[發明專利]一種條型復合材料預成型體的縫制模具及方法

有效

• 申請號: 201810304052.6
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108274767B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王曉旭;陳利;王怡揚
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B29C65/62
• 分類號: B29C65/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明關于一種條型復合材料預成型體的縫制模具及方法，屬于復合材料預成型體的制備領域。該方法包括以下步驟：首先，裁剪纖維布并疊層；第二，初步固定各層纖維布的相對位置；第三，將芯模拼塊連接在一起，以倒U型的形式放置；第四，將纖維布置于芯模之上；第五，將底模拼塊連接在一起，蓋在纖維布上并固定；第六，將左右兩側模塊全部連接到芯模與底模上，合模完成；第七，將該位置對應的芯模、底模及側模拼塊卸下，進行縫合，待縫完該位置后，再將對應位置的模塊安裝；第八，重復第七步直至全部縫合完成。本發明保證了預成型體較高的尺寸精度和尺寸穩定性，同時具有較高的纖維體積含量，最終的復合材料制品具有優異的力學性能。

技術領域

本發明涉及條型復合材料預成型體的制造領域，具體涉及一種具有U型截面的條型復合材料預成型體的縫制方法。該預成型體主要用于對力學性能和尺寸精度要求比較高的碳/碳復合材料、陶瓷基復合材料或樹脂基復合材料等。

背景技術

傳統二維層合復合材料各層之間沒有纖維增強，只是靠基體樹脂起著粘結和傳遞載荷的作用，因此垂直于鋪層方向以及鋪層之間的性能相對較弱。當受到外部載荷作用時，層合復合材料往往首先產生層間破壞，較低的層間強度將導致較差的抗損傷性能。為了改善層合復合材料的這些缺點，出現了很多提高復合材料層間韌性的技術。縫合技術是在鋪層完成的纖維布上使用纖維束進行厚度方向上的縫合。這種方法由于成本較低，增韌效果較好，受到學術界和工業界的廣泛關注。

條型復合材料廣泛地應用于航空航天用結構件中，例如：機翼加強筋、飛行器蒙皮或各種梁式構件等。現有的具有U型截面的條型復合材料預成型體的縫制方法為：首先縫制出平板型預成型體；然后，將其置于模具中加壓，強迫其產生形變，從而形成U型截面形狀。但是，這種方法導致了大部分面內纖維發生了屈曲變形、彎折甚至斷裂，嚴重降低了最終復合材料制件的力學性能，預成型體尺寸穩定性差，難以保證較高的尺寸精度。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提出一種條型預成型體的縫制模具及方法，該縫制模具及方法在縫制過程中預成型體一直保持U型的截面形狀，面內纖維始終為順直狀態，縫制完成后的預成型體平整無褶皺，從而保持了復合材料制件較高的力學性能。同時，本發明能夠保證條型預成型體在縫合過程中具有較高的尺寸精度和尺寸穩定性，用本發明方法縫制的條型預成型體還具有較高的纖維體積含量，其復合材料具有優異的力學性能。

為達到上述目的，本發明揭示一種條型復合材料預成型體的縫制模具與方法，本發明中的縫制模具具有如下特征：1.在預成型體截面方向上，模具由芯模、底模、左側模及右側模四部分組成，這四部分模具所圍成的內部空間為模具的型腔；2.在預成型體長度方向上，模具由可拆卸的若干組拼塊組成，每組拼塊沿預成型體截面方向均包含芯模、底模、左側模及右側模拼塊，拼塊長度均在30mm至200mm之間；3.模具的所有芯模拼塊和底模拼塊能在相對應的芯模架和底模架上組合成完整的芯模和底模；4.在縫合的過程中每組拼塊均能獨立拆卸及安裝。

一種條型復合材料預成型體的縫制方法如下：

首先，按照預成型體的尺寸裁剪纖維布，并按照設計的鋪層角度及順序疊放在一起；

第二，在平鋪疊放的纖維布對應U型截面中心位置處沿長度方向進行1至3行的縫合，從而初步固定各層纖維布的相對位置；

第三，將芯模拼塊連接在一起，以倒U型的形式放置；

第四，將縫合固定的纖維布置于芯模之上；

第五，將底模拼塊連接在一起，型面對正，蓋在纖維布上并固定；

第六，將左右兩側模塊全部連接到芯模與底模上，合模完成；

第七，對合模完成的預成型體進行縫合，縫合到某一位置時，將該位置對應的芯模、底模及側模拼塊卸下，待縫合完該位置后，再將對應的模塊安裝；

第八，重復第七步直至預成型體全部縫合完成。