一种复合材料成型模具及成型方法技术

本发明专利技术公开一种复合材料成型模具及成型方法。包括上底座，下底座，芯棒，列边棒和行边棒；芯棒包括横截面呈正六边形的主体和位于主体两端的横截面为多边形的端头，相邻的两列芯棒沿蜂窝蜂格正六边形斜边相错排布；下、上底座上设有用于固定芯棒两端端头的脱模槽，列边棒为沿对边中线的1/2尺寸的正六边形，行边棒为沿对角线的1/2尺寸的正六边形，使得成品复合材料边界留下一半蜂窝结构。本发明专利技术模具采用上下双层式固定底座，使得定位精度准确，保证成型过程中无间隙，提高内部真空度，成型质量好，精度高；且在上下底座内设置波浪形深度不同固定脱模槽，配合芯棒上深度不同脱模孔，方便脱模。便脱模。便脱模。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料成型模具及成型方法


[0001]本专利技术属于复合材料领域，具体涉及一种复合材料成型模具及成型方法。

技术介绍

[0002]随着通信技术的不断发展，对天线的精度提出了更高的要求，对天线反射器的型面精度要求已达到微米甚至纳米级别。目前国内反射面结构以碳纤维面板
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铝蜂窝芯为主，因铝材料热膨胀系数高，热变形大，以致其型面误差较大。
[0003]采用三维编织制备的碳纤维蜂窝结构，热膨胀系数低，一定程度提高了材料匹配性，但三维编织蜂窝的成型依然存在很多问题，成型精度不高，蜂窝壁厚误差大，还需进一步研究并制备一体化成型的蜂窝复合材料。现有的成型方法主要有以下几种：
[0004]CN106739009A公开了一种整体成型蜂窝状立体织物复合材料及其制备方法。根据蜂窝状立体织物的孔洞选择适宜尺寸的模具并放入其中，使树脂完全浸润立体织物进行复合成型，放入烘箱固化成型，待冷却后脱模取出蜂窝状立体织物，并切割修整至最终成品。但是此种方法没有固定模具装置，无法保证蜂窝的结构整体性，且脱模难度大。
[0005]CN102343680A公开了一种纤维增强六角蜂窝结构芯材的一体化成型模具及成型方法。其模具的上下端面均呈连续梯形波纹状，由硅橡胶软膜及下托片、上托片组成硅橡胶软膜组件。在下模具上铺设纤维增强预浸料，在凹槽中放置多条硅橡胶软膜组件，并在其上表面随形铺放与相同层数和铺设角度的预浸料直至所需的尺寸，再次铺设纤维增强预浸料，最终固化成型。但是此种方法制备蜂窝层间差别性大，成品易分层，其复合材料剪切性能和弯曲性能有降低。
[0006]CN111674058A公开了一种碳纤维三维编织蜂窝复合材料的制备装置和方法。包括模具、第一芯棒、第二芯棒和树脂导流和抽真空装置；模具上有固定孔和脱模孔，每个孔对应安装一个芯棒，固定孔和脱模孔的位置和间距根据拟成型的碳纤维蜂窝复合材料的孔格大小设定，以固定孔和脱模孔的位置和间距控制蜂窝孔格间距；装配好后选用常规型环氧树脂或聚酰亚胺树脂，抽真空以浸润树脂完成导流，固化成型后采用“钉耙”状脱模工具从模具反面进行脱模；切除蜂窝四周余料，最终得到碳纤维蜂窝。
[0007]但是上述专利还存在如下问题：(1)以往制备蜂窝结构均为单层模具插入芯模，采用真空导流工艺抽真空以灌注入树脂，成型工艺方式单一。 CN111674058A所用装置形式单一，且后续复合成型只能采用真空导流工艺灌注入树脂制备，形式单一。(2)芯模与底层模具间是相对固定方式，存有空隙，造成复合成型过程中真空度不好，出现气泡等现象；芯模插入蜂窝织物，通过单层模具固定的方式是不稳定的，在真空袋压作用下会产生相对位移，造成芯模带动蜂窝产生角度倾斜，使得蜂窝变形，蜂格尺寸不准确；同时由于角度的存在，使得芯模间除蜂窝壁外存在空隙，在导流过程中真空度降低，出现气泡的现象。 (3)芯模之间间距为树脂的流动通道，因单层固定方式其间距无法保证，造成蜂窝壁厚控制不均匀，部分出现树脂聚集，形位误差较大，成型精度不高；芯模之间间距为树脂的流动通道，在真空袋压条件下，因单层固定方式无法保证每列蜂格受到的挤压力是均匀的，两端受力会向内
部挤压，以至其上下层和左右层间距无法均匀控制，造成蜂窝壁厚控制不均匀，部分出现树脂聚集，形位误差较大，成型精度不高。(4)脱模难度大，筒锤敲击的方法会造成蜂窝复合材料的内部损伤，降低其力学性能和完成整体性；插入芯模时蜂窝织物是柔软的，但固化成型后内壁与芯模有相对挤压力，造成脱模困难，耗费大量人力。CN111674058A 采用的钉耙状结构，以筒锤敲击的方法将芯模拔出，这种方法会造成蜂窝复合材料的内部损伤，部分壁厚较薄的地方易发生脆性断裂，降低了蜂窝复合材料的力学性能和完成整体性。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种复合材料成型模具及成型方法，模具设计为上下双层结构配有固定的芯模，控制定位精度，保证蜂窝结构的正六边外形，解决成型过程中壁厚控制难题，制备出连续的蜂窝结构，提高蜂窝复合材料的成型精度。
[0009]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种复合材料成型模具，包括上底座，下底座，芯棒，列边棒和行边棒；
[0010]所述芯棒包括横截面呈正六边形的主体和位于主体两端的横截面为多边形的端头，相邻的两列芯棒沿蜂窝蜂格正六边形斜边相错排布；
