一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装的制作方法

本实用新型涉及板材成型的技术领域，具体是涉及一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装。

背景技术：

随着科技的发展和社会的进步，人类开始发展航空航天领域，并且随着近些年的发展，人们在航空航天领域取得的成就越来越多，如需进一步的发展横空航天领域，就需要不断的开发本领域的产品以及生产设备。

目前，碳纤维预浸料制成的产品被广泛用于航空航天领域，并且由于大克重预浸料的成功开发，这种预浸料的产品已经逐渐向普通工业渗透，普通工业对预浸料产品的以来也越来越大，尤其是在风电领域的应用。若使用碳纤维预浸料制备风电叶片的大梁，可以大大降低结构件的重量，同时可以大幅度提升叶片的抗弯刚度，从而满足叶片更大长度的需求。但由于在制造复杂结构产品或使用新材料制作符合材料的结构设计过程中，需要使用符合材料板材的基本力学性能参数作为设计基准值。这就需要对碳纤维预浸料进行大量的性能测试，而测试的过程中需要用制备复合材料板材。

传统的复合材料成型工艺一般采用碳纤维预浸料的热压罐成型工艺，通过这种碳纤维预浸料的热压罐成型工艺可以保证碳纤维预浸料板材在成型的过程中所需要的压力和温度，并保证压力和温度均匀。但在复合材料的选型阶段的板材性能测试时，由于使用数量较多，导致使用热压罐成型工艺成型的成本较高，花费大量的经费，给公司带来一定的财政负担。

综上所述，目前复合材料成型的工艺存在制作成本高，操作过程复杂的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，以通过设置上下两块模具，并在上下模具之间设置密封圈，保证模具内部的真空度，通过紧固螺栓拆或锁紧上下两块模具，并在上下两块模具中均设置有加热管，保证了温度的均匀，且在上模具上开设抽气孔，以及在四角上均设置压力装置检测压力，保证了内部压力的均匀，结构设计简单，使用成本低，并且易于操作，有效解决了制作成本过高，操作过程复杂的问题。

具体技术方案如下：

一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，具有这样的特征，包括：主体、加热装置、压力检测装置、锁紧装置以及密封装置，主体为双层且呈矩形设置，主体包括上模和下模，上模和下模中均内置有等量的加热装置，在上模和下模之间的四个角点上均设置有压力检测装置，锁紧装置可拆卸地设置于主体的边缘上，密封装置设置于上模和下模之间。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，上模上开设有五个抽气孔，抽气孔中的其中四个呈正方形阵列设置于上模的对角上，且这四个抽气孔的非对角的两孔之间距离范围为200～400mm，抽气孔中剩余的一个设置于上模的中心。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，主体的长度尺寸和宽度尺寸一致，且尺寸范围为300～600mm。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，加热装置为加热管，且上模和下模中的各模具数量范围为4～6根；上模和下模之间设置有若干温度传感器。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，上模的四条外缘上均匀开设有若干通孔，下模上对应开设有若干锁紧孔，且锁紧孔为螺纹孔。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，通孔和锁紧孔的数量范围为12～20个。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，锁紧装置为锁紧螺栓，且锁紧螺栓的螺纹与锁紧孔的螺纹配合。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，压力检测装置为压力传感器。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，密封装置为“O”型密封条，且密封条的直径范围为1～1.5mm。

上述的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，其中，上模和下模的材料均为铝材。

上述技术方案的积极效果是：1、将主体设置成上模和下模两部分，并在上模和下模内均内嵌有等量的加热管，保证了复合板材在加工的过程中达到温度均匀的效果；2上模和下模之间设置有“O”型密封条，加强了模具的气密封，保证了模具的真空度；3、上模上开设有五个抽气孔，且四个抽气孔呈正方形阵列设置于上模的对角上，剩余一个抽气孔设置于上模的中心，保证了抽气时，模具内各区域的压力均匀；4、在上模和下模之间且位于主体四角点处设置有压力传感器，实时检测模具个区域的压力变化，防止模具中压力的分布不均；5、上模和下模的材料均采用铝材，质量轻，便于使用。

附图说明

图1为本实用新型的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装的实施例的结构图；

图2为本实用新型一较佳实施例的上模的结构图。

附图中：1、上模；2、下模；3、抽气孔；4、通孔；5、锁紧孔；6、锁紧螺栓；7、密封条；8、加热管；9、压力传感器测压点；10、复合板件。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图2对本实用新型提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本实用新型的限定。

图1为本实用新型的一种非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装的实施例的结构图；图2为本实用新型一较佳实施例的上模的结构图。如图1和图2所示，本实施例提供的非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装包括：上模1，抽气孔3、通孔4、密封条7、加热管8、压力传感器测压点9、下模2以及锁紧孔5。

