一种预浸料立体预形体的加工装置及其使用方法与应用与流程

1.本发明涉及复合材料构件产品的成型领域，尤其是涉及一种预浸料立体预形体的加工装置及其使用方法与应用。


背景技术：

2.对于l型、u型、z型、ω型复合材料结构单元的预浸料立体预形体，其共同特征是具有一个或多个折角。目前的成型方法是在模具上一层一层地铺叠，铺叠过程中当遇到折角时需要用熨斗或加热的手段使铺层的层与层之间粘合，但是这种方法在操作过程中，铺层间容易裹入气泡；另外，对于每一个折角处，都是单独铺叠，立体预形体的质量一致性无法保证。
3.因此，如何解决手工铺叠过程中的质量一致性差，以及耗费大量的人力资源和时间，效率低下的问题，成为人们亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种预浸料立体预形体的加工装置及其使用方法与应用，以解决现有技术中立体预形体制备过程中出现的手工铺叠过程中的质量一致性差，以及耗费大量的人力资源和时间，效率低下的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.根据本发明实施例的第一方面，提供一种预浸料立体预形体的加工装置，包括夹紧端下侧模头、设置在夹紧端下侧模头上方的夹紧端上侧模头、运动端下侧模头、以及设置在运动端下侧模头上方的运动端上侧模头，夹紧端下侧模头的顶部设有第一夹持平面，夹紧端下侧模头的一侧有第一导向平面，第一夹持平面和第一导向平面之间设有第一过渡面。
7.进一步的，所述运动端上侧模头的底部设有第二夹持平面，运动端上侧模头的一侧设有第二导向平面，第二夹持平面和第二导向平面之间设有第二过渡面，所述第一过渡面和第二过渡面的形状为倒圆角状，所述第一导向平面和第二导向平面平行设置，且第一导向平面和第二导向平面可相对移动。
8.进一步的，所述夹紧端下侧模头和运动端下侧模头上安装有调温装置。
9.进一步的，所述夹紧端下侧模头和运动端下侧模头中调温装置的调温范围是18-100℃。
10.进一步的，所述运动端下侧模头的顶部设有第三夹持平面，运动端下侧模头靠近夹紧端下侧模头的一侧设有第三导向平面，所述的第三导向平面和第二导向平面平行设置。
11.进一步的，所述运动端下侧模头顶部远离第一导向平面的一端设有垫块，且垫块高度与待处理预浸料立体预形体的厚度相等。
12.进一步的，所述夹紧端上侧模头的底部设有与第一夹持平面平行的第四夹持平
面，所述夹紧端上侧模头靠近运动端上侧模头的一侧设有第四导向平面。
13.根据本发明实施例的第二方面，提供一种加工装置的使用方法，包括以下步骤：
14.1)预浸料预形体放置：夹紧端下侧模头与运动端下侧模头靠近，使第一导向平面和第三导向平面贴合，第一夹持平面和第三夹持平面在一个平面上，
15.夹紧端上侧模头与运动端上侧模头靠近，使第二导向平面和第四导向平面贴合，第二夹持平面和第四夹持平面在一个平面上，将平面的预浸料预形体安放于第一夹持平面和第三夹持平面形成的平面上；
16.2)预浸料预形体夹持：夹紧端上侧模头向夹紧端下侧模头移动，将预浸料预形体的左侧部分夹持在第一夹持平面和第四夹持平面之间，运动端上侧模头向运动端下侧模头移动，第二夹持平面与垫块贴合，使预浸料预形体的右侧部分夹持在第二夹持平面和第三夹持平面之间；
17.3)预浸料预形体加热：通过夹紧端下侧模头和运动端下侧模头上的调温装置控制夹紧端下侧模头和运动端下侧模头升高温度，对预浸料预形体加热；
18.4)保持夹紧端上侧模头和夹紧端下侧模头相对位置不变，保持运动端下侧模头和运动端上侧模头相对位置不变，同步移动运动端下侧模头和运动端上侧模头，使第三导向平面与第一导向平面相对移动；当预浸料预形体成型为所需要的形状时，运动端下侧模头和运动端上侧模头停止运动；
