CN117067639B - 小圆角复合材料外衬的成型方法及产品 - Google Patents

小圆角复合材料外衬的成型方法及产品 Download PDF

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Abstract

本申请涉及高分子复合材料成型技术领域,本申请公开了一种小圆角复合材料外衬的成型方法及产品,所述方法解决了现有技术无法达到内外圆角曲率半径不同的加工要求,所述方法包括:预成型预浸块;提供凹模并在凹模内成型外衬,在模型腔体内铺设至少一层第一预浸料,至少一层第一预浸料整形后覆盖在内倒角上;在至少一层第一预浸料上铺设预浸块,预浸块的圆尖部与至少一层第一预浸料对应内倒角的位置贴合;在至少一层第一预浸料和预浸块上铺设至少一层第二预浸料,至少一层第二预浸料逐层整形后随形覆盖在预浸块的圆弧面;在凹模上糊制真空袋,通过热压成型方式形成外衬,能够有效保证内圆角和外圆角的曲率半径不同,提高产品的质量。

Description

小圆角复合材料外衬的成型方法及产品
技术领域
本发明一般涉及高分子复合材料成型技术领域,具体涉及一种小圆角复合材料外衬的成型方法及产品。
背景技术
目前航空设备中盒型件的设计具有非常严格的要求,为了保证产品性能,对压板上的盒型件具有严格的要求,现有技术中对于某些盒型件产品的成型过程中通常具有如下要求:盒型件产品的内圆角和外圆角的曲率半径不同,且盒型件产品的最小圆角要求小于2mm。然而,现有技术无法满足上述盒型产品的加工要求。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种小圆角复合材料外衬的成型方法及产品,该成型方法简单,能够有效保证内圆角和外圆角的曲率半径不同,且具有小圆角复合材料外衬的制造需求,同时提高了产品的工艺质量,且工艺简单,有利于提高生产效率。
第一方面,本发明提供一种小圆角复合材料外衬的成型方法,外衬具有安装腔,外衬包括内表面和外表面,内表面用于提供与外部工件配合的安装面,外表面用于提供外形面;内表面设置有第一圆倒角,外表面设置有第二圆倒角,第一圆倒角的曲率半径大于第二圆倒角的曲率半径,所述方法包括:
预成型预浸块,预浸块的截面形状接近三角形,预浸块包括圆尖部和圆弧面,圆弧面与第一圆倒角的形状相匹配且圆弧面的曲率半径与第一圆倒角的曲率半径相等;圆尖部与第二圆倒角的形状相匹配且圆尖部的曲率半径与第二圆倒角的曲率半径相等;
提供凹模并在凹模内成型外衬,凹模包括第一半凹模和第二半凹模,第一半凹模和第二半凹模可拆地组合并限定出模型腔体,模型腔体用于成型外衬,模型腔体具有内倒角,内倒角的形状与第二圆倒角的形状相匹配且内倒角的曲率半径与第二圆倒角的曲率半径相等;其中,在凹模内成型外衬,包括:
在模型腔体内铺设至少一层第一预浸料,至少一层第一预浸料逐层整形后随形覆盖在内倒角上;
在至少一层第一预浸料上铺设预浸块,预浸块的圆尖部与至少一层第一预浸料对应内倒角的位置贴合;
在至少一层第一预浸料和预浸块上铺设至少一层第二预浸料,至少一层第二预浸料逐层整形后随形覆盖在预浸块的圆弧面上;
在凹模上糊制真空袋,通过热压成型方式形成外衬。
作为可选的方案,至少一层第一预浸料逐层整形包括:
第一预浸料进行逐层整形、铺贴、预压,每间隔一定层数的第一预浸料检测曲率半径,继续铺设其余第一预浸料至铺设完成;
至少一层第二预浸料逐层整形包括:
第二预浸料进行逐层整形、铺贴、预压,每间隔一定层数的第二预浸料检测曲率半径,继续铺设其余第二预浸料至铺设完成。
作为可选的方案,外衬包括侧壁以及设置在侧壁两端的第一平壁和第二平壁,侧壁包括平行设置的第一侧平壁和第二侧平壁以及设置在第一侧平壁和第二侧平壁之间的弧形连接壁;
第一平壁、第二平壁、第一侧平壁和第二侧平壁的边缘围绕形成开口。
作为可选的方案,开口与第一平壁和第二平壁之间呈夹角设置;第一侧平壁和第二侧平壁上设置有安装孔;
弧形连接壁的母线与第一平壁和第二平壁之间呈夹角设置;
第一平壁包括与侧壁相接的第一曲线边缘,第二平壁包括与侧壁相接的第二曲线边缘,第一曲线边缘的周长小于第二曲线边缘的周长。
作为可选的方案,第一曲线边缘上设置有第一倒角区,第二曲线边缘上设置有第二倒角区;
预浸块包括第一预浸条和第二预浸条,第一预浸条用于成型第一倒角区上的第一圆倒角和第二圆倒角,第二预浸条用于成型第二倒角区上的第一圆倒角和第二圆倒角。
作为可选的方案,沿第一平壁指向开口中心的第一方向上,部分外表面对应的安装外形宽度逐渐递增,内表面对应的安装腔宽度不变,其中,安装外形宽度为外表面在沿第二方向上的距离,安装腔宽度为内表面在沿第二方向上的距离;
沿第二平壁指向开口中心的第一方向上,部分外表面对应的安装外形宽度不变,内表面对应的安装腔宽度不变。
作为可选的方案,在相邻两第二预浸料之间设置有局部预浸料,多层局部预浸料设置在所述侧壁远离第一平壁位置处,用于形成安装腔宽度不变的安装腔。
作为可选的方案,所述第二预浸料包括用于形成所述第一平壁的第一预浸部和用于形成所述第二平壁的第二预浸部,所述第一预浸部至少覆盖所述第一曲线边缘并延伸至部分侧壁上,所述第二预浸部至少覆盖所述第二曲线边缘并延伸至部分侧壁上;
用于形成所述第一平壁的所述第二预浸部的层数小于用于形成所述第二平壁的所述第二预浸部的层数;
用于形成所述第二平壁的所述第二预浸部自所述第二平壁位置处向所述第一平壁位置处延伸形成所述局部预浸料。
作为可选的方案,第一圆倒角的曲率半径大于等于4mm,第二圆倒角的曲率半径小于等于2mm。
第二方面,本发明提供一种小圆角复合材料外衬,小圆角复合材料是根据第一方面的方法加工成型得到的。
本发明的小圆角复合外衬的成型方法,通过预先成型预浸块,然后通过采用组合模的形式,凹模包括第一半凹模和第二半凹模,第一半凹模和第二半凹模组合形成模型腔体,再在模型腔体内部分别铺设至少一层第一预浸料、预浸块和第二预浸料,最后通过真空热压固化成型得到复合材料外衬;其中,预浸块的设置有利于在铺层过程中增大铺贴面的曲率半径,进而有利于保证复合材料外衬的第一圆倒角的曲率半径大于第二圆倒角的曲率半径;并且,使用组合模,方便脱模,在组合模的模型腔体内部逐层随形铺设预浸料,有利于得到小圆角复合材料外衬,且保证小圆角复合材料外衬的成型质量,操作简单,易于实现。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的一种凹模的结构示意图(内置有复合材料产品);
图2为本发明的一种第一半凹模的结构示意图;
图3为本发明的一种第一半凹模的结构示意图(内置有复合材料产品);
图4为本发明的一种外衬的结构示意图;
图5为图4的俯视图(自上向下的方向);
图6为图4的右视图(自右向左的方向);
图7为本发明的另一种外衬的结构示意图;
图8为本发明的一种预浸块的结构示意图;
图9为本发明的一种基体预浸料的铺层主视示意图;
图10为本发明的一种基体预浸料的铺层侧视示意图;
图11为本发明的一种预浸块的布置示意图;
图12为本发明的另一种基体预浸料的铺层主视示意图;
