一种复合材料空腔盒段液态成型方法与流程

本发明涉及复合材料制造技术领域，具体地说是一种复合材料空腔盒段液态成型方法。

背景技术：

复合材料常被应用于各种复杂的盒段结构，多腔盒段是应用最为典型的盒段结构，也是液态成型工艺中难度较高的结构，一般采用端部注射的方法，这种方法存在的问题包括：1)纵向流动长度较大，树脂流动时间长，热固性树脂的粘度会随时间延长而升高，导致浸透性变差，易在末端形成缺陷；2)盒段纵墙渗透困难，树脂沿纤维方向的流动性远高于z向，在零件厚度较大的情况下，会发生难以渗透的问题；3)注射时间长，制造成本高。复合材料的液态成型一般仅在零件的某一侧或两侧设置流道，能够满足中小型复合材料零件的制造，但大型的复合材料空腔盒段在使用传统工艺成型时，会发生局部未渗透的情况，对于零件的质量造成影响。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种复合材料空腔盒段液态成型工艺方法，该方法具有高效率、操作简便的特点，将树脂流道深入至复合材料坯体内部，使填充及流道一体化，缩短注射流动与纤维布坯体直接的流动距离，使树脂在短时间内流动至远端，在树脂低粘度的状态下完成注射，提高零件成型质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种复合材料空腔盒段液态成型工艺方法，包括以下步骤：

1)液态成型流道分为主流道与次流道，主流道分布于底模具上，次流道为预置流道，放置在复合材料空腔盒段的三角形拐角处，次流道上分布有流通孔；

2)首先在下模具上铺贴空腔盒段的下蒙皮及在各芯模上分别铺贴坯体，然后将各芯模连同坯体在下蒙皮上组装，同时将次流道放置在两芯模及蒙皮形成的三角区位置；

3)芯模、下蒙皮和次流道组装完成后，在芯模另外一侧同样放置次流道，完成后，在上面铺贴上蒙皮，并放置上模具、底模具及顶模具，其中，芯模位于上模具、下模具之间，底模具位于上模具、下模具、芯模的后端，顶模具位于上模具、下模具、芯模的前端，上模具、下模具、顶模具、底模具构成封闭空间，用螺栓锁紧模具后注射树脂；

4)树脂注射口在底模具上，注射口与主流道相互连同，树脂首先流满主流道，然后沿次流道向空腔盒段内部流动，树脂流经流通孔时，通过流通孔向空腔盒段的纤维布中渗透；

5)树脂注射完成后，按照树脂固化工艺固化零件，固化结束脱离上模具、底模具、顶模具及芯模，次流道留在零件中。

作为优选，次流道为与注射树脂相容的塑料，截面为三角形，壁厚范围为：0.3mm～1.0mm，

作为优选，次流道上的流通孔分布于三角形次流道的三个面上，在次流道长度方向均匀分布。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果如下：

本发明利用了复合材料空腔盒段的结构三角区，并在其中预置三角形次流道，将树脂在短时间内引流至盒段远端，树脂通过次流道管壁上的小孔向外渗透到纤维布中，缩短了树脂流至远端的流动时间，减少了整个注射过程经历的周期。

采用本发明的工艺方法可使盒段在更短时间内完成注射，使树脂在低粘度状况下渗透到盒段的各位置，避免了长时间注射导致的树脂粘度变大的状况，更能够满足大型盒段液态成型的需求，内部增加的次流道也使树脂更易渗透到结构复杂的部位，减少树脂无法渗透造成的内部缺陷数量。同时，更短的注射时间也提高了零件成型效率，降低了能耗，使零件成型制造更快捷、成本更低、质量及重复性更高。

附图说明

图1为本发明中复合材料空腔盒段零件外形俯视示意图；

图2为复合材料空腔盒段零件正视剖视示意图；

图3为复合材料空腔盒段坯体、芯模、上模具、下模具的组装示意图；

图4为次流道截面示意图；

图5为图4中次流道的侧视图；

图6为底模具位置结构示意图；

图7为空腔纵墙及局部示意图；

图8为顶模具示意图；

具体实施方式

为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作以详细说明。

首先铺贴下蒙皮坯体及各芯模坯体，将纤维布按照预定铺层依次铺贴在下模具及芯模上，然后在下蒙皮坯体上组装芯模及其上的坯体，芯模在蒙皮上组装的同时，将次流道放置在芯模之间且贴近下蒙皮坯体的r角处，每个位置放置一条次流道，完成后，将组装完成的坯体用真空袋封装，并抽真空压实。

