復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開了一種復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備，涉及復(fù)合材料曲面成形技術(shù)，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料現(xiàn)主要應(yīng)用于航空、航天和國防等尖端技術(shù)領(lǐng)域。以航空領(lǐng)域?yàn)槔?，美國最先進(jìn)的第四代戰(zhàn)斗機(jī)上復(fù)合材料用量為24% -36%、直升機(jī)達(dá)46%，而歐洲戰(zhàn)斗機(jī)的復(fù)合材料用量高達(dá)40%。在民用飛機(jī)領(lǐng)域，目前已投入商業(yè)運(yùn)營、最先進(jìn)的機(jī)型A380的復(fù)合材料用量已達(dá)到28%，波音787飛機(jī)使用了 50%的復(fù)合材料，而即將面世的A350飛機(jī)的復(fù)合材料用量將進(jìn)一步刷新紀(jì)錄，約52%。今后一個(gè)相當(dāng)長的歷史時(shí)期里，復(fù)合材料將繼續(xù)保持自己在這些戰(zhàn)略領(lǐng)域“最富研宄潛力的結(jié)構(gòu)材料的地位”，并帶動(dòng)整個(gè)工業(yè)，特別是高鐵、汽車等工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。因此，掌握復(fù)合材料曲面的成型方法，對于促進(jìn)我國航空、航天、國防、高鐵、汽車等工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展具有實(shí)際意義?，F(xiàn)今，普遍使用的復(fù)合材料曲面熱壓罐成型，存在“成型工序復(fù)雜、溫度和壓力響應(yīng)遲緩、加壓與加熱的安全性差、設(shè)備成本高”等問題，較難適應(yīng)高性能、低成本復(fù)合材料曲面成形技術(shù)發(fā)展的趨勢。為解決以上問題，發(fā)明人發(fā)明了一種復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備，此方面工作未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供一種復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備，其目的在于解決普遍使用的復(fù)合材料曲面熱壓罐成型存在的“成型工序復(fù)雜、溫度和壓力響應(yīng)遲緩、加壓與加熱的安全性差、設(shè)備成本高”等問題，完善復(fù)合材料曲面成形理論并實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)我國航空、航天、國防、高鐵、汽車等工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展。本實(shí)用新型的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合【附圖說明】如下:
[0004]一種復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備，主要由成形室壁板、隔膜、多點(diǎn)可重構(gòu)模具、加熱裝置及真空泵組成，所述成形室壁板由4塊側(cè)向成形室壁板I和I塊底部成形室壁板2組成，其與隔膜7圍成密閉的復(fù)合材料成型室；所述的隔膜7通過離散壓邊裝置6固定在側(cè)向成形室壁板I上，位于多點(diǎn)可重構(gòu)模具上方；所述的多點(diǎn)可重構(gòu)模具由沖頭5、單元體4和調(diào)形機(jī)構(gòu)3組成，固定在底部成形室壁板2上；所述的加熱裝置通過四柱式或龍門式支架倒置固定于隔膜7上方；所述的真空泵9位于復(fù)合材料成型室外部，其通過側(cè)向成形室壁板I上的抽真空口 10與復(fù)合材料成型室連接。
[0005]所述的成形室壁板還包括I塊上部壁板13，由4塊側(cè)向成形室壁板1、I塊上部壁板13及I塊底部成形室壁板2組成圍成密閉的復(fù)合材料成型室；所述的加熱裝置倒置固定在上部壁板13內(nèi)側(cè)，位于隔膜7上方；所述的隔膜7通過密封帶固定在側(cè)向成形室壁板I內(nèi)側(cè)，位于多點(diǎn)可重構(gòu)模具上方。
[0006]所述的上部壁板13通過氣動(dòng)增壓缸或液壓缸控制開合；所述的氣動(dòng)增壓缸或液壓缸固定在側(cè)向成形室壁板I上。
[0007]所述的隔膜7為2塊硅橡膠軟膜，密封固定于側(cè)向成形室壁板I上，所述2塊硅橡膠軟膜圍成復(fù)合材料成型室，所述硅橡膠軟膜與4塊側(cè)向成形室壁板I和I塊底部成形室壁板2圍成復(fù)合材料成形曲率控制室；所述的真空泵9位于復(fù)合材料成型室外部，其通過隔膜7上的抽真空口 10與2塊隔膜7組成的復(fù)合材料成型室連接，通過側(cè)向成形室壁板I上的抽真空口 10與復(fù)合材料成形曲率控制室連接。
[0008]所述的底部成形室壁板2設(shè)有調(diào)形工作孔，其位于多點(diǎn)可重構(gòu)模具調(diào)形機(jī)構(gòu)3上方；所述的多點(diǎn)可重構(gòu)模具的沖頭5、單元體4位于底部成形室壁板2上方。
[0009]所述的側(cè)向成形室壁板I設(shè)有成形觀察窗口 15。
[0010]技術(shù)效果:
[0011]本實(shí)用新型要保護(hù)的技術(shù)方案實(shí)施事實(shí)表明:基于多點(diǎn)可重構(gòu)模具的模具型面的可柔性變化特點(diǎn)，通過單個(gè)多點(diǎn)可重構(gòu)模具對多套高成本殷鋼實(shí)體模具的替代，以及簡單結(jié)構(gòu)的“隔膜熱壓系統(tǒng)”對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的熱壓罐(價(jià)格昂貴)的替代；本實(shí)用新型的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備能夠替代復(fù)合材料曲面成型普遍使用的熱壓罐，解決其存在的“成型工序復(fù)雜、溫度和壓力響應(yīng)遲緩、加壓與加熱的安全性差、設(shè)備成本高”等問題，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型，并降低成型時(shí)間50%，節(jié)省設(shè)備成本80%。此外，本實(shí)用新型不僅適合成形1-10米小尺寸復(fù)合材料曲面，還適合成形10米以上大尺寸復(fù)合材料曲面。
