[发明专利]一种应用于碳纤维复合材料零件包边工艺的加温加压装置

说明书

本发明公开了一种应用于碳纤维复合材料零件包边工艺的加温加压装置，属于复合材料加工领域。包括上夹头和下夹头，上夹头和下夹头通过连接销钉组合形成“开口夹”结构，其钳口部分用于夹住碳纤维复合材料零件包边区域；所述上夹头的开口端设置有下压头组件，所述下压头组件包括活动连接的气动柱塞和柱塞压块，所述气动柱塞外接气源提供动力，气动柱塞沿轴线下行推动柱塞压块与下压头共同作用对碳纤维复合材料零件包边区域产生持续可控的压紧力。本发明可以实现在装配型架上完成飞机碳纤维复合材料零件预浸料包边工作，从而避免了飞机大型零、部件由于热压罐的加温加压设备尺寸限制条件，无法进行包边的问题，同时降低能耗。

技术领域

本发明涉及复合材料加工领域，具体涉及一种应用于碳纤维复合材料零件包边工艺的加温加压装置。

背景技术

复合材料是一种新型的结构材料，具有高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀及可设计性等诸多优点，被广泛应用于工程结构中，尤其是航空飞行器结构。与传统金属材料相比，采用复合材料可使结构减重20~30％。随着复合材料技术的发展，航空飞行器复合材料的用量从最初的不足1％，发展到现今的50％以上（BOEING 787、AIRBUS 350XWB）。复合材料的应用结构也由最初的次承力结构发展到主承力结构，如机身承压框、机翼扭矩盒、上下翼面壁板、机翼前后墙等。复合材料的用量已经成为衡量航空飞行器先进性的重要标志之一。

目前，飞机结构所用复合材料，以碳纤维增强树脂基复合材料为主。现有碳纤维复合材料零件是采用单层预浸料铺叠增厚、热压成形工艺制造。由于碳纤维复材预浸料铺叠过程中不可避免的会引入缺陷，以及复合材料层间性能非常薄弱的结构特点，使得复合材料零件具有基体开裂、界面脱胶、分层和纤维断裂等特殊损伤破坏模式。

尤其是在复合材料零件边缘，一旦出现分层损伤，则会对结构整体性能造成严重破坏。为解决复材零件边缘分层的问题，现在通常采用在复材零件边缘包单层预浸料的工艺方法解决。但是“单层预浸料包边”工艺，需要复材零件二次进罐，这种工艺不但需要与之适应的价格昂贵的固化成型工装，还需要耗费大量的真空袋、密封胶条、隔离膜、透气毡、脱模布等辅助材料，同时成型过程中需消耗大量的能源。并且，由于受制于热压罐内腔尺寸，待固化的复材零、部件尺寸需控制在小于热压罐内腔尺寸之内。这就限制了先进复合材料在飞机复材零、部件制造和使用范围。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，提出一种应用于碳纤维复合材料零件包边工艺的加温加压装置，通过将此加温加压装置，就可以实现在装配型架上完成飞机碳纤维复合材料零件预浸料包边工作，从而避免了飞机大型零、部件由于热压罐的加温加压设备尺寸限制条件，无法进行包边的问题，同时降低能耗。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种应用于碳纤维复合材料零件包边工艺的加温加压装置，其特征在于，包括上夹头和下夹头，上夹头和下夹头通过连接销钉组合形成“开口夹”结构，其钳口部分用于夹住碳纤维复合材料零件包边区域；所述上夹头的开口端设置有下压头组件，所述下压头组件包括活动连接的气动柱塞和柱塞压块，所述气动柱塞外接气源提供动力，气动柱塞沿轴线下行推动柱塞压块与上夹头共同作用对碳纤维复合材料零件包边区域产生持续可控的压紧力。

在某一实施例中，所述上夹头的开口端头设置有圆柱形腔室，气动柱塞滑动连接于所述圆柱形腔室内，所述圆柱形腔室顶部设有与圆柱形腔室内部连通的螺纹孔，进气管嘴通过该螺纹孔与上夹头连接。

在某一实施例中，所述气动柱塞为表面设置有密封环槽的圆柱体零件，所述密封环槽中装配有弹性密封圈。

在某一实施例中，所述气动柱塞的底部设置有凸台，凸台上制有销钉通孔；所述柱塞压块上设置有带孔插耳，所述带孔插耳的宽度与凸台的宽度相匹配，销钉穿过带孔插耳和销钉通孔将柱塞压块与气动柱塞连接。

在某一实施例中，柱塞压块具有沿气动柱塞轴线平动和沿销钉轴线转动两个自由度，所述凸台对应柱塞压块转动方向的两侧设置有起避让作用的倒角。