图13为本发明的一种预浸料的剪裁口的示意图;
图14为本发明的一种复合材料加热外衬的结构示意图;
图15为本发明的一种加热层的***示意图;
图16为本发明的另一种加热层上金属走线的示意图;
图17为本发明的又一种加热层上金属走线的示意图。
图中,
100、凹模;200、外衬;11、第一半凹模;111、固定区;112、成型区;12、第二半凹模;13、模型腔体;14、内倒角;
210、基体;211、内表面;212、外表面;213、第一圆倒角;214、第二圆倒角;
20、预浸块;21、圆尖部;22、圆弧面;23、第一平面;24、第二平面;201、第一预浸条;202、第二预浸条;
220、加热层;221、第一有机绝缘层;222、第二有机绝缘层;223、金属走线;224、剪口;224-1、第一剪口;224-2、第二剪口;225、通孔;
30、侧壁;40、第一平壁;50、第二平壁;60、开口;70、安装腔;80、安装孔;31、第一侧平壁;32、第二侧平壁;33、弧形连接壁;41、第一曲线边缘;51、第二曲线边缘;
300、第一预浸料;310、剪裁口;400、第二预浸料;410、第一预浸部;420、第二预浸部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
基于上述问题,本申请提供一种小圆角复合材料外衬产品的凹模100,如图1-3所示,凹模100包括:
第一半凹模11和第二半凹模12,第一半凹模11和第二半凹模12可拆地组合并限定出模型腔体13,模型腔体13具有开口,用于在模型腔体13内部铺设第一预浸料300、第二预浸料400或预浸块20,第一预浸料300、第二预浸料400或预浸块20各自分别包括高分子材料;
模型腔体13内部具有内倒角,内倒角呈圆角形式,且内倒角的曲率半径小于等于2mm,优选地内倒角的曲率半径为1.5mm。
需要说明的是,本申请的实施例的凹模适用于加工各种高分子复合材料产品,例如但不限于是各种树脂基材料,树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、良好的抗疲劳特性、独特的材料及结构可设计性等优良特性,因而在航空飞行器上获得了日益广泛的应用。
可以理解的是,第一半凹模11和第二半凹模12组合形成模型腔体13,模型腔体13的壁面作为承载铺设第一预浸料300、第二预浸料400或预浸块20的载体,第一预浸料300或第二预浸料400逐层随模型腔体13的壁面形状铺设,经过压实、固化等工艺成型得到复合材料产品;其中,第一预浸料300、第二预浸料400或预浸块20一般包括玻璃纤维布或者碳纤维布,玻璃纤维布或碳纤维布容易随形覆盖在模型腔体13的表面,与模型腔体13表面的贴合度良好;预浸料的胶料包括树脂,树脂受热融化,可以增加复合材料的的粘结强度;本申请的实施例通过第一半凹模和第二半凹模组合形成模型腔体,有利于在可靠加工复合材料产品的同时,有利于方便复合产品材料成型后的脱模,相比于现有技术采用具有一个完成闭合的腔体的凹模,本申请实施例的凹模操作简单,方便脱模。
其中,第一半凹模11和第二半凹模12的形状和尺寸可以完全一致,当然,第一半凹模11和第二半凹模12的形状和尺寸也可以不同,在实际加工中,根据需要加工的部件的结构调整即可,本申请的实施例对此不做限定,本申请的实施例中第一半凹模的结构和第二半凹模的结构设计灵活,能够适用于各种航天设备的部件的加工。
在具体的实施例中,第一半凹模11和第二半凹模12之间还设置有固定结构,第一半凹模11和第二半凹模12各自分别包括固定区111和成型区112,固定区111用于第一半凹模11和第二半凹模12合模后固定,成型区112用于形成模型腔体13;固定结构包括分别开设在第一半凹模11和第二半凹模12的固定区111上的多个螺纹孔和销孔,在第一半凹模11和第二半凹模12闭合后,通过定位销和销孔配合预先定位,然后再通过紧固螺栓和螺纹孔配合固定第一半凹模11和第二半凹模12,脱模时,依次拆卸紧固螺栓和定位销即可。
还可以理解的是,模型腔体13内部具有内倒角14,内倒角呈圆角形式,圆角用于形成复合材料产品外表面212上的第二圆倒角214,且圆角的曲率半径小于等于2mm,有利于使得成型得到的复合材料产品具有符合要求的小圆角。
本申请的实施例的凹模,解决了现有技术在产品的最小圆角小于2mm时,无法满足产品要求,产品质量难以控制的问题;本申请的实施例通过采用组合模的形式,凹模包括第一半凹模和第二半凹模,第一半凹模和第二半凹模组合形成模型腔体,有利于铺设预浸料预浸料形成复合材料产品,同时,方便脱模;并且,模型腔体内部的内倒角处圆角的半径等于1.5mm,相比于现有的阴模圆角半径较小,从而有利于加工得到的复合材料具有较小的外圆角,同时在模型腔体内部铺设预浸料,通过控制铺设预浸料质量要求,方便形成圆角区域不等厚的结构,使得复合材料产品的内外圆角的曲率半径不同,从而到不等厚小圆角复合材料,且保证不等厚小圆角复合材料的成型质量,操作简单,易于实现;其中不等厚指的是内圆角的曲率半径和外圆角的曲率半径不同。
本申请的实施例中的曲线边缘,有利于保证制备得到的复合材料产品外表面呈曲面,曲面结构局域良好的流体力学性能,同时还可以避免复合材料产品上形成应力集中的现象,因此通过本申请的实施例的凹模制备得到的复合材料产品非常适用于航空设备上。
作为可实现的方式,凹模还包括辅助合模组件,辅助合模组件至少包括密封条、真空袋和真空泵,其中真空袋套设在凹模外部,且通过密封条密封,真空袋与真空泵连接,抽取真空,从而对模型腔体13内部的预浸进行压实固化。本实施方式中通过真空预压固化,有利于保证成型产品的质量,使得预浸料上的高分子材料中的挥发成分容易逸出,从而有利于减少制备得到的复合材料产品内部的孔隙率,提高复合材料产品的力学性能。
如图4-6所示,本发明的实施例提供一种小圆角复合材料外衬200,所述外衬200包括基体210,所述基体210具有安装腔,所述基体210包括内表面211和外表面212,所述内表面211用于提供与外部工件配合的安装面,所述外表面212用于提供外形面;所述内表面211设置有第一圆倒角213,所述外表面212设置有第二圆倒角214,所述第一圆倒角213的曲率半径大于所述第二圆倒角214的曲率半径。
在本申请实施例中,所述基体210包括侧壁30以及设置在所述侧壁30两端的第一平壁40和第二平壁50,所述侧壁30包括平行设置的第一侧平壁31和第二侧平壁32以及设置在所述第一侧平壁31和所述第二侧平壁32之间的弧形连接壁33;所述第一平壁40、所述第二平壁50、所述第一侧平壁31和所述第二侧平壁32的边缘围绕形成开口60,所述第一侧平壁31和所述第二侧平壁32上设置有多个安装孔80。
通过侧壁30以及第一平壁40和第二平壁50围绕形成具有开口60的安装腔70,通过安装腔70和安装孔80可以将外衬200固定在工件上。本申请实施例中,所述工件的外形与所述安装腔70的外形相同。所述外衬200上在相邻表面之间同样设置有圆形倒角,所述圆形倒角的尺寸与所述内表面211的第一圆倒角213的尺寸相同。
