[发明专利]一种织物预浸料复合材料圆筒的模具及模压成型方法

说明书

本发明涉及一种织物预浸料复合材料圆筒的模具及模压成型方法，模具包括阳模、下模、上模和阴模，阳模的底部圆柱和顶部圆柱分别插在下模和上模的内孔中；下模和上模互为对称结构；阴模为分多块具有相同结构组成的圆筒形阴模结构，阴模内型面与阳模中间的圆柱外型面、脱模环的上型面和法兰端面压环下型面构成的空间形成制作制件的型腔。本发明采用热压机和专用模具完成制件制备，避免了缠绕机、烘箱或热压罐等设备投入，在提高产品性能稳定性的同时，降低了产品制造成本，实现织物预浸料复合材料圆筒低成本、大批量制造，特别对某些高温或高载荷成型的复合材料圆筒制件，提供了一种简单有效的制造途径。

技术领域

本发明涉及一种复合材料圆筒成型方法，特别涉及一种织物预浸料模压成型复合材料圆筒方法。

背景技术

圆筒结构是复合材料应用最广泛的结构之一，带法兰圆筒制件通常用于连接其它部件，例如火箭的复合裙、仓段等结构。相比铝合金、钛合金等金属材料，复合材料圆筒制件具有明显的减重及和复合材料部件匹配性好的优点，将逐步代替金属材料成为复合材料部件连接结构的主要方向。

目前通常采用连续纤维缠绕、RTM和热/液压罐工艺成型复合材料筒形构件。连续纤维缠绕成型是通过缠绕机将纤维纱束缠绕在芯轴上，通过烘箱固化成型的方法，该方法的优点主要在于复合材料纤维缠绕角度灵活可设计，一般用于大长径比形制件的制备。RTM成型方法是将纤维织物铺放在模具型腔中，通过注射机在型腔中冲入树脂基体，采用烘箱固化，该方法具有工艺简单的特点。热/液压罐是通过将织物预浸料铺放在模具上，通过热压罐或液压罐加压固化成型，一般用于制备小长径比筒形制件。但是，连续纤维缠绕和热/液压罐热压工艺生产成本较高、对设备条件要求高、投入大；RTM工艺制品纤维含量低、比模量和比强度相对较差。而当前热压机模压成型复合材料技术，仅实现轴向施压，因此主要用于制备平面板材和无纤维取向制品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种织物预浸料复合材料圆筒的模具,以解决实现含法兰结构的织物预浸料复合材料圆筒低成本制造的问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种织物预浸料复合材料圆筒的模具，包括阳模、下模、上模和阴模，

所述阳模为阶梯圆柱结构，阳模中间的圆柱型面与制件的内圆柱面相对应，阳模中间的圆柱型面的上阶梯面安装有脱模环；脱模环由阳模圆柱结构定位，脱模环的上型面与制件的上部内端面相对应，脱模环上部安装法兰端面压环；法兰端面压环位置由阳模顶部圆柱定位，阳模顶部圆柱型面对齐插入在法兰端面压环的内孔中，法兰端面压环下型面与制件的法兰外端面相对应，用于成型制件的法兰外端面，法兰端面压环的外径与制件的外径相同；阳模的底部圆柱和顶部圆柱分别插在下模和上模的内孔中；

所述下模和上模互为对称结构，下模和上模的中间开设有内孔，下模和上模的圆周边设置有内向斜面的滑轨，滑轨上开设有限位槽，下模和上模通过中间的内孔分别安装在在阳模的底部圆柱和顶部圆柱上，并由阳模的底部圆柱和顶部圆柱定位；

所述阴模为分多块具有相同结构组成的圆筒形阴模结构，每块阴模的上端面和下端面分别设置有与下模和上模的滑轨相对应的阴模滑轨，并在阴模滑轨上与下模和上模的限位槽对应位置设置有限位轨；阴模安装在下模和上模之间，阴模的阴模滑轨分别与下模和上模的滑轨接触配合，限位轨分别与下模和上模的限位槽配合，下模和上模挤压阴模时，阴模滑轨在滑轨的斜面上滑动实现对阴模的环向压力的加载；组成圆筒形的阴模内型面与阳模中间的圆柱外型面、脱模环的上型面和法兰端面压环下型面构成的空间形成制作制件的型腔。

一般，为了解决固化过程流胶粘接斜面滑轨的问题，本发明所述阳模中间的圆柱型面的底部还设置有溢胶孔和流胶槽。

特别地，为了方便制件的拔出脱模，本发明所述脱模环上还设置有脱模螺孔。

一般，可根据模压工艺需求将阴模分成块以上的阴模，本发明所述阴模为优选分四块阴模。