[發(fā)明專利]復(fù)合材料成型模具及其制備高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的方法

在審

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• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114750429A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫昊;康志威;羅劍嵐;于幫才;孫保鋒;郭永濤;張國強(qiáng);陳逸君;祝心旭
• 申請（專利權(quán)）人: 上海晉飛碳纖科技股份有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C33/00
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11718
• 代理人: 鄭純;黎飛鴻

本發(fā)明提供一種復(fù)合材料成型模具，包括上模板、設(shè)置在上模板內(nèi)的上模仁、下模板、設(shè)置在下模板內(nèi)的下模仁、還包括充氣成型鑲件、硅膠模芯、以及油溫系統(tǒng)，其中，硅膠模芯設(shè)置在上模仁和下模仁組成的型腔，其包括內(nèi)部剛性支架和硅膠外形；油溫系統(tǒng)設(shè)置為鄰近上模板和下模板的一側(cè)位置，從而使得硅膠模芯可加熱至所需的溫度；充氣成型鑲件設(shè)在鄰近上模板和下模板的另一側(cè)位置，使得復(fù)合材料成型模具可采用充氣袋壓方式成型。本發(fā)明還提供采用復(fù)合材料成型模具制備高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的方法。本發(fā)明提供了制造和生產(chǎn)復(fù)合材料高精度內(nèi)腔的深腔產(chǎn)品的設(shè)備和方法，更可以制造和批量生產(chǎn)高精度內(nèi)腔的深腔產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合材料成型模具及其制備高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)難以制造和生產(chǎn)復(fù)合材料高精度內(nèi)腔的深腔產(chǎn)品，更難以制造和批量生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合材料深腔產(chǎn)品。然而目前航空、軌道交通等領(lǐng)域?qū)纫蟾叩膹?fù)雜腔型部件的需求正在日益增長，因此，復(fù)合材料復(fù)雜深腔型產(chǎn)品的制備、特別是其涉及到非模具面的造型精度和強(qiáng)度問題，是現(xiàn)有成型工藝亟需解決的問題。

通常，在復(fù)合材料領(lǐng)域，復(fù)合材料產(chǎn)品成型工藝一般包括熱壓成型、充氣袋壓成型和熱壓罐成型。其中，預(yù)浸料連續(xù)性和成型溫度在復(fù)合材料成型工藝中屬于重要的環(huán)節(jié)。在一些腔體模具中，通常采用充氣袋壓成型工藝的方案，復(fù)合材料產(chǎn)品鋪層沒有漸層搭接缺少連續(xù)性，生產(chǎn)的產(chǎn)品強(qiáng)度不高或者重量超重或者外觀凹凸不平不美觀。復(fù)合材料產(chǎn)品在成型過程中因受熱不均導(dǎo)致產(chǎn)品的脫層、干紗和缺膠。遇到復(fù)合材料深腔產(chǎn)品的情況下，腔型產(chǎn)品內(nèi)腔不能做到有效定位。

基于以上，本申請?zhí)峁┝私鉀Q以上技術(shù)問題的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于獲得適合復(fù)合材料復(fù)雜深腔型產(chǎn)品的制造裝置、特別是解決非模具面的造型精度和強(qiáng)度問題的制造裝置。

本發(fā)明的第二目的在于獲得適合復(fù)合材料復(fù)雜深腔型產(chǎn)品的制造方法、特別是解決非模具面的造型精度和強(qiáng)度問題的制造方法。

本發(fā)明的第一方面提供一種復(fù)合材料成型模具，包括上模板、設(shè)置在所述上模板內(nèi)的上模仁、下模板、設(shè)置在所述下模板內(nèi)的下模仁、還包括充氣成型鑲件、硅膠模芯、以及油溫系統(tǒng)，其中，所述硅膠模芯設(shè)置在所述上模仁和所述下模仁組成的型腔，其包括內(nèi)部剛性支架和硅膠外形；所述油溫系統(tǒng)設(shè)置為鄰近所述上模板和所述下模板的一側(cè)位置，從而使得所述硅膠模芯可加熱至所需的溫度；所述充氣成型鑲件設(shè)在鄰近所述上模板和所述下模板的另一側(cè)位置，使得所述復(fù)合材料成型模具可采用充氣袋壓方式成型。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述上模仁和下模仁采用的材質(zhì)為洛氏硬度HRC在30-36之間。

本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述洛氏硬度HRC在30-36之間的材質(zhì)采用718H鋼材質(zhì)（瑞典一勝百ASSAB標(biāo)準(zhǔn)鋼號）。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述洛氏硬度HRC在30-36之間的材質(zhì)也可以采用P20鋼（美國AISI/SAE標(biāo)準(zhǔn)鋼號）。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述充氣成型鑲件提供0.3~2.0MPa的充氣壓力。優(yōu)選地，所述充氣成型鑲件提供0.7~1.2MPa的充氣壓力。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述油溫系統(tǒng)提供80~200°C的高溫范圍。優(yōu)選地，所述油溫系統(tǒng)的高溫范圍在180~200°C之間。

本發(fā)明的第二方面提供一種項(xiàng)所述的制備高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的方法，包括如下步驟：

提供用于制備高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的復(fù)合材料預(yù)浸料；

所述油溫系統(tǒng)升溫加熱所述硅膠模芯，使得所述硅膠模芯的溫度處在適合所述復(fù)合材料的預(yù)浸料成型的溫度范圍內(nèi)；

將所述復(fù)合材料預(yù)浸料鋪貼在所述硅膠模芯上，通過所述上模仁和下模仁進(jìn)行合模，從而一體成型并得到所述高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件。