本申请实施例中,第一圆倒角213的曲率半径大于第二圆倒角214的曲率半径的设置方式,通过第一圆倒角213的小圆角设计满足航空外形需要,通过第二圆倒角214的大圆角设计满足安装需要,使得外衬200与工件更加贴合,提高外衬200与外部工件的配合安装效果,防止外衬200在倒角位置处内部应力集中。
需要说明的是,在现有技术成型技术中,为了保证产品性能,在遇到成型结构的尺寸在遇到一些小圆角的结构,由于航空层压方式导致形成小圆角的方式尤其困难。例如,在热压工序中阴模成型小圆倒角的尺寸更加困难,阳模(凸模)成型的圆倒角尺寸:R≥2mm,阴模(凹模)成型的:R≥2+t mm。
本申请实施例中,在成型外衬200的方式,优先采用凹模100的方式,以形成具有良好外表面212的外衬200,以及方便外衬200的基体210上成型加热层220,本申请中采用的凹模100的方式的可以成型圆倒角的尺寸可以小于2mm。示例性地,第一圆倒角213的曲率半径为4mm、4.5mm、5mm,第二圆倒角214的曲率半径为1mm、1.5mm、2mm。
本申请中所述外衬200具有弧形表面,例如,所述弧形连接壁33的母线与所述第一平壁40和所述第二平壁50之间呈夹角设置;所述夹角可以为0~180°之间的任一角度,例如可以为40°、90°、120°等。
所述弧形连接壁33在靠近所述第一平壁40的第一弧形边缘与靠近所述第二平壁50的第二弧形边缘的周长相等,在沿所述第一平壁40到第二平壁50方向上,所述弧形连接壁33的曲率半径相等。
可选地,所述第一平壁40包括与所述侧壁30相接的第一曲线边缘41,所述第二平壁50包括与所述侧壁30相接的第二曲线边缘51,所述第一曲线边缘41的周长小于所述第二曲线边缘51的周长。本申请实施例中,所述第一平壁40与所述第二平壁50平行,且所述第一平壁40的面积小于所述第二平壁50的面积,所述第一曲线边缘41和所述第二曲线边缘51对应所述侧壁30的两端边缘。通过外衬200围绕形成盒型结构套设在工件上,弧形连接壁33与工件的弧形结构相匹配。
可以理解的是,本申请实施例中,第一圆倒角213可以设置在外衬200的内表面211上相邻面之间的任一夹角位置处,同样地,第二圆倒角214可以设置在外衬200的外表面212上相邻面之间的任一夹角位置处。
可选地,所述第一圆倒角213包括设置在所述第一曲线边缘41上的第一内圆倒角以及设置在所述第二曲线边缘51上的第二内圆倒角;所述第一内圆倒角的曲率半径大于等于4mm,所述第二内圆倒角的曲率半径大于等于4mm;示例性地,第一内圆倒角的曲率半径为4mm、4.5mm、5mm,第二内圆倒角的曲率半径为4mm、4.5mm、5mm。
所述第二圆倒角214包括设置在所述第一曲线边缘41上的第一外圆倒角以及设置在所述第二曲线边缘51上的第二外圆倒角;所述第一外圆倒角的曲率半径小于等于2mm,所述第二外圆倒角的曲率半径小于等于2mm。示例性地,第一外圆倒角的曲率半径可以为1mm、1.5mm、2mm,第二外圆倒角的曲率半径为1mm、1.5mm、2mm。
需要进一步说明的是,本申请中应用的航空结构上具有小圆角(R≤2mm)的外形,而本申请实施例中,为了方便安装,优先改进航空工件的结构,使得航空工件具有较大的圆角(R≥4mm)。本申请实施例中的外衬200结构相应的进行调整,使得外衬200的外形符合小圆角需要,内倒角14更方便与工件进行安装。
另外,本申请实施例中在适用的航空结构可以具有更加复杂的曲线外形表面或者其他尺寸变换的外形表面,在本申请实施例中,通过调整外衬200和工件的安装配合方式,对于工件外形具有一定的曲面或者尺寸变化区域时,为了提高外衬200的安装匹配度,本申请中调整所述外衬200与所述工件的形状,使得外衬200与工件的安装腔70为规则面,通过外衬200的外表面212为需要的外形面,内表面211与所述外形面的形状不匹配,内表面211的形状更规则,克服一些尺寸变化区域导致的安装困难等。可以理解的是,本申请实施例中,待安装的所述工件的形状与所述内表面211的形状相匹配,均为规则形状。
如图7所示,本申请示例了一种外衬200的内表面211在沿第一方向上的宽度尺寸不变且在外表面212在沿第一方向上的宽度存在一定的尺寸变换。本申请实施例中以此尺寸变化作为示例性描述。
本实施例中,在靠近第一平壁40位置处,沿所述第一平壁40指向所述开口60中心的第一方向上,部分所述外表面212对应的安装外形宽度(H1)逐渐递增,所述内表面211对应的安装腔70宽度(W1)不变;在靠近第二平壁50位置处,沿所述第二平壁50指向所述开口60中心的第一方向上,部分所述外表面212对应的安装外形宽度(H2)不变,所述内表面211对应的安装腔70宽度(W2)不变。其中,所述安装外形宽度(H1、H2)为所述外表面212在沿第二方向上的距离,所述安装腔70宽度(W1、W2)为所述内表面211在沿第二方向上的距离。
本申请实施例中还提供了一种小圆角复合材料外衬的成型方法,包括:
S100、预成型预浸块20,如图8所示,所述预浸块20的截面形状接近三角形,所述预浸块20包括圆尖部21和圆弧面22,所述圆弧面22与所述第一圆倒角213的形状相匹配且所述圆弧面22的曲率半径与所述第一圆倒角213的曲率半径相等;所述圆尖部21与所述第二圆倒角214的形状相匹配且所述圆尖部21的曲率半径与所述第二圆倒角214的曲率半径相等。
本申请实施例中,所述预浸块20的材料可以与预浸料的材料相同,所述预浸块20可以通过与其形状相匹配的凹模100成型,或者通过切削方式形成,本申请对此并不限制。
所述预浸块20还包括第一平面23和第二平面24,所述第一平面23与所述第二平面24之间呈夹角设置用于形成所述圆尖部21。所述圆弧面22的两端分别与所述第一平面23和所述第二平面24相接。示例性地,所述圆尖部21与第二圆倒角214相匹配。
本申请实施例中,通过预成型预浸块20的方式,可以避免在成型过程中小圆倒角位置处的塌陷或者架桥等,减小成型过程中的应力集中,提高外衬200的成型质量,本申请中通过预浸块20预成型的方式,方便成型外衬200上的小圆倒角。
S200、提供凹模100并在凹模100内成型外衬,凹模100包括第一半凹模11和第二半凹模12,第一半凹模11和第二半凹模12可拆地组合并限定出模型腔体13,模型腔体13用于成型外衬200,模型腔体13具有内倒角,内倒角的形状与第二圆倒角的形状相匹配且内倒角的曲率半径与第二圆倒角的曲率半径相等;
可以理解的是,在步骤S200中,在凹模100中成型外衬之前,需要在模型腔体13的内壁面上刷脱模剂,有利于复合材料产品成型后方便脱模。
其中,在凹模100内成型外衬200,包括:
S300、在所述模型腔体13内铺设至少一层第一预浸料300,所述至少一层第一预浸料300逐层整形后随形覆盖在所述内倒角14上。
具体地,随形铺设至少一层第一预浸料300,方法包括:所述第一预浸料300进行逐层整形、铺贴、预压,每间隔一定层数的第一预浸料300检测曲率半径,继续铺设其余第一预浸料300至铺设完成。本申请实施例中,通过逐层整形、铺贴、预压以及检测曲率半径的方式,在内倒角14区域保证平整,不出现褶皱,从而避免了在成型复合材料产品过程中出现架桥问题,影响最终成型质量。