19.5)控制夹紧端上侧模头、夹紧端下侧模头、运动端下侧模头和运动端上侧模头温度降低至18℃以下，从而降低预浸料预形体温度，使之硬化；
20.6)待预浸料预形体冷却硬化后，运动端上侧模头和夹紧端上侧模头分别向上运动，取出成型后的预浸料预形体安放在固化模具上封装固化。
21.进一步的，步骤3)中预浸料预形体加热后的温度为50～120℃，期间保温1～60min。
22.进一步的，步骤4)中第三导向平面与第一导向平面相对移动的速率为0.01mm/s～1mm/s。
23.根据本发明实施例的第三方面，提供一种由上述加工装置制备的预浸料立体预形体，所述的预浸料立体预形体为l形，且预浸料立体预形体包括凸缘、与凸缘连接的腹板，且凸缘和腹板的连接处设有圆角，腹板的末端有斜角。
24.本发明实施例具有如下优点：本发明实施例提供一种预浸料立体预形体的加工装置及其使用方法与应用，所述加工装置通过在第一夹持平面和第一导向平面之间设置第一过渡面，第二夹持平面和第二导向平面之间设置第二过渡面，所述第一过渡面和第二过渡面的形状为倒圆角状，工作时预浸料立体预形体在倒圆角状的第一过渡面和第二过渡面作用下，能够避免多层铺叠过程不易控制造成的褶皱问题，降低了人力资源和时间的消耗，提高了工作效率。通过采用本技术的使用方法，进一步提升了成型后预浸料预形体的平整度，避免褶皱现象的出现。此外，本技术的加工装置可广泛用于z型、l型、c型、u型、ω型预浸料立体预形体的制备。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例1提供的一种预浸料立体预形体的加工装置的结构示意图；
27.图2为本发明实施例2提供的使用方法中预浸料预形体放置示意图；
28.图3为本发明实施例2提供的使用方法中预浸料预形体加持示意图；
29.图4为本发明实施例2提供的使用方法中预浸料预形体成型示意图；
30.图5为本发明实施例2提供的使用方法中预浸料预形体降温示意图；
31.图6为本发明实施例3提供的加工装置在z型预浸料立体预形体制作示意图；
32.图7为本发明实施例3提供的加工装置在钝角l型预浸料立体预形体制作示意图；
33.图8为本发明实施例3提供的加工装置在锐角l型预浸料立体预形体制作示意图；
34.图9为本发明加工的l型预浸料立体预形体的示意图；
35.图10为第一导向平面、第四导向平面、预浸料平面预形体的示意图；
36.附图标记说明：1-夹紧端下侧模头；101-第一夹持平面；102-第一导向平面；103-第一过渡面；2-夹紧端上侧模头；201-第二夹持平面；202-第二导向平面；3-运动端下侧模头；301-第三夹持平面；302-第三导向平面；303-垫块；4-运动端上侧模头；401-第四夹持平面；402-第四导向平面；403-第四过渡面；5-预浸料预形体；51-凸缘；52-圆角；53-腹板；54-斜角。
具体实施方式
37.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.实施例1
41.如图1所示，本实施例提供一种预浸料立体预形体的加工装置，包括夹紧端下侧模头1、设置在夹紧端下侧模头上方的夹紧端上侧模头2、运动端下侧模头3、以及设置在运动
端下侧模头上方的运动端上侧模头4，夹紧端下侧模头的顶部设有第一夹持平面101，夹紧端下侧模头的一侧有第一导向平面102，第一夹持平面101和第一导向平面102之间设有第一过渡面103，所述运动端上侧模头4的底部设有第四夹持平面401，运动端上侧模头的一侧设有第四导向平面402，第四夹持平面401和第四导向平面402之间设有第四过渡面403，所述第一过渡面103和第四过渡面403的形状为圆角，第一过渡面103的圆角半径与所要成型的预浸料立体预形体的圆角半径相同，第四过渡面403的圆角半径为2～10mm，所述第一导向平面102和第四导向平面402平行设置，且第一导向平面102和第四导向平面402可相对移动。
