[發明專利]一種低成本模塊化復合材料成型工裝制造方法

有效

• 申請號: 201911166145.8
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN110901103B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 賈彩霞;王乾;李志歆;許朋;梁祿忠;關振
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: B29C70/44
• 分類號: B29C70/44;B29C70/54;B29C33/38
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

一種低成本模塊化復合材料成型工裝制造方法，所屬工裝制造技術領域，制作步驟包含：(1)工裝框架的制作，(2)工裝型面背襯的制作，(3)工裝型面配合面的制作，(4)工裝型面的制作，(5)工裝型面的粘貼；本發明方法可以省略母模的制造過程，以少量的工裝框架結構配合多種不同型面輪廓的工裝型面，通過材料的鋪疊與堆積、固化和加工以完成復合材料工裝的制造、更換及更正，適用于具有高型面及尺寸精度要求的小批量復合材料產品研發階段的成型工裝制造過程，能夠大幅度節省研發成本，縮短研發周期。

技術領域

本發明屬于工裝制造技術領域，具體涉及一種低成本模塊化復合材料成型工裝制造方法。

背景技術

復合材料產品常采用鋁、高強鋼、殷鋼、碳纖維復合材料等作為成型工裝的首選材料，并且考慮到熱效率、溫度均勻性以及可操作性等問題，大多以框架式結構為主。隨著應用領域對于復合材料產品型面精度、尺寸精度的要求以及對于復合材料產品制造效率的不斷提升，傳統金屬模具由于熱脹系數大、重量大、響應慢等問題的存在，作為模具材料已逐漸不能滿足復合材料行業的發展；相比于此，復合材料工裝以其熱膨脹性能匹配性好、密度低、熱容小、具有一定的可修復性等優勢，越來越多地應用于復合材料產品的制造過程。

然而，傳統上的復合材料工裝普遍采用工裝預浸料進行制造，雖然能一套母模返制多套復合材料工裝，有利于滿足復合材料產品的大批量制造過程，但是會產生高昂的材料成本及制造成本，不適用于制造具有高尺寸精度要求的小批量復合材料產品研制階段的成型工裝。

因此，本發明提供一種低成本模塊化復合材料成型工裝制造方法，適用于具有高型面及尺寸精度要求的小批量復合材料產品研發階段的成型工裝制造過程，能夠大幅度節省研發成本，縮短研發周期。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種低成本模塊化復合材料成型工裝制造方法，可以省略母模的制造過程，以少量的工裝框架結構配合多種不同型面輪廓的工裝型面，通過材料的鋪疊與堆積、固化和加工以完成復合材料工裝的制造、更換及更正。本發明方法可以快速實現復合材料成型工裝的制造過程，適用于對精度有高要求的小批量復合材料產品研制階段，其具體的技術方案，包含如下步驟：

步驟1：采用鉚接或螺接配合墊片的固定連接方法，將框架基材通過角片或三通等連接件組合成框架結構，并在框架上貼近工裝型面的一側預留出裝配孔或預埋裝配螺栓，即完成工裝框架1的制造；

步驟2：將背襯基材通過機械加工成一側具有一定曲率弧面，另一側為直面并可以通過角片與工裝框架1相連接的襯板，若干襯板按照工裝框架1分布形式組成工裝型面背襯，即完成工裝型面背襯2的制造；

步驟3：采用與工裝型面背襯2弧面相匹配的配合面基材，通過角片與各襯板弧面一側相連接，若干配合面基材拼接形成工裝型面配合面3，并在配合面上鋪疊一層無孔隔離膜，即完成工裝型面配合面3的制造；復合材料成型工裝組合示意圖如圖1所示；

步驟4：在無孔隔離膜表面依次鋪疊一層真空袋和一層無孔隔離膜，在其上鋪疊或堆積模塑料制成工裝型面坯料，封裝后采用真空袋壓或熱壓罐成型工藝固化成型，依據工裝數模加工至工裝理論型面，即完成工裝型面4的制造；

步驟5：在工裝型面配合面3上粘貼一層雙面膠膜，將完成工裝理論型面加工過程的工裝型面4置于其上，確保工裝型面4與工裝型面配合面3之間無間隙，即完成低成本模塊化復合材料成型工裝的制造；

上述的一種低成本模塊化復合材料成型工裝制造方法，其中：

所述的步驟1中，框架基材為碳纖維織物增強熱固性樹脂基復合材料板或管，壓縮強度≥550MPa，彎曲強度≥820MPa，長期使用溫度大于復合材料產品的固化溫度；

所述的步驟2中，背襯基材為碳纖維織物增強熱固性樹脂基復合材料板，壓縮強度≥550MPa，長期使用溫度大于復合材料產品的固化溫度；