具体地,如图9和10所示,先依次铺设两层第一预浸料300,然后通过抽真空预压15min,使得该两层的预浸料实现压实,使用R规检测圆角的曲率半径,圆角的曲率半径达到预定值;再进行铺设预浸块20然后压实,再次使用R规检测圆角的曲率半径大小以及检查圆角处的铺层质量。
其中,一定层数根据实际加工需求和产品质量要求确定,可以是两层、三层或四层等,本申请的实施例对此不做限定;其中,第一预浸料300在逐层整形、铺贴后需要进行预压,预压指的是对每层的预浸料进行压实,保证相邻两层的第一预浸料300之间不会存在鼓包或者架桥等问题,进而有利于改善成型产品的质量;其中圆角处不出现架桥指的是,圆角处的预浸料不会由于堆积而压实形成结块,进一步提高产品的成型质量。示例地,可以通过抽真空的方式进行预压实,保证圆角处压实。
检测曲率半径可以通过R规检测圆角的曲率半径,根据工艺要求,每铺设一定层数的预浸料需要检测圆角的曲率半径是否符合要求,圆角的曲率半径符合要求是指圆角的曲率半径小于等于预定值。
S400、在所述至少一层第一预浸料300上铺设所述预浸块20,所述预浸块20的圆尖部21与所述至少一层第一预浸料300对应内倒角14的位置贴合,所述预浸块20的第一平面23和第二平面24分别与所述第一预浸料300的表面贴合。
可选地,如图11所示,所述预浸块20包括第一预浸条201和第二预浸条202,所述第一预浸条201用于成型第一曲线边缘41上第一倒角区的所述第一圆倒角213和所述第二圆倒角214,所述第二预浸条202用于成型第二曲线边缘51上第二倒角区的所述第一圆倒角213和所述第二圆倒角214;
在至少一层第一预浸料300上铺设预浸块20,方法包括:在同一层所述第一预浸料300上,在对应所述第一曲线边缘41上铺设第一预浸条201以及在对应所述第二曲线边缘51上铺设第二预浸条202,所述第一预浸条201自所述模型腔体13的一侧延伸至另一侧,所述第二预浸条202自所述模型腔体13的一侧延伸至另一侧。
S500、在所述至少一层第一预浸料300和所述预浸块20上铺设至少一层第二预浸料400,所述至少一层第二预浸料400逐层整形后随形覆盖在所述预浸块20的圆弧面22上。
其中,随形铺设至少一层第二预浸料400,方法包括:第二预浸料400进行逐层整形、铺贴、预压,每间隔一定层数的第二预浸料400检测曲率半径,继续铺设其余第二预浸料400至铺设完成。
第二预浸料400的铺设方式可以参考第一预浸料300的铺设方式,本申请在此不再赘述。
本申请实施例中,所述第一预浸料300和第二预浸料400可以为连续预浸料,还可以为非连续预浸料,本申请对此并不限制。另外,本申请实施例中所述第一预浸料300和所述第二预浸料400的层数,所述第一预浸料300和所述第二预浸料400尽可能薄,所述第一预浸料300可以为一层或两层,所述预浸块20尽可能靠近所述外衬200的外表面212;所述第二预浸料400根据所述外衬200的厚度确定,例如,所述第二预浸料400可以超过10层。
需要说明的是,本申请实施例中,在垂直于所述开口60所在平面方向的截面上,所述第一预浸料300在对应第一曲线边缘41的位置处为连续设置以方便第一预浸条201的放置、整形,同样地,所述第一预浸料300在对应第二曲线边缘51的位置处为连续设置以方便第二预浸条202的放置、整形。即,所述第一预浸料300自对应所述第一平壁40的位置经过所述第一曲线边缘41延伸至所述侧壁30上,所述第一预浸料300自对应所述第二平壁50的位置经过所述第二曲线边缘51延伸至所述侧壁30上。有利于避免影响圆角的曲率半径,提高圆倒角位置处的成型质量。
如图12所示,对应于安装外形宽度(H1)变化的方式,本申请实施例中,在相邻两所述第二预浸料400之间设置有局部预浸料,多层所述局部预浸料设置在所述侧壁30远离所述第一平壁40位置处,用于形成所述安装腔70宽度不变的所述安装腔70。
在一个实施例中,所述第二预浸料400通过拼接形成,所述第二预浸料400的拼接位置位于所述第一侧平壁31或所述第二侧平壁32位置处;例如,所述第二预浸料包括用于形成所述第一平壁40的第一预浸部410和用于形成所述第二平壁50的第二预浸部420,所述第一预浸部410至少覆盖所述第一曲线边缘41并延伸至部分侧壁30上,所述第二预浸部420至少覆盖所述第二曲线边缘51并延伸至部分侧壁30上。
在本实施例中,用于形成所述第一平壁40的所述第一预浸部410的层数小于用于形成所述第二平壁50的所述第二预浸部420的层数;用于形成所述第二平壁50的所述第二预浸部420自所述第二平壁50位置处向所述第一平壁40位置处延伸形成所述局部预浸料。
在平行于所述开口60方向上,所述第二预浸料400具有一定的长度,在本申请实施例中,所述第一预浸部410在平行于所述开口60方向上至少覆盖所述第一平壁40并向两侧的侧壁30延伸,所述第二预浸部420在平行于所述开口60方向上至少覆盖所述第二平壁50并向两侧的侧壁30延伸。
本申请实施例中,所述第二预浸部420的层数大于所述第一预浸部410的层数,第二预浸部420延伸至相邻两第一预浸部410之间以形成所述局部预浸部,为了形成H1的变化,在沿从外表面212到内表面211方向上,所述第二预浸部420的长度逐渐增加,第二预浸部420的端部到第一平壁40的距离逐渐减小。
可以理解的是,第二预浸部420可以部分层数延伸至第一预浸部410之间,可以全部层数延伸至第一预浸部410之间,根据需要进行设置,本申请对此并不限制。通过第二预浸部420延伸的方式,可以提高外衬200的成型质量。
在本申请实施例中,在靠近所述外衬200的内表面211的部分层数的第一预浸部410和第二预浸部420可以为连续设置,本申请对此并不限制,在不同实施例中,根据外衬200的形状可以对各个预浸料进行剪裁以实现更好的贴合。
另外,本申请中第一预浸料300和第二预浸料400可以是相同的材料,每层第一预浸料300和每层第二预浸料400每层可以是一张布,两张布或者还可以是两种以上的不同的布,本申请的实施例对此不做限定,具体根据实际的操作工艺确定,只要能够保证每层的预浸料平整铺贴在模型腔体13的内壁面上即可。
如图13所示,第一预浸料300和第二预浸料400上还可以预设有至少一个剪裁口310,剪裁口310的开设有利于预浸料铺层过程中,在内倒角14区域保证平整,不出现褶皱,从而避免了在成型复合材料产品过程中出现架桥问题,影响最终成型质量。其中,剪裁口310可以是一个、两个或两个以上,位于同一层的预浸料上的多个剪裁口310分布在不同位置,且多个剪裁口310可以分布在预浸料的同一侧,也可以分布在预浸料的不同侧,本申请的实施例对此不做具体限定。
铺设每层第一预浸料300和第二预浸料400的过程中,尽可能保证第一预浸料300和第二预浸料400上的剪裁口310位置位于第一平壁40、第二平壁50,第一侧平壁31或者第二侧平壁32上,剪裁口310不能放置在内倒角区域或者弧形连接壁33上,有利于避免影响圆角的曲率半径,同时保证圆角处的加工质量;并且相邻两层的预浸料的剪裁口310位置交错设置,有利于保证复合材料各处的厚度均匀,且结构强度一致,从而提高复合产品的成型质量。
