一种净尺寸复合材料试板成型模具及方法与流程

1.本发明属于复合材料制造技术领域，本发明涉及一种净尺寸复合材料试板成型模具，还涉及一种净尺寸复合材料试板成型方法。


背景技术：

2.复合材料试板是表征相应产品力学、理化等基本性能参数的通用方法；而复合材料试板制备的优良是直接影响产品基本性能的关键因素。采用现有技术进行复合材料试板制备的方法，存在欠压、过压情况，无法精准控制试板的厚度，使得试板纤维体积含量、密度、孔隙率等基本参数不满足要求，无法准确体现最终产品的性能；同时，试板内部易出现气孔、疏松、分层等现象，严重影响试板的内部质量。


技术实现要素：

3.本发明提供一种净尺寸复合材料试板成型模具及方法，用来解决现有技术中复合材料试板制备方法制得的试板厚度及试板相关参数无法满足产品功能性要求的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
5.一种净尺寸复合材料试板成型模具，包括：
6.上压板；
7.限位凸台，设置于所述上压板上，所述限位凸台四周均为下陷区；
8.下压板，盖设于所述上压板的开口处；
9.所述下压板设置有至少两个模腔，所述上压板与所述下压板贴合后，所述上压板与所述下压板形成限位容纳腔；
10.所述下压板设置有限位台阶，所述限位台阶与所述下压板一体成形；所述限位台阶的高度用于控制预浸料铺层的层数，所述下压板的所述模腔用于预浸料铺贴。
11.可选的，所述限位台阶设置有一预设斜面锥度。
12.可选的，所述上压板和所述下压板均设置有螺纹孔；螺栓通过所述螺纹孔将所述上压板和所述下压板固定连接。
13.可选的，所述上压板设置有反顶孔。
14.可选的，所述模腔的表面设置有一预设粗糙度。
15.本发明还提供一种净尺寸复合材料试板成型方法，方法包括：
16.根据预设试板预浸料铺层角度和层数在模腔进行预浸料铺贴；
17.将上压板限位凸台与下压板限位台阶贴合，将模具合模；
18.将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板；
19.将成型后的复合材料试板脱模。
20.可选的，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板包括：
21.所述模具合模后，在模具外侧依次包覆隔胶模、透气毡、真空袋，并对真空袋内部
抽真空，将合模后的模具置于热压罐加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。
22.可选的，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板包括：
23.所述模具合模后，将合模后的模具置于热压机进行加压一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。
24.可选的，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板还包括：
25.螺栓通过螺纹孔将合模后的上压板与下压板固定连接；
26.将固定连接好的模具置于烘箱进行加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。
27.可选的，将成型后的复合材料试板脱模，包括：
28.通过螺栓穿过上压板上的反顶孔，反顶上压板，使上压板和下压板离模，将成型出的复合材料试板取出。
29.本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
30.本发明的上述方案，包括：上压板；限位凸台，设置于所述上压板上，所述限位凸台四周均为下陷区；下压板，盖设于所述上压板的开口处；所述下压板设置有至少两个模腔，所述上压板与所述下压板贴合后，所述上压板与所述下压板形成限位容纳腔；所述下压板设置有限位台阶，所述限位台阶与所述下压板一体成形；所述限位台阶的高度用于控制预浸料铺层的层数，所述下压板的所述模腔用于预浸料铺贴。通过采用本发明的技术方案，本发明的各个部件紧密配合，协同工作，使制备的试板厚度及质量可控，可以更好的体现产品性能，满足产品功能性要求，同时这种制备模具结构合理，易于制造和操作，生产的产品质量稳定，并且制备成本低；基于模具特征可采用多种固化成型方式，实现了整体降本增效的目的。
