复合材料成型夹具、复合材料成型方法和复合材料技术

实施方式的复合材料成型夹具具有：多个成型模具，其是能够展开以及使至少一个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜的多个成型模具，所述多个成型模具用于在展开的状态下，将含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方进行层叠，使所述至少一个成型模具相对倾斜并进行所述层叠后的纤维的赋形；以及倾斜机构。倾斜机构在进行所述层叠时，展开所述多个成型模具，而在进行所述赋形时，使所述至少一个成型模具倾斜。

Composite forming fixture, composite forming method and composite

The composite molding fixture according to the embodiment has: a plurality of molding molds, which are a plurality of molding molds capable of unfolding and making at least one molding mold inclined relative to other molding molds. The plurality of molding molds are used to unfold at least one of the plurality of sheet fibers impregnated with resin and the plurality of sheet fibers before resin impregnation Lamination, making the at least one molding die incline relative and forming the fiber after lamination; and an inclining mechanism. During the lamination, the tilting mechanism expands the plurality of forming molds, while during the shaping, the tilting mechanism tilts the at least one forming mold.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合材料成型夹具、复合材料成型方法和复合材料
本专利技术实施方式涉及复合材料成型夹具、复合材料成型方法和复合材料。
技术介绍
玻璃纤维强化塑料(GFRP：Glassfiberreinforcedplastics)和碳纤维强化塑料(CFRP：CarbonFiberReinforcedPlastics)等复合材料的典型的成型方法是层叠将树脂含浸在片状的纤维中而形成的半固化片，用热压罐设备等对层叠的半固化片进行加热固化。因此，要使用用于使片状的半固化片按照固化后的复合材料的形状层叠的成型夹具(例如参照专利文献1和专利文献2)。固化前的半固化片的形状的调整作业被称为赋形，以与半固化片的通过加热固化进行的成型相区别。在复合材料的成型模具上层叠半固化片时，不使半固化片产生褶皱的层叠至关重要。因此，提出了一种为了使层叠在成型模具上的半固化片不产生褶皱而使辊移动的复合材料的成型方法(例如参照专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-157481号公报专利文献2：日本特开2014-051065号公报专利文献3：日本特开2006-335049号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题为了通过在成型模具上层叠半固化片来成型具有复杂形状的复合材料，需要准备具有复杂形状的成型模具。但是，为了能够使固化后的复合材料从成型模具脱模，即为了能够使复合材料脱模，需要设计成型模具的形状。相反，具有难以从成型模具脱模的形状的复合材料则无法使用成型模具一体成型。因此，具有复杂形状的复合材料，不得不分成多个零件分别加热固化后，再用紧固件组装，或者，将按照每一个零件层叠的半固化片的层叠体组装并一体固化(cocure)。另外，作为制作具有复杂形状的复合材料的其他方法，也已知有将预先加热固化的零件放置在固化前的半固化片上，在半固化片固化的同时使其粘合固化(cobond)的方法。作为具体例，在制造作为航空器结构体之一的典型的在外板(面板)上安装有桁架(spar)、小骨(加强肋)或纵向通材(纵梁)等加固材料的复合材料结构体时，需要分别制作和组装外板和加固材料。即，将外板和桁架等加固材料分别加热固化后，用紧固件进行组装作业。或者，用于外板的半固化片的层叠体和用于加固材料的半固化片的层叠体分别制作，在组装层叠体后加热固化。特别是为了制作用于桁架的半固化片的层叠体，需要用热覆盖成型装置(ホットドレープフォーミング装置)进行预赋形的工序。因此，存在制造所需时间长、制造成本高的问题。因此，本专利技术的目的在于能够容易地成型具有复杂结构的复合材料。解决课题的手段本专利技术实施方式的复合材料成型夹具具有：多个成型模具，其能够展开以及使至少一个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜，所述多个成型模具用于在展开的状态下，将含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方进行层叠，使所述至少一个成型模具相对倾斜并进行所述层叠后的纤维的赋形；以及倾斜机构。倾斜机构在进行所述层叠时，展开所述多个成型模具，而在进行所述赋形时，使所述至少一个成型模具倾斜。另外，本专利技术实施方式涉及的复合材料成型方法包括以下步骤：在展开状态下设置能够使至少一个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜的多个成型模具；将含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方层叠在所述展开状态下的所述多个成型模具；通过使所述至少一个成型模具相对倾斜，进行含浸了所述树脂的层叠后的纤维的赋形；以及通过在加压下对含浸了所述树脂的所述赋形后的纤维进行加热固化，来制造固化后的所述树脂用所述纤维强化的复合材料的成品或半成品。另外，本专利技术实施方式涉及的复合材料具有固化后的树脂用纤维强化的纤维强化树脂层的层叠体在至少4处向相同方向折弯的形状。附图说明图1是表示本专利技术第一实施方式的复合材料成型夹具的构成的展开状态下的正视图。图2是图1所示的复合材料成型夹具的俯视图。图3是图1所示的复合材料成型夹具在赋形时的正视图。图4是图3所示的复合材料成型夹具的俯视图。图5是表示在用作成为倾斜对象的成型模具的倾斜机构的铰链上设置倾斜角度的止动结构的示例的图。图6是为了使成为倾斜对象的成型模具倾斜而移动了图5所示的铰链的状态下的图。图7是表示构成航空器的翼结构体的外板和桁架的结构例的立体图。图8是表示展开图7所示的盒结构体的状态的立体图。图9是说明在图3所示的用于R倒角的成型模具形成槽并用衬垫(パッキン)密封的方法的图。图10是说明通过图1所示的移动机构进行的各成型模具之间的间隙调整方法的图。图11是表示使用图1所示的复合材料成型夹具来成型复合材料的流程的一例的流程图。图12是表示使用图1所示的复合材料成型夹具通过混合成型法来成型复合材料时的流程的一例的图。图13是表示本专利技术第二实施方式涉及的复合材料成型夹具的构成的局部放大图。图14是表示将在图13所示的成型模具之间形成的间隙变窄的示例的图。图15是表示组装了图14所示的成型模具的状态的图。实施方式下面参照附图，对本专利技术实施方式的复合材料成型夹具、复合材料成型方法和复合材料进行说明。(第一实施方式)(复合材料成型夹具)图1是表示本专利技术第一实施方式的复合材料成型夹具的构成的展开状态下的正视图，图2是图1所示的复合材料成型夹具的俯视图，图3是图1所示的复合材料成型夹具在赋形时的正视图，图4是图3所示的复合材料成型夹具的俯视图。复合材料成型夹具1是用于进行在片状的纤维束中含浸有热固化性树脂的固化前的半固化片的层叠、层叠的半固化片的赋形以及半固化片的层叠体的加热固化的夹具。另外，也可以在层叠片状纤维后含浸热固化性树脂。在这种情况下，用复合材料成型夹具1层叠片状纤维，来代替片状半固化片。在图1所示的示例中，在复合材料成型夹具1层叠由半固化片构成的纤维强化树脂层(PLY)，在图3所示的示例中，由半固化片构成的纤维强化树脂层的层叠体或在层叠的纤维中含浸热固化性树脂而得到的纤维强化树脂层的层叠体通过复合材料成型夹具1而赋形。另外，在图2中，省略了片状的半固化片或片状的纤维的图示。层叠纤维后含浸树脂的复合材料成型方法称为RTM(ResinTransferMolding，树脂传递模塑)法。RTM法中，在真空压力下将树脂含浸在纤维中的方法称为VaRTM(VacuumassistedResinTransferMolding，真空辅助树脂传递模塑)法。另外，在通过并用半固化片的层叠以及RTM法的混合成型法进行的复合材料的成型中，也可以使用复合材料成型夹具1。混合成型法是在半固化片的层叠体上层叠片状的纤维，在层叠的片状纤维中含浸树脂后进行加热固化的复合材料的成型法。因此，在通过混合成型法进行的复合材料的成型中使用复合材料成型夹具1的情况下，片状的半固化片和片状的纤维两者都被层叠。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料成型夹具，包括：/n多个成型模具，其是能够展开以及使至少一个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜的多个成型模具，所述多个成型模具用于在展开的状态下，将含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方进行层叠，使所述至少一个成型模具相对倾斜并进行所述层叠后的纤维的赋形；以及/n倾斜机构，其在进行所述层叠时，展开所述多个成型模具，而在进行所述赋形时，使所述至少一个成型模具倾斜。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170428 JP 2017-0895461.一种复合材料成型夹具，包括：
多个成型模具，其是能够展开以及使至少一个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜的多个成型模具，所述多个成型模具用于在展开的状态下，将含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方进行层叠，使所述至少一个成型模具相对倾斜并进行所述层叠后的纤维的赋形；以及
倾斜机构，其在进行所述层叠时，展开所述多个成型模具，而在进行所述赋形时，使所述至少一个成型模具倾斜。