并且,每层第一预浸料300和第二预浸料400在剪裁口310的两侧形成第一延展区和第二延展区,将第一延展区和第二延展区在模型腔体13的内壁面除内倒角的区域进行搭接,以使第一预浸料300和第二预浸料400与模型腔体13,以及相邻两层预浸料之间平整贴合。
本实施例的剪裁口310有利于保证圆角区域不产生褶皱,保证平整,在铺层过程中,通过调整第一延展区和第二延展区可以用于拉平第一预浸料300和第二预浸料400,保证各区域贴合,并且在各区域平整贴合后,第一延展区和第二延展区相互搭接,有利于成型后的复合材料产品的质量。
S600、在凹模100上糊制真空袋,通过热压成型方式形成外衬200。
可以理解的是,将凹模和预制品共同放置于热压罐中进行热压固化,在热压固化过程中,第一预浸料和预浸块上的高分子材料融化粘合在一起,得到复合材料外衬产品。
具体地,在凹模100上依次铺敷或放置吸胶布、隔离膜、透气毡、真空袋和导气工装外,并将真空袋和模型腔体封装并与导气工装连通;在外真空袋连接第一真空泵,使外真空袋紧紧地贴实在导气工装上;在内真空袋连接第二真空泵,使内真空袋在压力差的作用下产生膨胀,实现压实。
需要说明的是,在外真空袋连接第一真空泵后,通过第一真空泵将外真空袋抽至所受的压力为0.09Mpa~0.1MPa,此时外真空袋在大气压力的作用下紧紧地贴实在导气工装上。
在内真空袋连接第二真空泵后,通过第二真空泵将内真空袋抽至所受的压力为0.06MPa~0.09MPa,此时内真空袋在压力差的作用下产生膨胀,从而使铺贴的预浸料处于真空条件下但是同时不承受任何压实的作用力。
本实施例中,双真空袋压成型方法就是在预浸料上封两层真空袋,一个内真空袋和一个外真空袋,两层真空袋之间放置一导气工装,并且两层真空袋经由两个真空开关分别连接两个独立的真空泵。在预浸料处于预固化阶段时,将排除孔隙和压实预浸料分两步来进行,首先使预浸料铺层暴露在真空中但同时并不承受任何压实的作用力,促使预浸料毛坯中的孔隙和树脂中的挥发分能够很容易地逸出,最后再在预浸料的固化阶段进行压实预浸料,从而使材料内部孔隙率降低,力学性能得到提高。
另外,导气工装可根据使用凹模的不同,进行替代更换,要求其刚度必须达到可承受一个大气压的程度。
本申请的实施例解决了传统的单真空袋压工艺在铺贴中预压实操作和固化时抽真空虽然可以抽走大部分的空气,但是由于预浸料或者吸胶布通常具有一定粘性,会局部粘结在一起,而且真空对铺贴的预浸料存在一个压实作用,在一定程度上封闭了孔隙排出的通道,并且使预浸料内部孔隙和外部的压力梯度降低,减小了孔隙运动的驱动力,因此预浸料中的部分孔隙难以排出而滞留在树脂基复合材料中,构成缺陷的问题。本申请的实施例通过双真空袋的设置,有利于提高产品的成型质量。
下面以一示例来说明本申请实施例提供的复合材料加工方法,具体如下:
铺层前,首先完成凹模的装配,并于贴模面刷涂脱模剂,铺层时,预浸料上预先剪裁口310,在铺层时剪裁口310处的第一延展区和第二延展区须搭接,为了保证产品安装尺寸,剪裁口310应尽量均匀分布产品的平面避免集中于圆角处搭接。如图10和11所示,铺层时首先完成产品两层第一预浸料300的整布的铺覆,后进行真空预抽15min,后进行短切纤维的堆叠,此时应严格控制短切纤维的堆积量,保证R角达到4mm后停止堆叠,完成短切纤维的堆叠后进行一层第二预浸料整布的铺覆,后进行R角大小及R角质量的检查,避免R角过大或架桥,检测合格后两层的第二预浸料的铺贴,铺贴完成后进行真空预抽前的检测,注意检查R角处大小及R角质量,后进行真空预抽,预抽时为了保证R角处压实,需注意R角处真空袋的堆积,完成此次预抽后继续逐层第二预浸料的铺贴,每3层进行一次真空预抽,预抽前需注意检查R角处大小及R角质量及真空袋的堆积,保证R角大小不大于4mm。
如图14所示,本发明提供一种小圆角复合材料外衬产品,是通过第一方面的加工方法制备得到的。由此可知,由此,该小圆角复合材料外衬产品具备前面所述的加工方法所具备的全部特征以及优点,在此不再赘述。
示例性地,本申请实施例中还提供了一种外衬的应用方式,包括一种复合材料加热外衬200,如图14所示,所述外衬200包括:
基体210,所述基体210为高分子材料;
设置在所述基体210上的加热层220,所述加热层220包括金属走线223以及设置在所述金属走线223两侧的第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222,所述第一有机绝缘层221设置所述外表面212上,所述第二有机绝缘层222设置在与所述基体210贴合的一侧;所述加热层220与所述基体210通过在凹模100上铺设材料并通过热压方式一体式成型。
如图15所示,本申请实施例中所述的基体210与加热层220通过热压方式一体式成型,是指用于成型加热层220和基体210的材料在凹模100内随形铺设并通过真空热压方式形成为整体。
本申请实施例中,金属走线223选择导电良好的材料,金属走线223的材料可以为镍铬合金、铁铬铝合金、不锈钢、铜、铝等。金属走线223也可以为金属带等。
第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222选择绝缘性良好的有机高分子材料,以将金属走线223封在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222之间,实现金属走线223的封装,提高加热层220的绝缘性。示例性的,第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222选用聚酰亚胺膜(PI薄膜),聚酰亚胺膜是一种高性能、高温、高强度的聚合物材料,其具有优异的热稳定性、化学稳定性、耐磨性、抗氧化性、抗辐射性、电气绝缘性、耐高温性等特点。
所述基体210可以为各种树脂基纤维复合材料,树脂基纤维复合材料具有高比强度、高比模量、良好的抗疲劳特性、独特的材料及结构可设计性等优良特性,因而在航空飞行器上获得了日益广泛的应用。示例性地,所述基体210可以为浸润树脂玻璃纤维复合材料或浸润树脂碳纤维复合材料。本申请实施例中,所述基体210为非导电材料,聚酰亚胺膜相对于基体210材料具有更优的电气绝缘性。
本申请中基体210与加热层220之间通过热压一体式成型,可以增加高分子基体210与加热层220的之间的粘结度和强度,防止加热层220与基体210之间分层。外衬200采用适用于航空应用的树脂基纤维复合材料,提高工件的强度。