附图说明
31.图1是本发明的实施例的组合示意图；
32.图2是本发明的实施例的下压板示意图；
33.图3是本发明的实施例的上压板示意图；
34.图4是本发明的实施例的图2的a区域放大图。
35.附图标记说明
36.1、上压板；2、限位凸台；3、下压板；4、模腔；5、限位台阶；6、斜面锥度；7、螺纹孔；8、反顶孔。
具体实施方式
37.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
38.如图1至图4所示，本发明的实施例提出一种净尺寸复合材料试板成型模具，包括：
39.上压板1；
40.限位凸台2，设置于所述上压板1上，所述限位凸台2四周均为下陷区；
41.下压板3，盖设于所述上压板1的开口处；
42.所述下压板3设置有至少两个模腔4，所述上压板1与所述下压板3贴合后，所述上压板1与所述下压板3形成限位容纳腔；
43.所述下压板3设置有限位台阶5，所述限位台阶5与所述下压板3一体成形；所述限位台阶5的高度用于控制预浸料铺层的层数，所述下压板3的所述模腔4用于预浸料铺贴。
44.该实施例中，下压板3是成型模型整体的支撑面，用于承载其他零部件，便于进行制品的成型，上压板1上面设置有限位凸台2，所述限位凸台2四周均为下陷区，该结构可以满足复合材料板材厚度的要求，保证制品尺寸和形状的准确性，从而提高成型精度。
45.下压板3盖设于所述上压板1的开口处，所述下压板3设置有至少两个模腔4，所述下压板3设置有限位台阶5，所述限位台阶5与所述下压板3一体成形，当上压板1限位凸台2与下压板3限位台阶5贴合后，所述上压板1与所述下压板3形成限位容纳腔，可以保证试板的形状尺寸以及成型精度。
46.上压板1、下压板3形成的多个固定模腔4，不仅满足同时制备多个试板，且各试板表面均匀光滑，有效避免纤维屈曲。
47.所述限位台阶5的高度可以用于，控制预浸料铺层的层数，按照顺序在下压板3模腔4凹面进行预浸料铺贴操作，可以更加精准控制试板的厚度，试板纤维体积含量更加可控。
48.本发明的各个部件紧密配合，协同工作，能够提高复合材料试板成型质量，可以更好的体现产品性能，满足产品功能性要求，同时这种制备模具结构合理，易于制造和操作，生产的产品质量稳定，并且制备成本低。基于模具特征可采用多种固化成型方式，实现了整体降本增效的目的。
49.本发明的一可选的实施例中，所述限位台阶5设置有一预设斜面锥度6。
50.本实施例中，所述限位台阶5设置有一预设斜面锥度6，斜面锥度预设角度为大于或等于45度，斜面锥度6可作为溢胶槽，通过斜面锥度6可以更加方便成型后的试板与模具分离，提高脱模效果。
51.本发明的一可选的实施例中，所述上压板1和所述下压板3均设置有螺纹孔7；螺栓通过所述螺纹孔7将所述上压板1和所述下压板3固定连接。
52.所述上压板1和所述下压板3均设置有螺纹孔7，本实施例中上压板1和下压板3通过螺栓进行连接，螺纹孔7的数量及位置根据实际需要进行设置，还可以采用其他的连接方式。
53.本发明的一可选的实施例中，所述上压板1设置有反顶孔8。
54.本实施例中，所述上压板1设置有反顶孔8，反顶孔8的位置和数量根据实际需要进行设置，反顶孔8的作用是方便成型后的试板与模具进行分离。
55.本发明的一可选的实施例中，所述模腔4的表面设置有一预设粗糙度。
56.所述模腔4的表面设置有一预设粗糙度，上压板1、下压板3成型模具均采用数控机床对45号钢加工制造，本实施例中，模腔4的表面粗糙度小于或等于0.8，便于预浸料的铺
贴。
57.本发明的实施例还提供一种净尺寸复合材料试板成型方法，所述方法包括：
58.步骤1、根据预设试板预浸料铺层角度和层数在模腔4进行预浸料铺贴；
59.步骤2、将上压板1限位凸台2与下压板3限位台阶5贴合，将模具合模；
60.步骤3、将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板；
61.步骤4、将成型后的复合材料试板脱模。
62.本实施例中，对组装好的模具上压板1、下压板3进行清理，并在所述的压板成型面均匀涂抹脱模剂；
63.根据实际所需要试板厚度要求，设计预浸料铺层角度和层数，按照顺序在下压板3模腔4凹面进行预浸料铺贴操作；
64.待铺贴完成后，将上压板1限位凸台2与下压板3限位台阶5贴合，将模具合模；