具体的，模具包括主体，主体设置成双层，且主体形状呈矩形设置；主体包括上模1和下模2，且上模1和下模2相对设置；主体的长度尺寸与宽度尺寸保持一致，且尺寸范围为300～600mm。

上模1的四条边缘上均匀开设有若干通孔4，且每条边缘上的通孔4数量一致；上模1上的通孔4数量范围为12～20个，且通孔4直径范围设置为8～12mm。

上模1上在通孔4靠近上模1中心的区域内开设有五个抽气孔3，且五个抽气孔3中的四个呈正方形阵列分布于上模1的对角上，且这四个抽气孔3的非对角的两孔之间距离范围为200～400mm，五个抽气孔3中剩余的一个设置于上模1的中心。

上模1中内嵌有若干根加热管8，且均匀分布在上模1内，加热管8的设置方向与上模1的其中一条边缘平行，且两相邻的加热管8之间的距离相等，并且加热管8还设置在上模1上位于同一边缘上两相邻通孔4中间；上模1中加热管8数量在4～6根的范围内，保证了模具内的温度在30℃～220℃之间，由于设置的加热管数量较多，使得温度的控制精度在±2℃以内。

位于上模1对角线上的四个角点区域均设置有压力传感器测压点9，由于压力传感器测压点9分布均匀，保证了测压的准确性。

具体的，下模2与上模1对应设置，下模2上开设有若干锁紧孔5，且锁紧孔5的数量与上模1上的通孔4数量和位置均保持一致，并且锁紧孔5均为螺纹孔。

下模2中同样内嵌有若干加热管8，且下模2中加热管8的数量与上模1中加热管8数量保持一致，并且下模2中加热管8的设置位置与上模1中加热管8的设置位置同样保持一致。

位于上模1对角线上的四个角点区域同样设置有压力传感器测压点9，且下模2上的压力传感器测压点9与上模1上的压力传感器测压点9相对应。

更加具体的，在上模1和下模2之间设置有“O”型密封条7，密封条7直径范围为1～1.5mm，且密封条7设置于抽气孔3围成的矩形与通孔4围成的矩形之间，保证了抽气后，上模1和下模2之间的密封性，真空度更好，压力分布更加均匀。

更加具体的，上模1和下模2通过锁紧螺栓6进行紧固，锁紧螺栓6穿过上模1上的通孔4与下模2上的锁紧孔5进行螺纹连接，使上模1和下模2的配合使用更加稳定和牢固，密封性更好，并且锁紧螺栓采用扭力扳手进行锁紧，能保证每个锁紧螺栓对上模和下模的压力相同。

在上模1和下模2的四个压力传感器测压点9之间均设置有压力传感器(未标出)，能实时检测各区域压力的变化，检测模具内部压力是否均匀分布。

作为优选的实施方式，在上模1和下模2之间设置有若干温度传感器(未标出)，便于实时监控模具内的温度变化以及温度分布是否均匀，保证温度在各个区域均保持一致。

作为优选的实施方式，上模1和下模2的材料均选用铝材，使模具的重量更轻，使用更加方便。

作为优选的实施方式，上模1和下模2的厚度保持一致，保证了两者的刚度相同，使模具内部的压力和温度在各个区域均保持一致。

作为优选的实施方式，压力传感器测压点9的直径选取范围设置在保证了可选取的压力传感器(未标出)的可测范围为0.1MPa～1MP，覆盖了复合材料成型的压力范围，实用范围更广。

作为优选的实施方式，加热管8加热所能达到的温度控制在40℃～200℃之间，覆盖了符合材料成型的温度区间，适应性更好。

本实施例提供的非热压罐成型碳纤维预浸料板材的成型工装，包括主体、加热装置、压力检测装置、锁紧装置以及密封装置，结构设计简单，布局紧凑。通过将主体设置呈上模1和下模2的双层，并在上模1上设置有五个抽气孔3，且五个抽气孔3位置分布合理，使模具内部的压强保持均匀；同时还在上模1的边缘上设置有若干通孔4，在下模2的边缘上设置锁紧孔5，其通孔4与锁紧孔5对应设置，并通过锁紧螺栓6将上模1和下模2组合在一起，保证了模具锁紧的平稳性，防止模具的形变，提高模具的气密性；还通过在上模1和下模2之间设置密封条7，保证了模具组合使用后的气密性，维持模具内部的压力；还通过在上模1和下模2中内嵌入等量的加热管8，且将加热管8均匀分布，保证了模具内部温度的均匀性；最后还在上模1和下模2之间且位于对角线上的四个角点区域上设置有压力传感器测压点9，并在测压点上设置压力传感器(未标出)，实现对模具压力的实时监测，保证模具内部各区域压力的均匀分布。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。