本申请实施例中,所述加热层220设置在所述侧壁30上,所述金属走线223至少覆盖所述弧形连接壁33。在本申请实施例中并不限制所述加热层220的位置,所述加热层220可以设置在整个侧壁30上,可以仅覆盖在所述弧形连接壁33上,还可以自所述弧形连接壁33上延伸至所述第一侧平壁31或第二侧平壁32的位置处,本申请实施例中,所述第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222至少覆盖所述金属走线223所在区域,并可以由所在区域向两侧延伸,以提高绝缘效果,本申请实施例中,所述第一有机绝缘层221和所述第二有机绝缘层222可以延伸至所述第一侧平壁31或所述第二侧平壁32上,本申请实施例中并不限制。
结合本申请中在内表面上第一圆倒角213以及在外表面上的第二圆倒角214使得弧形连接壁33与工件的弧形表面更易贴合,提高加热层220的布置效果。
待设置加热功能的航空结构上具有小圆角(R≤2mm)的外形,而本申请实施例中,为了方便加热层220的设置,改进了航空工件的结构,使得航空工件具有较大的圆角(R≥4mm)。本申请实施例中的外衬200结构相应的进行调整,使得外衬200的外形符合小圆角需要,内倒角14更方便与工件进行安装。
基于相同的构思,本发明提供了一种复合材料加热外衬200的成型方法,可选地,用于成型如以上任一所述的复合材料加热外衬200,所述方法包括:以上所述S100-S500。
其中,在凹模100内成型外衬200,在S300之前,所述方法还包括:
S30、在所述凹模内铺设用于成型所述加热层220的材料,包括:在所述模型腔体13内依次随形铺设第一有机绝缘层221、金属走线223、第二有机绝缘层222。
考虑到两侧的聚酰亚胺膜浇薄且光滑不透气,整张薄膜在模腔内铺设容易出现褶皱,另外薄膜与成型基体210的预浸料粘结性差,产品内部容易存在气泡、且粘结强度低,容易出现分层等问题,产品的报废率高。
本申请实施例中,S30中在所述凹模内铺设用于成型所述加热层220的材料之前,如图16所示,所述方法还包括:
S031、在所述第一有机绝缘层221和所述第二有机绝缘层222上在对应所述弧形连接壁33的位置处分别预设剪口224和通孔225,所述通孔225贯穿所述第一有机绝缘层221和所述第二有机绝缘层222,所述剪口224至少经过所述弧形连接壁33的中心母线,所述通孔225贯穿所述第一有机绝缘层221或所述第二有机绝缘层222;以及
S032、预设金属走线223,所述金属走线223按照所述第一有机绝缘层221和所述第二有机绝缘层222上所述剪口224和所述通孔225的位置,形成避让所述剪口224和所述通孔225的折线状走线。
本申请实施例中有机绝缘层可以采用PI薄膜,在热压成型中不进行材料形态的转变,因此,第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222在模型腔体13内的铺设质量直接关系到外衬200外形的成型质量,为了避免PI薄膜在铺设到弧形结构的位置处出现褶皱,本申请实施例中在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222在铺设之前对PI薄膜进行预处理。
本申请中通过在预设位置处开设剪口224,可以避免第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222出现褶皱,使铺设面良好;且基体210和加热层220在热压一体成型的过程中,基体210内的胶料熔融并透过第一有机绝缘层221上的剪口224,增加基体210与加热层220的粘度,提高电加热复合材料结构的强度。
可以理解的是,本领域的技术人员可以根据实际需求设置凹模型腔的曲面形状,通过改变凹模曲面的形状和尺寸,即可对应调整第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222上剪口224的位置、长度和变化趋势,也可以调整最终成型的电加热复合材料结构最终成型的形状和尺寸。
本申请实施例中,在所述第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222铺设在所述模型腔体13后,所述剪口224的位置可以平行于所述第一平壁40和第二平壁50的方向设置,所述剪口224位于所述弧形连接壁33的区域,所述剪口224自所述第一侧平壁31指向第二侧平壁32的方向。本申请中剪口224与第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222的至少一侧边缘均设置有保留区(即剪口224分别与第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222的一侧边缘保持一定的距离),避免剪口224将第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222剪断。
金属走线223在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222之间的走线位置避开对应的剪口224,避免金属走线223从剪口224位置穿出对应的第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222。
在一些实施方式中,所述金属走线223呈连续折线状,所述金属走线223至少包括平行设置的两直线段,所述剪口224位于相邻两直线段之间,所述直线段的位置根据预设的所述剪口224的位置确定。
具体的,如图4和图9所示,金属走线223包括多根金属走线223,多根金属走线223呈S形折线状,第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222的剪口224开设在金属走线223相互平行的两直线段之间,避免金属走线223在剪口224处与外部材料接触。
示例性的,如图16所示,两跟金属走线223呈S形折线状,先根据多个剪口224的位置设计剪口224处的金属走线223位置,再设计其他位置的金属走线223位置,最终完成金属走线223的布局,即根据多个剪口224位置,在对应剪口224的两侧分别布设平行设置的两竖直直线段金属走线223,调整两直线段金属走线223的间距在对应剪口224的预设范围内,并设置包围剪口224的横向直线段金属走线223,将两竖直直线段金属走线223和横向直线段金属走线223设置为一根金属走线223,接着再设计其他位置的金属走线223位置。可以理解的是,各个相邻的两竖直直线段金属走线223之间的距离不一定相等,在剪口224的预设范围内即可。
在一些实施方式中,如图17所示,所述第一有机绝缘层221上预设有多个第一剪口224-1,所述第二有机绝缘层222上预设有多个第二剪口224-2。所述第一有机绝缘层221与所述第二有机绝缘层222在对应位置处的所述第一剪口224-1与所述第二剪口224-2在同一平面上的投影位置不同重合。
本申请实施例中通过在不同有机绝缘层上设置有不同位置的剪口224,可以在保证贴合平整度的基础上,减小剪口224的数量;避免剪口224位置重合,可以防止在剪口224重合位置处由于胶料在垂直于表面方向上的两层之间流动导致剪口224位置偏移等情况,影响加热层220的成型质量。