42.优选的，所述夹紧端下侧模头1和运动端下侧模头3上安装有调温装置；或者夹紧端上侧模头2、夹紧端下侧模头1和运动端上侧模头4、运动端下侧模头3上安装有调温装置；或者运动端下侧模头3上安装有调温装置；或者运动端上侧模头4、运动端下侧模头3上安装有调温装置。优选的，所述调温装置的调温范围是18-120℃。所述调温装置包括在夹紧端下侧模头1的上端和运动端下侧模头3的上端分别设置导热管，导热管内通入热水或冷水实现温度调节。进一步的，可在夹紧端下侧模头1的上端和运动端下侧模头3的上端开设通孔，通孔内插入导热管。
43.优选的，所述运动端下侧模头3的顶部设有第三夹持平面301，运动端下侧模头3靠近夹紧端下侧模头1的一侧设有第三导向平面302，所述的第三导向平面302和第四导向平面402平行设置。
44.优选的，所述运动端下侧模头3顶部远离第一导向平面的一端设有垫块303，且垫块高度与待处理预浸料立体预形体的厚度相等。
45.优选的，所述夹紧端上侧模头2的底部设有与第一夹持平面101平行的第二夹持平面201，所述夹紧端上侧模头2靠近运动端上侧模头4的一侧设有第二导向平面202。
46.实施例2
47.本实施例提供一种加工装置的使用方法，包括以下步骤：
48.1)预浸料平面预形体放置：如图2所示，夹紧端下侧模头1与运动端下侧模头3靠近，使第一导向平面102和第三导向平面302贴合，第一夹持平面101和第三夹持平面301在一个平面上，夹紧端上侧模头2与运动端上侧模头4靠近，使第二导向平面202和第四导向平面402贴合，如图10所示，第一导向平面102和第四导向平面402之间的距离为d，且第一导向平面102和第四导向平面402之间的距离与预浸料立体预形体的厚度相同；第二夹持平面201和第四夹持平面401在一个平面上，将预浸料平面预形体安放于第一夹持平面101和第三夹持平面301形成的平面上；
49.2)预浸料平面预形体夹持：如图3所示，夹紧端上侧模头2向夹紧端下侧模头1移动，将预浸料平面预形体的左侧部分夹持在第一夹持平面101和第二夹持平面201之间，运动端上侧模头4向运动端下侧模头3移动，第四夹持平面401与垫块303贴合，使预浸料平面预形体的右侧部分夹持在第四夹持平面401和第三夹持平面301之间；
50.3)预浸料预形体加热：通过调温装置对预浸料预形体加热并保温，预浸料预形体加热后的温度为50～120℃，期间保温1～60min；
51.4)如图4所示，保持夹紧端上侧模头2和夹紧端下侧模头1相对位置不变，保持运动端下侧模头3和运动端上侧模头4相对位置不变，同步移动运动端下侧模头3和运动端上侧
模头4，使第三导向平面302与第一导向平面102相对移动；当预浸料平面预形体成型为所需要的形状时，运动端下侧模头3和运动端上侧模头4停止运动；其中，第三导向平面302与第一导向平面102相对移动的速率为0.01mm/s～1mm/s。
52.5)如图5所示，控制调温装置使得预浸料立体预形体5的温度降低至22℃以下，使之硬化；
53.6)待预浸料立体预形体5冷却硬化后，运动端上侧模头4和夹紧端上侧模头2分别向上运动，取出成型后的预浸料立体预形体5安放在固化模具上封装固化。
54.实施例3
55.在实施例1或实施例2技术方案的基础上，本实施例提供一种加工装置制备的预浸料立体预形体，如图7所示，所述的预浸料立体预形体为l形，如图9所示，预浸料立体预形体包括凸缘51、与凸缘51连接的腹板53，且凸缘51和腹板53的连接处设有圆角52，腹板的末端有斜角54。在具体实施中，也可制备其它形状的预浸料立体预形体，如图6为直角z形立体预形体制作示意图；如图8为锐角l形立体预形体制作示意图。
56.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。