一种简易复合材料网格制件成型方法技术

本发明专利技术是一种简易复合材料网格制件成型方法，所成型结构为薄壁结构，采用简易圆筒模具成型，所述成型方法包括如下步骤：（1）模具安装定位；（2）网格缠绕；（3）薄膜缠绕；（4）固化；（5）脱模。本发明专利技术成型方法模具设计简单，脱模方式简单、缠绕设备要求低，制件表观较好，可用于批量生产，生产效率高、成本低。

A simple method for forming composite mesh products

The present invention is a simple forming method for composite mesh parts. The forming structure is thin-walled structure and is formed by a simple cylinder mold. The forming method comprises the following steps: (1) mold installation and positioning; (2) mesh winding; (3) film winding; (4) curing; (5) demoulding. The molding method of the invention has the advantages of simple mold design, simple demoulding method, low requirement of winding equipment, good appearance of the parts, and can be used for mass production with high production efficiency and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种简易复合材料网格制件成型方法
本专利技术属于复合材料工艺制造领域，具体的说是一种简易复合材料网格制件成型方法。
技术介绍
复合材料格栅结构具有极高的比强度与比刚度性能，且结构稳定性突出。与传统的金属结构制品相比，复合材料格栅结构可设计性更强，通过参数进行优化更容易实现轻质、高强，常用的复合材料网格结构通常是圆筒或圆锥壳形式，应用于火箭整流罩、级间段，飞机机身，导弹筒体等，大都采用网格筋、蒙皮共固化或共胶结的方式成型。国内关于网格格栅结构方面的研究，大都偏向于仿真分析、试验研究等，对如何以简易的方法成型网格制件鲜有报道，例如，国内研究院校较为典型的哈尔滨工艺大学关于金子塔点阵圆柱壳、四面体复合材料点阵夹芯板等的研究，采用预浸料铺贴、热压固化，而类似的北京大学《一种金字塔型复合材料三维点阵夹芯结构的制备方法》分段制作，再组装，偏于实际生产，应用价值较大。大部分关于网格制件的研究、制造，结构较为复杂，几乎都选择了预浸料作为主材料，配合较为复杂的网格模具，采用较为昂贵的热压/热膨胀固化成型，辅以高精度的CNC加工，最终制件缺陷少、尺寸精度高。但由于设计难度高，原材料成本高昂，模具、加工、成型过程投入大。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种简易、低成本的纤维复合材料圆柱网格薄壁制件的成型方法。为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术是一种简易复合材料网格制件成型方法，所成型结构为薄壁结构，采用简易圆筒模具成型，所述成型方法包括如下步骤：（1）模具安装定位：将模具安装在缠绕机上，并定位；；（2）网格缠绕：按照网格制件尺寸设计线型并上机调试，确保筒身段稳定网格缠绕，采用湿法缠绕，缠绕机按照设计线型缠绕，调整、控制工作现场温湿度，缠绕完成后，切断封头纤维；（3）薄膜缠绕：手动或利用简易薄膜缠绕工装，在模具筒身缠绕薄膜；（4）固化：按照制件的固化制度旋转固化；（5）脱模：拆除制件表面的薄膜，沿切割槽线切割制件，将封头部分的残余制件脱出，然后再利用脱管机或其他设备/工具脱出制件。本专利技术的进一步改进在于：所述简易圆筒模具筒身无开槽，两端封头为球形或椭圆形，筒身与封头交界线处设计切割槽。本专利技术的进一步改进在于：所述薄膜的耐温温度高于制件的最高成型温度，薄膜的宽度为10mm-100mm、厚度为20um-100um。本专利技术的进一步改进在于：所述薄膜为PE或PET或PA。