65.将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板；
66.根据所用预浸料和产品适用条件有关，不同预浸料树脂和产品适用条件不同，其固化所涉及温度、时间、压力均不一样;本实施例中，双马树脂预浸料试板，产品适用230~250摄氏度，相对应固化温度应在200~230摄氏度，热压罐固化压力一般在0.6-0.9mpa之间，热压机固化压力一般2~4mpa之间;时间根据升降温速率，一般25~35小时。
67.将成型后的复合材料试板脱模，在产品脱模过程中，需基于上压板1上反顶孔8，采用相应螺栓反顶上压板离模，随后取出产品；最后清理产品边缘富树脂所产生的毛边，清理模具。
68.本发明的一可选的实施例中，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板包括：
69.所述模具合模后，在模具外侧依次包覆隔胶模、透气毡、真空袋，并对真空袋内部抽真空，将合模后的模具置于热压罐加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。
70.本实施例中，在模具外侧依次包覆隔胶模、透气毡、真空袋，对模具外层进行防护；
71.真空袋抽真空成型工艺，是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品加压，使产品更加密实、力学性能更好的成型工艺方法。
72.热压罐加热是一个逐渐升温的过程，当升温至100℃，持续时间为1h；升温至130℃，持续时间为1h；升温至180℃，持续时间为1h；升温至210℃，持续时间为1h，温度变化至180℃时，持续时间为1h；升温至210℃，持续时间为5h，温度最后降至室温；
73.热压罐方式采用正常室温进行加压，热压罐固化压力一般在0.6-0.9mpa之间；双马预浸料可采用热压罐方式进行加热固化，实际中还有其它的预浸料可以采用热压罐方式进行加热固化。
74.本发明的一可选的实施例中，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板包括：
75.所述模具合模后，将合模后的模具置于热压机进行加压一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。
76.本实施例中，热压机加热是一个逐渐升温的过程，升温至100℃，持续时间为1h；升
温至130℃，持续时间为1h；升温至180℃，持续时间为1h；升温至210℃，持续时间为1h，温度变化至180℃时，持续时间为1h；升温至210℃，持续时间为5h，温度最后降至室温；
77.热压机方式采用正常室温进行加压，热压机固化压力一般2~4mpa之间，双马预浸料可采用热压机方式进行加热固化，实际中还有其它的预浸料可以采用热压机方式进行加热固化。
78.本发明的一可选的实施例中，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板还包括：
79.螺栓通过螺纹孔7将合模后的上压板1与下压板3固定连接；
80.将固定连接好的模具置于烘箱进行加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。
81.本实施例中，采用烘箱固化时，螺栓通过螺纹孔7将合模后的上压板1与下压板3固定连接；将固定连接好的模具置于烘箱进行加热一预设时间，在预浸料凝胶前，再二次拧紧螺栓，以到达加压固化目的。
82.烘箱加热是一个逐渐升温的过程，升温至100℃，持续时间为1h；升温至130℃，持续时间为1h；升温至180℃，持续时间为1h；升温至210℃，持续时间为1h，温度变化至180℃时，持续时间为1h；升温至210℃，持续时间为5h，温度最后降至室温；
83.在室温状态进行二次拧紧螺栓；当温度130℃时，螺栓需将合模缝拧紧至小于或等于0.5mm；双马预浸料可采用烘箱固化方式进行加热固化，实际中还有其它的预浸料可以采用烘箱固化方式进行加热固化。
84.本发明的一可选的实施例中，将成型后的复合材料试板脱模，包括：通过螺栓穿过上压板1上的反顶孔8，反顶上压板1，使上压板1和下压板3离模，将成型出的复合材料试板取出。
