[發明專利]一種碳纖維復合板材及其復雜曲面的數字化成型方法

在審

• 申請號: 201811253337.8
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109401198A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 王秀峰;黑喜平;金曉雪;劉田田
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K7/06;C08K3/36;B29C70/36;B29C70/54
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種碳纖維復合板材及其復雜曲面的數字化成型方法，將一定量的雙酚A類環氧樹脂單體加熱熔融，加入觸變劑和脂環胺固化劑組分，將其與碳纖維織物按照100?200℃/5min的工藝進行固化，制備碳纖維復合板；將碳纖維復合板清洗擦晾干后涂一層硅油紙，經激光掃描后，自動化機械手會將一個帽狀熱針頭刀具伸出，選擇刀具伸縮速度為0.01?0.05m/s，極限伸縮尺度為0.1?0.15m，加工公差為0.1?0.4mm,主軸針頭轉速為1000?1500rpm,進給量為500?800mm/min,步進按刀具直徑的25?35％進刀；刀具對稱面有同樣規格的針頭刀具，兩針頭的伸縮量相對立，熱加工修飾后冷卻固化，將碳纖維復合板制備成需要的制品；本發明利用數字化成型方法對復合板材進行局部精細加工，能夠增加定位精度，使制件的質量得到較大的提升。

技術領域

本發明涉及碳纖維復合板材技術領域，特別涉及一種碳纖維復合板材及其復雜曲面的數字化成型方法。

背景技術

碳纖維復合板材與其他材料相比具有高強度、高剛度、高斷裂韌性、高比模量、高阻尼、制件力學性能優異、安全性高、可設計性強和零部件一體化等特點，已廣泛應用到汽車制造、飛機制造、運載火箭等高技術領域。

碳纖維復合板材是工業領域中理想的輕量化材料，其加工成型技術對制件的性能有重要影響。目前碳纖維復合板材及其制品的主要成型方法有熱固化成型和熱塑化成型兩類，這兩種方法都需要采用模具。模具造價高昂，可替換性差；無法對成型圖案和形狀進行及時、靈活地更改與變換。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種碳纖維復合板材及其復雜曲面的數字化成型方法，利用數字化成型方法對復合板材進行局部精細加工，能夠增加定位精度，使制件的質量得到較大的提升。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種碳纖維復合板材及其復雜曲面的數字化成型方法，

步驟一、制備碳纖維復合板

稱取一定量的雙酚A類環氧樹脂單體加熱180-200℃熔融，加入氣相二氧化硅觸變劑，高速攪拌，降至一定溫度50-150℃，加入脂環胺固化劑，機械攪拌均勻獲得大分子環氧樹脂；將碳纖維織物按照2.0m×1.5m的尺寸進行裁剪，手動鋪層后置于RTM模具中，上下模封閉，將模具預熱到80℃，設置注射壓力1-4MPa,將大分子環氧樹脂由注膠口注入模腔中，當有多余的樹脂從模具中流出時，停止樹脂注入,將模具溫度升高100-150℃，按照100-200℃/5min的工藝進行固化，制備厚度為5-10mm碳纖維復合板；

步驟二：對碳纖維復合板貼膜

將步驟一得到的碳纖維復合板材清洗擦拭干凈，待晾干后在碳纖維復合板材上涂一層硅油紙，防止加熱成型中樹脂融化污染板材，制品成型后可撕除；

步驟三：碳纖維復合板精加工

碳纖維復合板材通過速度為20m/min運送滾輪輸入精加工平臺，激光掃描碳纖維復合板材后，自動化機械手會將一個180-220℃的寬為0.2-0.7mm帽狀熱針頭刀具伸出，選擇刀具伸縮速度為0.01-0.05m/s，極限伸縮尺度為0.1-0.15m，加工公差為0.1-0.4mm,主軸針頭轉速為1000-1500rpm,進給量為500-800mm/min,跟隨周邊方式切削,步進按刀具直徑的25-35％進刀；此過程中帽狀熱針頭刀具會在局部位進行伸縮加工，針頭的反面會有另一個同樣規格的針頭，兩針頭的伸縮量相對立，熱加工修飾后，另一機械手配有3-5mm降溫嘴，降溫嘴會控制流速為20-35米/秒噴射出水霧，使其快速冷卻固化；根據產品的形狀和外觀，通過數字化控制可將碳纖維復合板材制備成需要的制品；

步驟四、將冷卻的制品脫膜，經無損檢驗合格后填標簽，封裝后通過輸出裝置將其輸出。

所述的步驟三中自動化機械手伸出的熱針頭為針尖型、方型、圓型、三角型。