本专利技术的进一步改进在于：所述步骤（4）的固化制度为旋转固化的升温速率为0-3℃/min，旋转速度为1r/min-30r/min。本专利技术的进一步改进在于：所述湿法缠绕所用纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种混杂。本专利技术的有益效果是：（1）模具设计简单，无需考虑开槽及复杂的脱模形式；（2）脱模方式简单、快捷；（3）缠绕设备要求简单，无需高精度设备；（4）无需采用高昂的热压罐固化，制件表观较好；（5）可用于批量生产，生产效率高、成本低。本专利技术成型方法模具设计简单，脱模方式简单、缠绕设备要求低，制件表观较好，可用于批量生产，生产效率高、成本低。附图说明图1是本专利技术网格结构制件图。图2是本专利技术实施例一网格结构单元图。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。实施例一以附图1网格结构单元为例，假定成型网格结构制品内径为138mm，长600mm，筋条厚2mm，网格结构单元如图2所示，缠绕角为30°。模具长1m，直径138mm，两端带封头，可实现30°测地线缠绕，模具筒身无开槽，封头与筒身交界处有约宽2mm、深2mm的环向切割槽。具体的成型方法包括以下步骤：（1）模具准备：用抹布蘸取丙酮擦拭干净模具表面，去除模具表面油污、杂质，待丙酮挥发干净后，在模具表面均匀涂抹2遍脱模剂，模具晾干30min后将模具安装在缠绕机上；（2）物料准备：将纤维放置在烘箱中，80℃保温4h，烘干纤维；（3）配制树脂：按照树脂的配比配制约1Kg树脂，重复搅拌后待用；（4）网格湿法缠绕：将树脂倒入缠绕机胶槽中，按照铺层顺序开始缠绕。螺旋缠绕线型按照网格缠绕设计，封头及筒身都按照测地线稳定缠绕，环向缠绕先定位，后缠绕，完成所有设计铺层的缠绕后，在切割槽位置环向缠绕约2~10层的纤维，然后将封头上的纤维切割清除；（5）采用宽100mm、厚0.05mm的聚酯薄膜PET，从模具一端环向缠绕至模具另一端，最后用压敏胶带固定；（6）将模具放入烘箱，连接旋转装置，旋转固化，固化制度为：100℃/2h+120℃/6h，即先在100℃下固化2小时，再在120℃下固化6小时，旋转固化的升温速率为2℃/min，转速为6r/min，固化完成后关闭烘箱，制件随炉冷却；（7）脱模：待烘箱温度冷却至70℃以下时，打开烘箱，清除制件表面的聚酯薄膜，将制件移除烘箱，用切割机沿模具两端的切割槽切断封头部分的残余部分制件，最后用脱管机将制件脱出；（8）加工：采用简易加工工装，清除制件网格边缘的树脂碎屑，按照设计尺寸切割、打磨即可。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简易复合材料网格制件成型方法，所成型结构为薄壁结构，采用简易圆筒模具成型，其特征在于：所述成型方法包括如下步骤：（1）模具安装定位：将模具安装在缠绕机上，并定位；（2）网格缠绕：按照网格制件尺寸设计线型并上机调试，采用湿法缠绕，缠绕机按照设计线型缠绕，调整、控制工作现场温湿度，缠绕完成后，切断封头纤维；（3）薄膜缠绕：手动或利用简易薄膜缠绕工装，在模具筒身缠绕薄膜；（4）固化：按照制件的固化制度旋转固化；（5）脱模：拆除制件表面的薄膜，沿切割槽线切割制件，将封头部分的残余制件脱出，然后再脱出制件。

【技术特征摘要】
1.一种简易复合材料网格制件成型方法，所成型结构为薄壁结构，采用简易圆筒模具成型，其特征在于：所述成型方法包括如下步骤：（1）模具安装定位：将模具安装在缠绕机上，并定位；（2）网格缠绕：按照网格制件尺寸设计线型并上机调试，采用湿法缠绕，缠绕机按照设计线型缠绕，调整、控制工作现场温湿度，缠绕完成后，切断封头纤维；（3）薄膜缠绕：手动或利用简易薄膜缠绕工装，在模具筒身缠绕薄膜；（4）固化：按照制件的固化制度旋转固化；（5）脱模：拆除制件表面的薄膜，沿切割槽线切割制件，将封头部分的残余制件脱出，然后再脱出制件。2.根据权利要求1所述简易圆筒模具，其特征在于：模具筒身无开槽，两端封头为球形或椭圆形，筒身与...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢昌江，钱京，陈明新，刘伟，
申请(专利权)人：江苏恒神股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32