[发明专利]一种复合材料管成型工装系统

说明书

本发明公开了一种复合材料管成型工装系统，属于无人机复合材料管领域。本发明主要用于解决具有工况复杂、铺层复杂、锥形结构、大尺寸（长度超过6m）等特点的复合材料管制造难度大的问题。本发明提供的成型工装系统主要包括上模体、下模体、盖板和辅助铺贴工装，其中上模体和下模体均为阴模结构形式，采用框架焊接结构；盖板为平板结构，盖板上设计有腻子条粘贴区域和连接螺栓孔；辅助铺贴工装为L型结构，通过定位销和螺栓与上模体和下模体连接，辅助铺贴工装有铺层标识线，用于预浸料进行丢层铺层的标识。采用本发明的成型工装系统，特别适用于锥形、大尺寸（长度超过6m）碳纤维复合材料管的制造。

技术领域

本发明涉及一种复合材料管的成型工装系统，属于无人机复合材料管领域，主要用于解决工况复杂、铺层复杂、锥形结构、大尺寸（超过6m）等特点的复合材料管制造难度大的问题。

背景技术

碳纤维以其密度小、高比强度、高比模量的优异性能，是理想的结构设计选材；如图1所示，碳纤维复合材料管在产品结构设计中，属于典型结构，经常用于无人机的机翼梁、尾撑管、尾翼主梁、舵面主梁以及其他重要结构区域。碳纤维属于抗拉性能远远大于抗压性能的特殊材料，在碳纤维复合材料产品制造过程中，需避免碳纤维出现受压、堆积、皱折等问题，使碳纤维处于受拉的状态，才可最大限度发挥碳纤维的高比强度的性能，满足设计的要求。

常见的复合材料成型工装为金属阳模，将纤维材料缠绕或者包覆在金属阳模外表面，主要的成型工艺有拉挤工艺、缠绕工艺、热压罐工艺、卷管工艺和内胀法工艺。拉挤工艺和缠绕工艺无法实现锥形复合材料管的制造，产品在固化过程中，没有压力的保证，产品的内部易存在孔隙等质量缺陷，无法作为主承力结构件；热压罐工艺和卷管工艺因其成型设备尺寸的限制和成型工艺特点的限制，无法制造大尺寸的复合材料管，产品外观质量差；内胀法工艺受限于锥形硅橡胶气囊制作难的问题，无法实现大尺寸的锥形碳纤维复合材料管的制造。

鉴于上述各种解决方案存在以下问题：除内胀法工艺外，其余工艺的成型模具为阳模，所制造的复合材料管无法满足复杂工况的要求，产品外观易存在纤维褶皱等质量表现差的问题，如图2所示。内胀法工艺所使用的工装价格昂贵，且无法制造锥形结构的复合材料管。

发明内容

本发明提供一种复合材料管成型工装系统，目的在于解决工况复杂、铺层复杂、锥形结构、大尺寸（长度超过6m）等特点的复合材料管制造难度大的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合材料管成型工装系统，包括上模体、下模体、盖板和L型辅助铺贴工装；所述的上模体和下模体的端面设有放置第一密封条的第一密封槽，所述的下模体的法兰面上设有放置第二密封条的第二密封槽，下模体的法兰面上设有与下模体的腔体连通的若干第一排气槽，第二排气槽与第一排气槽连通，上模体的上部设有与第二排气槽连通的若干真空快速接头；所述的辅助铺贴工装的竖直面上设有若干丢层标示线，向上模体和下模体的腔体内铺设预浸料的料片时，将辅助铺贴工装安装在上模体和下模体的法兰面上，待预浸料铺贴完毕之后，拆除辅助铺贴工装，将所述的上模体、下模体上下对合，对合后第一密封槽和第二密封槽连通，盖板设于对合后的上模体、下模体的两端端面并紧固。

进一步的技术方案，所述的上所述的上模体和下模体为框架式阴模结构，采用钢焊接的框架式阴模结构。

进一步的技术方案，所述的第二排气槽与下模体的腔体的轴线平行，第一排气槽垂直设于第二排气槽的一侧；所述的第二密封槽设于第二排气槽的一侧，且位于远离下模体的腔体的方向。

进一步的技术方案， 所述的第一密封条和第二密封条采用硅胶材质密封条，且两者的胶接节点通过专用结构胶进行粘接，使第一密封条和第二密封条紧密连接。

进一步的技术方案，所述的下模体的法兰面上设有用于导向的锥形导向销，下模体的侧边设有用于限位的挡块。

进一步的技术方案，所述的真空快速接头的间距为200mm-300mm。