若为预浸料铺层，则需每铺3～5层预抽一次；若为真空导入，则每层需喷适量喷胶固定；

所述步骤S6中复合式阳模去除的步骤为：1)取出阳模中的泡沫件；2)用水润湿石膏，并轻击石膏，将石膏破坏去除；3)去除热收缩膜。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明的成型模设计合理、重量轻、价格便宜、预浸料或纤维布铺贴方便，在保证复合材料进气道内表面型面精度的前提下，解决了复合材料进气道脱模困难的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明异形复合材料进气道成型模具组合式阳模的结构示意图；

图2为金属阴模组件合模制备阳模示意图；

图3为本发明拼块的结构示意图；

图4为本发明底板的结构示意图；

图5为本发明上盖板的结构示意图；

附图标记：

石膏 1                             泡沫件 2

热收缩膜 3                         拼块 4

底板 5                             上盖板 6

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种异形复合材料进气道成型模具，针对现有复合材料进气道模具设计复杂、脱模困难、重量大、成本高等缺点，该模具适用于预浸料工艺、真空导入工艺等，且产品脱模容易、工序简单、重量轻、价格便宜。该模具具体包括：复合式阳模和金属阴模组件。

其中，金属阴模组件用于成型复合式阳模，复合式阳模为石膏、泡沫件和热收缩膜，用于复合材料进气道的成型。该模具可实现复合材料进气道的一体成型，且便于产品脱模。

石膏、泡沫件和热收缩膜的组合模具是通过金属阴模组件浇筑而成；

且石膏、泡沫件和热收缩膜的组合方式为石膏件包裹泡沫件，热收缩膜贴覆在石膏件表面，且石膏厚度≥5mm。本实施例中泡沫材料包括PVC聚氯乙烯泡沫、PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、PS聚苯乙烯泡沫、PU聚氨酯泡沫中的一种或多种；热收缩膜材料包括PVC聚氯乙烯、PE聚乙烯、PP聚氯乙烯、PET聚对苯二甲酸乙二酯中的一种或多种。

异形复合材料进气道成型模具中的石膏细度为1000～2000目，例如1000目、1200目、1500目、2000目，本实施例中优选细度2000目。

配制石膏时，石膏与水的重量配比为100:30～60，本实施例中优选配比100:30～40。

上盖板有用于石膏倒入的浇筑口；底板有用于固定泡沫件的凹槽。

由于进气道内表面型面精度要求高，且多为异形结构。该复合材料进气道模具为复合式阳模，由石膏和泡沫件在阴模组件合模状态下浇筑固化后，再用热风枪将热收缩膜贴覆在石膏表面而成。且复合式阳模一端可树立放置，便于预浸料或纤维布的铺贴。

本发明还提供了一种异形复合材料进气道成型模具制备方法，如图1所示，进气道整体阳模由石膏1、泡沫件2、热收缩膜3组成。如图2所示，拼块4、底板5、上盖板6合模状态下，整体阳模中石膏1、泡沫件2和热收缩膜3的分布。图3为制备阳模所用的拼块4，图4为组合式阴模的底板5，图5为组合式阴模的上盖板6，组合式阴模是根据异形复合材料的外型面的三维模型机加工而成。

该方法具体包括：

步骤S1：切割泡沫件，并将其固定在底板的凹槽中放置；

步骤S2：将金属阴模组件合模并用螺钉固定；

步骤S3：按重量配比石膏：水＝100:30～40配制石膏，混合均匀后由上盖板的浇筑口倒入阴模中，充满模具后，固化后脱模；

步骤S4：将热收缩膜包裹石膏表面，并借助热风枪将其平滑贴覆在石膏表面，即得到进气道复合式阳模；

步骤S5：成型进气道时，先在阳模上涂脱模剂或脱模蜡；按产品设计的铺层角度和顺序铺贴预浸料或纤维布，为铺贴方便，可将阳模竖立放置。若为预浸料铺层，则需每铺3～5层预抽一次；若为真空导入，则每层需喷适量喷胶固定。