[0011]所述下底座和上底座上设有用于固定芯棒两端端头的脱模槽，且脱模槽的形状和端头形状相匹配，插入脱模槽的芯棒间间距为树脂流动通道，同时保证蜂窝壁厚。
[0012]列边棒为沿对边中线的1/2尺寸的正六边形，列边棒为两列，两列列边棒相对的设置在模具列芯棒的最外侧，行边棒为沿对角线的1/2尺寸的正六边形，行边棒为两行，两行行边棒相对的设置在模具行芯棒的最外侧，使得成品复合材料边界留下一半蜂窝边长。
[0013]进一步的，所述芯棒为中空结构，将端头插入底座上固定脱模槽内进行连接固定。同时在底座上的列中部的和列两侧可采用螺钉进行辅助紧固。
[0014]进一步的，所述列边棒为实心结构，行边棒为空心结构，位于底座列中部和列两侧的行边棒的端部设有螺纹孔，可通过螺钉与底座安装紧固。
[0015]进一步的，所述上底座的上表面和下底座的下表面分别设有可拆卸折叠把手。
[0016]进一步的，上底座上的脱模槽的深度不同，且深度差≥3mm；下底座上的脱模槽的深度不同，且深度差≥3mm；芯棒两端的端头的外部形状和高度均与脱模槽相匹配。
[0017]进一步的，芯棒包括奇数列芯棒和偶数列芯棒，奇数列芯棒和偶数列芯棒的主体长度相同，且两端端头的长度不同；相应的奇数列脱模槽和偶数列脱模槽的深度不同；
[0018]芯棒两端的端头横截面形状为三角形、四边形或六边形。
[0019]进一步的，所述芯棒主体的横截面还可以为三角形、四边形或五边形。
[0020]一种上述的模具的用途，用于真空灌注成型或RTM成型。
[0021]一种采用上述的模具成型复合材料的方法，包括如下步骤：
[0022]步骤(1)：模具处理：上底座、下底座、芯棒和边棒表面用脱模剂或脱模蜡处理；
[0023]步骤(2)：织物裁剪：根据产品需求裁剪织物；
[0024]步骤(3)：将奇数列芯棒和偶数列芯棒按照列次依次插入蜂窝织物的孔格中；将插入完成的芯棒一端安装到下底座上的脱模槽中，根据芯棒上端头的高低位置不同，整理蜂窝结构在芯棒中的相对位置；
[0025]步骤(4)：在蜂窝内插入芯棒完成后，将边棒按照行和列方向，依次沿着蜂窝结构
最外层排列，并插入到下底座脱模槽中，修整边角尺寸，符合模具安装要求；
[0026]步骤(5)：将上底座与完成上述步骤的芯棒和边棒固定安装，使芯棒和边棒另一端的端头完全插入上底座的脱模槽中，并在中间列和两侧列用螺钉将芯棒和边棒紧固；
[0027]步骤(6)：成型准备：选择平台，在平台上涂脱模剂、铺脱模布；将模具放置于平台上，在成型装置上端依次铺设脱模布本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料成型模具，其特征在于，包括上底座(2)，下底座(3)，芯棒，列边棒和行边棒；所述芯棒包括横截面呈正六边形的主体和位于主体两端的横截面为多边形的端头，相邻的两列芯棒沿蜂窝蜂格正六边形斜边相错排布；所述下底座(3)和上底座(2)上设有用于固定芯棒两端端头的脱模槽(8)，且脱模槽(8)的形状和端头形状相匹配，插入脱模槽(8)的芯棒间间距为形成树脂流通通道，保证蜂窝壁厚；列边棒为沿对边中线的1/2尺寸的正六边形，列边棒为两列，两列列边棒相对的设置在模具列芯棒的最外侧，行边棒为沿对角线的1/2尺寸的正六边形，行边棒为两行，两行行边棒相对的设置在模具行芯棒的最外侧，使得成品复合材料边界留下一半蜂窝边长。2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述芯棒为中空结构，将端头插入底座上固定脱模槽(8)内进行连接固定；同时在底座上的列中部的和列两侧采用螺钉进行辅助紧固。3.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，所述列边棒为实心结构，行边棒为空心结构，位于底座列中部和列两侧的行边棒的端部设有螺纹孔，通过螺钉与底座安装紧固。4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，所述上底座(2)的上表面和下底座(3)的下表面分别设有可拆卸折叠把手(1)。5.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，上底座(2)上的脱模槽(8)的深度不同，且深度差≥3mm；下底座(3)上的脱模槽(8)的深度不同，且深度差≥3mm；芯棒两端的端头的外部形状和高度均与脱模槽(8)相匹配。6.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，芯棒包括奇数列芯棒(4)和偶数列芯棒(5)，奇数列芯棒(4)和偶数列芯棒(5)的主体长度相同，且两端端头的长度不同；相应的奇数列脱模槽和偶数列脱模槽的深度不同；芯棒两端的端头横截面形状为三角形、四边形或六边形。7.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述芯棒主体的横截面还可以为三角形、四边形或五...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鹏飞，赵大娟，魏雅斐，周正亮，林家庆，王经元，
申请(专利权)人：中材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：