一种提高碳纤维填充芯材尺寸精度成型方法技术

本发明专利技术公开了一种提高碳纤维填充芯材尺寸精度成型方法，属于复合材料自动化制造技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、材料装夹；b、分切尺寸设置；c、预热温度设置，通过加热区的烘箱设置好加热温度，将材料预热软化，若预浸料为中低温热固性树脂，则预热温度设置为60℃，若预浸料为高温热固性树脂，则预浸料预热温度设置为80℃；d、牵引速率设置；e、碳纤维填充芯材成型；f、碳纤维填充芯材裁断。本发明专利技术能够有效利用工装模具，减少工装模具使用数量，简化制造工艺，提高制造效率，降低制造成本。降低制造成本。降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种提高碳纤维填充芯材尺寸精度成型方法


[0001]本专利技术涉及到复合材料自动化制造
，尤其涉及一种提高碳纤维填充芯材尺寸精度成型方法。

技术介绍

[0002]碳纤维填充芯材是用来填充复合材料加筋结构三角空隙的一种填充材料，三角孔隙的存在会导致复材构件的力学性能下降，在航空企业复材构件的制造过程中，普遍采用单向带碳纤维预浸料添加一定含量的树脂及胶膜来制备碳纤维填充芯材，然后填充入复材构件的三角空隙中，用于增强复材构件的力学性能。碳纤维填充芯材是制造加筋壁板类零件必不可少的预成型体，其制作的特点是批次多、规格多、时间随机。
[0003]现有的碳纤维填充芯材主要靠手工制作，其制作流程为：
[0004]下料：根据碳纤维填充芯材截面积计算出所需预浸料宽度，按照所需宽度下料。
[0005]卷料：将特定宽度的预浸料卷成圆筒状。
[0006]制作预成型体：将圆筒状预浸料放入预成型模具，熨压成预成型体。
[0007]铺胶膜：将预成型体表面铺一层胶膜，利用预成型模具和熨斗使胶膜与预成型体表面充分接触。
[0008]封装：将裹有胶膜的预成型体放入成型模具，扎真空袋，抽真空。
[0009]热风压：将成型模具放入热压罐，在一定温度和压力下进一步预成型。
[0010]脱模：待成型模具出罐冷却后，进行脱模，取出碳纤维填充芯材。
[0011]手工制作方式有以下缺陷：
[0012]碳纤维填充芯材尺寸精度低，尺寸均匀性差。手工制作的碳纤维填充芯材宽度、高度和半径与理论值存在较大误差。宽度和高度在沿碳纤维填充芯材长度方向均匀性差，无法完全填充满成型模具，无法形成理想尖端。此外，在手工制作碳纤维填充芯材的过程中，首先要将特定宽度的预浸料卷成圆筒状，在卷料过程中纤维方向极易发生扭转。铺层密实性差。由于在手工预制成型体和热风压的过程中压力的影响，手工制作的碳纤维填充芯材铺层密实性，孔隙率高。成型工序多，效率低。手工制作碳纤维填充芯材包括：下料、卷料、制作预成型体、铺胶膜、热风压、脱模众多工序，使得手工制作的效率极低。
[0013]公开号为CN 109228400A，公开日为2019年01月18日的中国专利文献公开了一种夹芯结构碳纤维复合材料长桁的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0014]步骤一：在夹芯芯材的表面铺覆第一预浸料组并预压实；
[0015]步骤二：将第二预浸料组铺贴在长桁预成型体模具上；
[0016]步骤三：将包覆有所述第一浸料组的所述夹芯芯材放置于所述长桁预成型体模具中规定的型腔内；
[0017]步骤四：将所述长桁预成型体放置于平台上，铺放预压实用辅助材料组进行预压实并抽真空，使得所述第一预浸料组与所述第二预浸料组充分贴实，从而制备得到长桁预成型体；
[0018]步骤五：在主体模具上铺贴第三预浸料组，将所述长桁预成型体及所述长桁预成型体模具一起固定在所述主体成型模具上；
[0019]步骤六：将第四预浸料组沿着所述长桁预成型体非模具侧进行铺贴，并将R角区域的所述第四预浸料组压实，从而使得所述第四预浸料组充分填实所述R角区域；
[0020]步骤七：在所述第四预浸料的表面铺贴可剥布，并充分压实；
[0021]步骤八：在所述可剥布上依次铺放隔离膜、透气毡、真空袋膜及密封胶条，并进行抽真空制袋；以及
[0022]步骤九：进行升温及固化。
[0023]该专利文献公开的夹芯结构碳纤维复合材料长桁的成型工艺，所成型的产品表面和内部质量可靠，质量稳定。但是，工装模具使用较多，加工工艺复杂，影响制造效率。