在一些实施例中,如图14所示,在基体210和加热层220热压之前,先在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222上开设贯穿二者的多个通孔225,防止第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222产生气泡,解决气泡难以排出的问题;热压过程中,基体210内的胶料在加热熔融状态下可以透过第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222上的通孔225,进一步增加基体210和加热层220的粘结度,使加热层220在铺设到基体210上后不会窜位,提高电加热复合材料结构的粘结强度。本申请实施例中,所述通孔225在第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222上的位置重合,所述通孔225同时贯穿所述第一有机绝缘层221和第二有机绝缘层222。
胶料在热压过程中加热呈熔融状态,熔融状态的胶料能从基体210内向第一有机绝缘层221的一侧流动,并填充第一有机绝缘层221的通孔225,增加基体210与加热层220的粘结度,提高电加热复合材料结构的强度,且通孔225被胶料填充。
可以理解的是,本申请实施例中S300是铺设在所述第二有机绝缘层222上,其中S300-S500的具体操作,本申请在此不再赘述。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种小圆角复合材料外衬的成型方法,其特征在于,所述外衬具有安装腔,所述外衬包括内表面和外表面,所述内表面用于提供与外部工件配合的安装面,所述外表面用于提供外形面;所述内表面设置有第一圆倒角,所述外表面设置有第二圆倒角,所述外衬包括侧壁以及设置在所述侧壁两端的第一平壁和第二平壁,所述侧壁包括平行设置的第一侧平壁和第二侧平壁以及设置在所述第一侧平壁和所述第二侧平壁之间的弧形连接壁,所述第一平壁、所述第二平壁、所述第一侧平壁和所述第二侧平壁的边缘围绕形成开口,所述第一平壁包括与所述侧壁相接的第一曲线边缘,所述第二平壁包括与所述侧壁相接的第二曲线边缘,所述第一曲线边缘的周长小于所述第二曲线边缘的周长;所述第一圆倒角包括设置在所述第一曲线边缘上的第一内圆倒角以及设置在所述第二曲线边缘上的第二内圆倒角,所述第二圆倒角包括设置在所述第一曲线边缘上的第一外圆倒角以及设置在所述第二曲线边缘上的第二外圆倒角;所述第一圆倒角的曲率半径大于所述第二圆倒角的曲率半径,所述方法包括:
预成型预浸块,所述预浸块的截面形状接近三角形,所述预浸块包括圆尖部和圆弧面,所述圆弧面与所述第一圆倒角的形状相匹配且所述圆弧面的曲率半径与所述第一圆倒角的曲率半径相等;所述圆尖部与所述第二圆倒角的形状相匹配且所述圆尖部的曲率半径与所述第二圆倒角的曲率半径相等;
提供凹模并在所述凹模内成型所述外衬,所述凹模包括第一半凹模和第二半凹模,所述第一半凹模和所述第二半凹模可拆地组合并限定出模型腔体,所述模型腔体用于成型所述外衬,所述模型腔体具有内倒角,所述内倒角的形状与所述第二圆倒角的形状相匹配且所述内倒角的曲率半径与所述第二圆倒角的曲率半径相等;其中,在所述凹模内成型所述外衬,包括:
在所述模型腔体内铺设至少一层第一预浸料,所述至少一层第一预浸料逐层整形后随形覆盖在所述内倒角上;
在所述至少一层第一预浸料上铺设所述预浸块,所述预浸块的圆尖部与所述至少一层第一预浸料对应内倒角的位置贴合;
在所述至少一层第一预浸料和所述预浸块上铺设至少一层第二预浸料,所述至少一层第二预浸料逐层整形后随形覆盖在所述预浸块的圆弧面上;
在所述凹模上糊制真空袋,通过热压成型方式形成所述外衬。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一层第一预浸料逐层整形包括:
所述第一预浸料进行逐层整形、铺贴、预压,每间隔一定层数的第一预浸料检测曲率半径,继续铺设其余第一预浸料至铺设完成;
所述至少一层第二预浸料逐层整形包括:
第二预浸料进行逐层整形、铺贴、预压,每间隔一定层数的第二预浸料检测曲率半径,继续铺设其余第二预浸料至铺设完成。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述开口与所述第一平壁和所述第二平壁之间呈夹角设置;所述第一侧平壁和所述第二侧平壁上设置有安装孔;
所述弧形连接壁的母线与所述第一平壁和所述第二平壁之间呈夹角设置。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一曲线边缘上设置有第一倒角区,所述第二曲线边缘上设置有第二倒角区;
所述预浸块包括第一预浸条和第二预浸条,所述第一预浸条用于成型所述第一倒角区上的所述第一圆倒角和所述第二圆倒角,所述第二预浸条用于成型所述第二倒角区上的所述第一圆倒角和所述第二圆倒角。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,沿所述第一平壁指向所述开口中心的第一方向上,部分所述外表面对应的安装外形宽度逐渐递增,所述内表面对应的安装腔宽度不变,其中,所述安装外形宽度为所述外表面在沿第二方向上的距离,所述安装腔宽度为所述内表面在沿第二方向上的距离,所述第二方向与所述第一方向垂直;
沿所述第二平壁指向所述开口中心的第一方向上,部分所述外表面对应的安装外形宽度不变,所述内表面对应的安装腔宽度不变。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在相邻两所述第二预浸料之间设置有局部预浸料,多层所述局部预浸料设置在所述侧壁远离所述第一平壁位置处,用于形成所述安装腔宽度不变的所述安装腔。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第二预浸料包括用于形成所述第一平壁的第一预浸部和用于形成所述第二平壁的第二预浸部,所述第一预浸部至少覆盖所述第一曲线边缘并延伸至部分侧壁上,所述第二预浸部至少覆盖所述第二曲线边缘并延伸至部分侧壁上;
用于形成所述第一平壁的所述第二预浸部的层数小于用于形成所述第二平壁的所述第二预浸部的层数;
用于形成所述第二平壁的所述第二预浸部自所述第二平壁位置处向所述第一平壁位置处延伸形成所述局部预浸料。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一圆倒角的曲率半径大于等于4mm,所述第二圆倒角的曲率半径小于等于2mm。
9.一种小圆角复合材料外衬,其特征在于,所述小圆角复合材料外衬是根据权利要求1-8任一项所述的方法加工成型得到的。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117068378B (zh) * 2023-09-22 2024-01-02 哈尔滨远驰航空装备有限公司 一种复合材料加热外衬及其成型方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB845138A (en) * 1957-02-20 1960-08-17 Konink Nl Vliegtuigenfabriek F Method for the manufacture of an aircraft part, and aircraft part made according to this method