【附圖說明】
[0012]圖la-c是四柱式復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0013]圖1a是四柱式復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0014]圖1b是四柱式復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備曲面成形狀態(tài)的剖視圖；
[0015]圖1c是四柱式復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備曲面成形結(jié)束狀態(tài)剖視圖。
[0016]圖2a_c是添加上部壁板的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0017]圖2a是添加上部壁板的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0018]圖2b是添加上部壁板的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備曲面成形狀態(tài)的剖視圖；
[0019]圖2c是添加上部壁板的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備曲面成形結(jié)束狀態(tài)剖視圖。
[0020]圖3a_b是采用2塊硅橡膠軟膜的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0021]圖3a是是采用2塊硅橡膠軟膜的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備曲面成形狀態(tài)的剖視圖；
[0022]圖3b是采用2塊硅橡膠軟膜的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備曲面成形結(jié)束狀態(tài)剖視圖。
[0023]圖4a_b是底部成形室壁板設(shè)有調(diào)形工作孔的四柱式復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0024]圖4a是底部成形室壁板設(shè)有調(diào)形工作孔的四柱式復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0025]圖4b是底部成形室壁板設(shè)有調(diào)形工作孔的四柱式復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備曲面成形狀態(tài)剖視圖。
[0026]圖5a_b是側(cè)向成形室壁板設(shè)有成形觀察窗口的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0027]圖5a是閉合狀態(tài)的側(cè)向成形室壁板設(shè)有成形觀察窗口的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備三維視圖；
[0028]圖5b是開合狀態(tài)的側(cè)向成形室壁板設(shè)有成形觀察窗口的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備。
[0029]其中:1.側(cè)向成形室壁板，2.底部成形室壁板，3.調(diào)形機(jī)構(gòu)，4.單元體，5.沖頭，6.離散壓邊裝置，7.隔膜，8.熱風(fēng)槍加熱裝置，9.真空泵，10.抽真空口，11.壓痕抑制墊，12.復(fù)合材料，13.上部壁板，14.熱輻射加熱裝置，15.成形觀察窗口。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容及其實(shí)施方式。
[0031]本實(shí)用新型的復(fù)合材料曲面多點(diǎn)熱壓成型設(shè)備，主要由成形室壁板、隔膜7、多點(diǎn)可重構(gòu)模具、加熱裝置、及真空泵9組成。所述的成形室壁板由4塊側(cè)向成形室壁板I和I塊底部成形室壁板2組成，其與隔膜7圍成密閉的復(fù)合材料成型室；所述的隔膜7通過離散壓邊裝置6固定在側(cè)向成形室壁板I上，位于多點(diǎn)可重構(gòu)模具上方；當(dāng)然，隔膜7也可以通過整體壓邊或密封帶固定在側(cè)向成形室壁板I上。所述的多點(diǎn)可重構(gòu)模具由沖頭5、單元體4、調(diào)形機(jī)構(gòu)3組成，固定在底部成形室壁板2上方；當(dāng)然，多點(diǎn)可重構(gòu)模具可以由實(shí)體模具替代，但其僅適用于大批量單一產(chǎn)品生產(chǎn)。為抑制多點(diǎn)可重構(gòu)模具不連續(xù)沖頭5產(chǎn)生的凹痕，成形過程中在多點(diǎn)可重構(gòu)模具上方鋪放壓痕抑制墊11 ;壓痕抑制墊11材質(zhì)可以為聚氨酯，也可以為彈簧鋼等材質(zhì)。為防止復(fù)合材料12與壓痕抑制墊11粘連，在壓痕抑制墊11上方鋪放脫模布。所述的加熱裝置通過四柱式或龍門式支架倒置固定于隔膜7上方，加熱方法可以為直接熱傳導(dǎo)法、熱風(fēng)槍加熱法、或者紅外輻射加熱法。所述的真空泵9位于復(fù)合材料成型室外部，其通過側(cè)向成形室壁板I上的抽真空口 10與復(fù)合材料成型室連接。當(dāng)然，所述的成形室壁板也可以由4塊側(cè)向成形室壁板1、1塊上部壁板13及I塊底部成形室壁板2組成，其圍成密閉的復(fù)合材料成型室；所述的加熱裝置倒置固定在上部壁板13內(nèi)側(cè)，位于隔膜7上方；所述的隔膜7通過密封帶固定在側(cè)向成形室壁板I內(nèi)側(cè)，位于多點(diǎn)可重構(gòu)模具上方。所述的上部壁板13可以通過氣動(dòng)增壓缸控制開合，也可以通過液壓缸控制開合；所述的氣動(dòng)增壓缸或液壓缸可以固定在側(cè)向成形室壁板I上。所述的隔膜7為2塊硅橡膠軟膜，密封固定于側(cè)向成形室壁板上1，圍成復(fù)合材料成型室；所述的真空泵9位于復(fù)合材料成型室外部，其通過隔膜7上的抽真空口 10與2塊隔膜7組成的復(fù)合材料成型室連接，通過側(cè)向成形室壁板I上的抽真空口 10與復(fù)合材料成形曲率控制室連接；從而在真空氣壓載荷作用下實(shí)現(xiàn)與模具型面的貼模。為降低成形溫度對多點(diǎn)可重構(gòu)模具調(diào)形機(jī)構(gòu)3的影響，所述的底部成形室壁板2設(shè)有調(diào)形工作孔，其位于多點(diǎn)可重構(gòu)模具調(diào)形機(jī)構(gòu)3上方；