去掉真空袋，在各芯模上部形成的三角区同样放置次流道，然后在其上铺贴上蒙皮，完成后，组装上模具、底模具及顶模具，用螺栓连接各模具并锁紧。

模具的注胶口与树脂罐连接，出胶口与真空系统连接，出胶口抽真空后，使树脂通过位于底模具上的注胶口注入模具内部，树脂首先流入底模具上的主流道，然后一部分树脂通过纤维布向内部渗透流动，另一部分树脂流入次流道中，次流道横截面为三角形空腔，树脂在其中的流动速度远高于在纤维布中的渗透速度，树脂将在较短时间流至次流道远端。次流道侧壁分布了流通孔，树脂沿流通孔向纤维布中渗透。

树脂注射完成后，关闭注胶及出胶口，将温度升高至树脂固化温度使零件固化，固化后，分离上模具、下模具、底模具、顶模具及芯模，得到复合材料空腔盒段。

实施例1：

以复合材料三腔盒段为实施例，图1揭示了复合材料三腔盒段零件外形俯视示意图，图2揭示了复合材料三腔盒段零件正视剖视示意图，图3揭示了复合材料三腔盒段坯体、芯模、上模具、下模具的组装示意图，图4揭示了次流道截面示意图，图5为图4中次流道的侧视图，各面分布流通孔19，图6揭示了底模具示意图，底模中按照零件横截面分布了主流道16，图7为空腔纵墙1及局部示意图，图8为顶模具示意图。

复合材料三腔盒段主体由下蒙皮22、上蒙皮1、纵墙2，纵墙4，纵墙6，纵墙8组成。

在芯模3、芯模10、芯模11、芯模12、芯模13上按照预定铺层铺贴纤维布，形成芯模纤维布坯体，同时在下模具15上铺贴下蒙皮22坯体。

在铺贴完的下蒙皮22上进行组装，首先放置芯模3，然后在芯模3下部r区(两个相邻芯模与下模具15之间的空隙)位置放置次流道18，然后按照这种规则依次放置：芯模10、次流道18、芯模11、次流道18、芯模12、次流道18、芯模13，完成后，用真空袋密封组装后的坯体，真空压实，使各芯模之间贴合紧密。

真空压实完毕后，去掉真空袋，在每两个芯模上部的r区(两个相邻芯模与上模具14之间的空隙)之间再次放置次流道18，分别位于：芯模3与芯模10之间、芯模10与芯模11之间、芯模11与芯模12之间、芯模12与芯模13之间。放置完成后，在上部按铺层铺贴上蒙皮1。上蒙皮1铺贴完成后，组装上模具14、底模具17、顶模具7，用螺栓锁紧各模具。各模具的位置关系是，各芯模位于上模具14、下模具15之间，底模具17位于上模具、下模具、各芯模(芯模3、芯模10、芯模11、芯模12、芯模13)的后端，顶模具7位于上模具14、下模具15、各芯模(芯模3、芯模10、芯模11、芯模12、芯模13)的前端；上模具、下模具、顶模具、底模具构成封闭空间。

如图6、图7所示，注胶口5、主流道16位于底模具17上，底模具17的注胶口5在外部与树脂罐连接，树脂在压力下从底模具17中的注胶口5流入主流道16，流满主流道后，一部分树脂通过纤维布向坯体内渗透流动，另一部分流入次流道18，树脂沿次流道18空腔向远端灌注，次流道18流满后，树脂在压力下通过次流道18上的流通孔19向外部的纤维布坯体流动，坯体灌注完毕后，将注胶口5和顶模具7上的出胶口20关闭。将温度升高至树脂固化温度，使零件固化，固化完成后，分离各模具，得到复合材料三腔盒段。

采用该种方法成型的复合材料空腔盒段效率高、操作简单。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。