US6743504B1 (en) * 2001-03-01 2004-06-01 Rohr, Inc. Co-cured composite structures and method of making them
JP2007015351A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Kawasaki Heavy Ind Ltd 積層複合材の矯正治具、矯正方法、および成形品
DE102008063410A1 (de) * 2008-12-31 2010-07-22 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Halbzeuges, Verfahren zur Herstellung eines Bauteils sowie Bauteil mit einer Heizschicht
CN101970215A (zh) * 2008-03-12 2011-02-09 空中客车营运有限公司 用于制造一体成型的纤维复合部件的方法
CN104162997A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 波音公司 复合结构及方法
CN104924633A (zh) * 2015-04-30 2015-09-23 西北工业大学 一种用于成形槽形件的模具型面的设计方法
JP2015229304A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 富士重工業株式会社 成形治具及び成形方法
CN105799912A (zh) * 2015-01-15 2016-07-27 波音公司 层压复合材料机翼结构
CN112123515A (zh) * 2020-09-07 2020-12-25 中国航发北京航空材料研究院 一种陶瓷基复合材料开口壳体一体成型方法与模具
DE102020203523A1 (de) * 2020-03-19 2021-09-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch lokales Thermoumformen
CN115503260A (zh) * 2022-08-17 2022-12-23 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种芯材填充方法
CN115924085A (zh) * 2022-12-29 2023-04-07 武汉航空仪表有限责任公司 一种用于防除冰***的加热组件及成型方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2970432B1 (fr) * 2011-01-19 2013-02-08 Skf Aerospace France Ferrure multi-branche en materiau composite et procede de fabrication d'une telle ferrure multi-branche

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB845138A (en) * 1957-02-20 1960-08-17 Konink Nl Vliegtuigenfabriek F Method for the manufacture of an aircraft part, and aircraft part made according to this method
US6743504B1 (en) * 2001-03-01 2004-06-01 Rohr, Inc. Co-cured composite structures and method of making them
JP2007015351A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Kawasaki Heavy Ind Ltd 積層複合材の矯正治具、矯正方法、および成形品
CN101970215A (zh) * 2008-03-12 2011-02-09 空中客车营运有限公司 用于制造一体成型的纤维复合部件的方法
DE102008063410A1 (de) * 2008-12-31 2010-07-22 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteil-Halbzeuges, Verfahren zur Herstellung eines Bauteils sowie Bauteil mit einer Heizschicht
CN104162997A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 波音公司 复合结构及方法
JP2015229304A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 富士重工業株式会社 成形治具及び成形方法
CN105799912A (zh) * 2015-01-15 2016-07-27 波音公司 层压复合材料机翼结构
CN104924633A (zh) * 2015-04-30 2015-09-23 西北工业大学 一种用于成形槽形件的模具型面的设计方法
DE102020203523A1 (de) * 2020-03-19 2021-09-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch lokales Thermoumformen
CN112123515A (zh) * 2020-09-07 2020-12-25 中国航发北京航空材料研究院 一种陶瓷基复合材料开口壳体一体成型方法与模具
CN115503260A (zh) * 2022-08-17 2022-12-23 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种芯材填充方法
CN115924085A (zh) * 2022-12-29 2023-04-07 武汉航空仪表有限责任公司 一种用于防除冰***的加热组件及成型方法

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