技术实现思路

[0024]本专利技术为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种提高碳纤维填充芯材尺寸精度成型方法，本专利技术能够有效利用工装模具，减少工装模具使用数量，简化制造工艺，提高制造效率，降低制造成本。
[0025]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0026]一种提高碳纤维填充芯材尺寸精度成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0027]a、材料装夹，选取预浸料，将预浸料装夹在碳纤维填充芯材自动成型设备上；将材料余料及背衬纸转接到衬纸余料回转机构中，衬膜转接到衬膜回转机构中，材料另一端使用夹头夹住，形成牵引状态；
[0028]b、分切尺寸设置，根据碳纤维填充芯材的长度L、高度H和半径，计算出碳纤维填充芯材截面积；再根据截面积和材料厚度h，计算出碳纤维填充芯材所需单层预浸料宽度W，然后以宽度数据设置分切尺寸；
[0029]c、预热温度设置，通过加热区的烘箱设置好加热温度，将材料预热软化，若预浸料为中低温热固性树脂，则预热温度设置为60℃，若预浸料为高温热固性树脂，则预浸料预热温度设置为80℃；
[0030]d、牵引速率设置，将牵引机构的牵引速率设置为0.5m/min，对材料进行匀速牵引；
[0031]e、碳纤维填充芯材成型，材料在牵引过程中通过波纹压辊碾压成束，再将预浸料滚压折叠，通过三角碳纤维填充芯材预成型模具将单向预浸料带成束聚拢成三角形状；
[0032]f、碳纤维填充芯材裁断，最后将三角形状的预浸料带通过碳纤维填充芯材成型模具形成碳纤维填充芯材，当达到预设的碳纤维填充芯材长度时，通过切割机构切断碳纤维填充芯材，取出碳纤维填充芯材后，夹头回位，继续夹住材料的端头，开始下一条碳纤维填充芯材的制造。
[0033]所述步骤b中，碳纤维填充芯材所需单层预浸料宽度的计算公式为：W＝(L*H-πR2/2)/h。
[0034]所述步骤b中，以宽度数据设置分切尺寸具体是指根据计算得到的碳纤维填充芯材所需单层预浸料宽度增加6％作为分切尺寸。
[0035]本专利技术的有益效果主要表现在以下方面：
[0036]1、本专利技术，“a、材料装夹，选取预浸料，将预浸料装夹在碳纤维填充芯材自动成型
设备上；将材料余料及背衬纸转接到衬纸余料回转机构中，衬膜转接到衬膜回转机构中，材料另一端使用夹头夹住，形成牵引状态；b、分切尺寸设置，根据碳纤维填充芯材的长度L、高度H和半径，计算出碳纤维填充芯材截面积；再根据截面积和材料厚度h，计算出碳纤维填充芯材所需单层预浸料宽度W，然后以宽度数据设置分切尺寸；c、预热温度设置，通过加热区的烘箱设置好加热温度，将材料预热软化，若预浸料为中低温热固性树脂，则预热温度设置为60℃，若预浸料为高温热固性树脂，则预浸料预热温度设置为80℃；d、牵引速率设置，将牵引机构的牵引速率设置为0.5m/min，对材料进行匀速牵引；e、碳纤维填充芯材成型，材料在牵引过程中通过波纹压辊碾压成束，再将预浸料滚压折叠，通过三角碳纤维填充芯材预成型模具将单向预浸料带成束聚拢成三角形状；f、碳纤维填充芯材裁断，最后将三角形状的预浸料带通过碳纤维填充芯材成型模具形成碳纤维填充芯材，当达到预设的碳纤维填充芯材长度时，通过切割机构切断碳纤维填充芯材，取出碳纤维填充芯材后，夹头回位，继续夹住材料的端头，开始下一条碳纤维填充芯材的制造”，较现有技术而言本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高碳纤维填充芯材尺寸精度成型方法，其特征在于，包括以下步骤：a、材料装夹，选取预浸料，将预浸料装夹在碳纤维填充芯材自动成型设备上；将材料余料及背衬纸转接到衬纸余料回转机构中，衬膜转接到衬膜回转机构中，材料另一端使用夹头夹住，形成牵引状态；b、分切尺寸设置，根据碳纤维填充芯材的长度L、高度H和半径，计算出碳纤维填充芯材截面积；再根据截面积和材料厚度h，计算出碳纤维填充芯材所需单层预浸料宽度W，然后以宽度数据设置分切尺寸；c、预热温度设置，通过加热区的烘箱设置好加热温度，将材料预热软化，若预浸料为中低温热固性树脂，则预热温度设置为60℃，若预浸料为高温热固性树脂，则预浸料预热温度设置为80℃；d、牵引速率设置，将牵引机构的牵引速率设置为0.5m/min，对材料进行匀速牵引；e、碳纤维填充芯材成型，材料在牵引过...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄当明，张龙，傅念清，杨龙英，罗维，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：