步骤S6：铺层完成后，按一定顺序制备辅助层(隔离膜、无纺布、真空袋等)；检查***的气密性后，若为预浸料热压工艺，将模具放入热压罐或烘箱固化；若为真空导入工艺，导入树脂后，放入烘箱固化；固化完成后，先去除辅助层，再脱掉复合式阳模，实现产品脱模。复合式阳模去除的步骤为：(1)阳模里层为泡沫件，可轻松破坏取出；(2)用水润湿石膏，并轻击石膏，可将其破坏去除；3)去除热收缩膜，实现脱模。因此，复合材料进气道利用此模具一体成型后，既保证了内腔型面精度，又可实现轻松脱模。

本发明实施例提供了一种异形复合材料进气道成型模具及其制备方法，成型模设计合理、重量轻、价格便宜，在保证复合材料进气道内表面型面精度的前提下，解决了复合材料进气道脱模困难的问题。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的***及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种异形复合材料进气道成型模具，其特征在于，包括：复合式阳模和金属阴模组件；

其中，金属阴模组件包含拼块、上盖板、底板，用于成型复合式阳模，复合式阳模为石膏、泡沫件和热收缩膜的组合模具，用于复合材料进气道的成型。

2.根据权利要求1所述的异形复合材料进气道成型模具，其特征在于，所述石膏、泡沫件和热收缩膜的组合模具是通过金属阴模组件浇筑而成；且石膏、泡沫件和热收缩膜的组合方式为石膏件包裹泡沫件，热收缩膜贴覆在石膏件表面。

3.根据权利要求1所述的异形复合材料进气道成型模具，其特征在于，所述石膏细度为1000～2000目。

4.根据权利要求1或2或3所述的异形复合材料进气道成型模具，其特征在于，所述配制石膏时，石膏与水的重量配比为100:30～60。

5.根据权利要求1所述的异形复合材料进气道成型模具，其特征在于，所述泡沫材料包括PVC聚氯乙烯泡沫、PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、PS聚苯乙烯泡沫、PU聚氨酯泡沫中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的异形复合材料进气道成型模具，其特征在于，所述热收缩膜材料包括PVC聚氯乙烯、PE聚乙烯、PP聚氯乙烯、PET聚对苯二甲酸乙二酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的异形复合材料进气道成型模具，其特征在于，所述石膏厚度≥5mm。

8.根据权利要求1所述的异形复合材料进气道成型模具，其特征在于，上盖板有用于石膏倒入的浇筑口；底板有用于固定泡沫件的凹槽。

9.一种异形复合材料进气道成型模具制备方法，其特征在于，基于权利要求1-8中任意一项所述的异形复合材料进气道成型模具，包括：

步骤S1：切割泡沫件，并将其固定在底板的凹槽中放置；

步骤S2：将金属阴模组件合模并用螺钉固定；

步骤S3：按重量配比石膏：水＝100:30～40配制石膏，混合均匀后由上盖板的浇筑口倒入阴模中，充满模具后，固化后脱模；

步骤S4：将热收缩膜包裹石膏表面，并借助热风枪将其平滑贴覆在石膏表面，即得到进气道复合式阳模；

步骤S5：成型进气道时，先在阳模上涂脱模剂或脱模蜡；按产品设计的铺层角度和顺序铺贴预浸料或纤维布，铺贴过程中将阳模竖立放置；

步骤S6：铺层完成后，按一定顺序制备辅助层；检查***的气密性后，若为预浸料热压工艺，将模具放入热压罐或烘箱固化；若为真空导入工艺，导入树脂后，放入烘箱固化；固化完成后，先去除辅助层，再脱掉复合式阳模，实现产品脱模。

10.根据权利要求9所述的异形复合材料进气道成型模具制备方法，其特征在于，所述步骤S5中按产品设计的铺层角度和顺序铺贴预浸料或纤维布包括：若为预浸料铺层，则需每铺3～5层预抽一次；若为真空导入，则每层需喷适量喷胶固定；

所述步骤S6中复合式阳模去除的步骤为：1)取出阳模中的泡沫件；2)用水润湿石膏，并轻击石膏，将石膏破坏去除；3)去除热收缩膜。

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