85.本实施例中，通过在上压板1上设置反顶孔8，当复合材料试板成型后，反顶上压板1，使上压板1和下压板3离模，便可以取出成型后的试板。
86.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种净尺寸复合材料试板成型模具，其特征在于，包括：上压板（1）；限位凸台（2），设置于所述上压板（1）上，所述限位凸台（2）四周均为下陷区；下压板（3），盖设于所述上压板（1）的开口处；所述下压板（3）设置有至少两个模腔（4），所述上压板（1）与所述下压板（3）贴合后，所述上压板（1）与所述下压板（3）形成限位容纳腔；所述下压板（3）设置有限位台阶（5），所述限位台阶（5）与所述下压板（3）一体成形；所述限位台阶（5）的高度用于控制预浸料铺层的层数，所述下压板（3）的所述模腔（4）用于预浸料铺贴。2.根据权利要求1所述的净尺寸复合材料试板成型模具，其特征在于，所述限位台阶（5）设置有一预设斜面锥度（6）。3.根据权利要求1所述的净尺寸复合材料试板成型模具，其特征在于，所述上压板（1）和所述下压板（3）均设置有螺纹孔（7）；螺栓通过所述螺纹孔（7）将所述上压板（1）和所述下压板（3）固定连接。4.根据权利要求1所述的净尺寸复合材料试板成型模具，其特征在于，所述上压板（1）设置有反顶孔（8）。5.根据权利要求1所述的净尺寸复合材料试板成型模具，其特征在于，所述模腔（4）的表面设置有一预设粗糙度。6.一种净尺寸复合材料试板成型方法，其特征在于，所述净尺寸复合材料试板通过权利要求1至5任一项所述的净尺寸复合材料试板成型模具成型，所述方法包括：根据预设试板预浸料铺层角度和层数在模腔（4）进行预浸料铺贴；将上压板（1）限位凸台（2）与下压板（3）限位台阶（5）贴合，将模具合模；将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板；将成型后的复合材料试板脱模。7.根据权利要求6所述的净尺寸复合材料试板成型方法，其特征在于，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板包括：所述模具合模后，在模具外侧依次包覆隔胶模、透气毡、真空袋，并对真空袋内部抽真空，将合模后的模具置于热压罐加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。8.根据权利要求6所述的净尺寸复合材料试板成型方法，其特征在于，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板包括：所述模具合模后，将合模后的模具置于热压机进行加压一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。9.根据权利要求6所述的净尺寸复合材料试板成型方法，其特征在于，将合模后的模具加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板还包括：螺栓通过螺纹孔（7）将合模后的上压板（1）与下压板（3）固定连接；将固定连接好的模具置于烘箱进行加热一预设时间，使试板预浸料固化成型，得到复合材料试板。10.根据权利要求6所述的净尺寸复合材料试板成型方法，其特征在于，将成型后的复
合材料试板脱模，包括：通过螺栓穿过上压板（1）上的反顶孔（8），反顶上压板（1），使上压板（1）和下压板（3）离模，将成型出的复合材料试板取出。

技术总结
本发明提供一种净尺寸复合材料试板成型模具及方法，属于复合材料制造技术领域，包括：上压板；限位凸台，设置于所述上压板上，所述限位凸台四周均为下陷区；下压板，盖设于所述上压板的开口处；所述下压板设置有至少两个模腔，所述上压板与所述下压板贴合后，所述上压板与所述下压板形成限位容纳腔；所述下压板设置有限位台阶，所述限位台阶与所述下压板一体成形；所述限位台阶的高度用于控制预浸料铺层的层数，所述下压板的所述模腔用于预浸料铺贴。本发明的技术方案，制备的试板厚度及质量可控；同时，基于模具特征可采用多种固化成型方式，实现了降本增效的目的。实现了降本增效的目的。实现了降本增效的目的。


技术研发人员：王翔华 唐泽辉 刘希超 刘振 孟宪慧 张源 孙秋迎
受保护的技术使用者：天津爱思达航天科技股份有限公司
技术研发日：2023.08.18
技术公布日：2023/9/16