2.根据权利要求1所述的复合材料成型夹具，还具有：
移动机构，其在展开的状态下使所述多个成型模具间的间隙变化。


3.根据权利要求2所述的复合材料成型夹具，其中，
所述移动机构构成为，随着所述纤维的层叠片数增加，将所述多个成型模具间的间隙变窄，使得通过使所述至少一个成型模具倾斜而弯折的所述层叠后的纤维的峰侧的长度比谷侧的长度长。


4.根据权利要求3所述的复合材料成型夹具，还具有：
控制装置，其从将所述纤维向展开状态下的所述多个成型模具进行层叠的自动层叠设备获取表示所述纤维的层叠片数的信息，根据表示所述纤维的层叠片数的信息，控制所述移动机构，使得随着所述纤维的层叠片数增加，所述多个成型模具间的间隙变窄。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合材料成型夹具，还具有：
用于倒角的成型模具，其为在使所述至少一个成型模具倾斜的状态下配置在所述至少一个成型模具和与所述至少一个成型模具相邻的成型模具之间产生的所述空隙中的另一成型模具，用于对含浸了树脂的所述层叠后的纤维进行倒角。


6.根据权利要求5所述的复合材料成型夹具，具有：
密封部件，其将所述至少一个成型模具和所述用于倒角的成型模具之间，以及与所述至少一个成型模具相邻的成型模具和所述用于倒角的成型模具之间密封，以在使所述至少一个成型模具倾斜的状态下使由覆盖所述层叠后的纤维的袋膜和各成型模具围成的区域成为真空状态。


7.根据权利要求1～4中任一项所述的复合材料成型夹具，其中，
将所述至少一个成型模具和与所述至少一个成型模具相邻的成型模具之间用具有可挠性的片材连结，以在使所述至少一个成型模具倾斜的状态下，在含浸了树脂的所述层叠后的纤维上形成倒角。


8.根据权利要求1～7中任一项所述的复合材料成型夹具，其具有3个以上的所述多个成型模具，
其中，所述倾斜机构构成为，通过使所述多个成型模具中至少两个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜，来形成具有用于所述赋...

【专利技术属性】
技术研发人员：平林大辅，
申请(专利权)人：株式会社斯巴鲁，
类型：发明
国别省市：日本;JP