一种自控温RTM模具及其使用方法与流程

一种自控温rtm模具及其使用方法
技术领域
1.本发明属于rtm工艺技术领域, 尤其涉及是一种自控温rtm模具及其使用方法。


背景技术：

2.在航空领域，复合材料得到了越来越多的应用，飞机上的很多结构件、次承力件甚至一些主承力件都已使用了复合材料。大飞机项目甚至以复合材料占整机材料的比重作为飞机制造的技术标准之一。
3.rtm是树脂传递模塑的简称，是航空航天先进复合材料低成本制造技术的主要发展方向之一。rtm工艺的主要原理是在模腔中铺放按性能和结构要求设计的增强材料预成形体，采用注射设备压力注入或外加真空辅助条件下将专用树脂体系注入闭合模腔，液态且具有反应活性的低黏度树脂在闭合模具里流动并排除气体，同时浸润并浸渍干态纤维结构，随后在模具内通过热引发交联反应完成固化并得到成型制品。与目前主要采用的“预浸料/ 热压罐+ 工装”生产模式相比，rtm工艺不仅改善了尺寸控制及稳定性，而且使各表面均具有良好的加工质量，同时还有工艺重复性高，能够生产接近无余量的复材部件，有效降低二次修整和装配成本。
4.目前，rtm工艺的应用方式为，将铺放好零件的rtm模具放置在烘箱中进行加热，实现模具型腔中的产品固化成型。存在着以下问题：
①
型腔温度均匀性差，热传递不受控制，直接影响产品质量由于rtm模具必须保证生产过程中的刚强度，因此模具型腔与外表面厚度难以达到一致，模具型腔温度均匀性难以控制。目前生产模式下模体具型腔温度均匀性大约为
±
20℃。
5.②
生产效率低，生产周期漫长传统的rtm工艺是以烘箱加热空气传导方式进行模具加热，加热过程缓慢，耗时长。目前rtm工艺采用烘箱加热空气传导。生产周期约为70h(加热速率约0.2℃/min，冷却速率约0.1℃/min)。
6.③
模具寿命短，重复性差模具温度均匀性差，引起模具变形较大，生产不到10个零件后模具型面就面临超差的风险。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于针对以上现有rtm工艺生产中存在的问题，一种自控温rtm模具及其使用方法，其配合温度实时自动控制以及快速温度响应，一定程度上改善产品质量的同时显著缩短生产周期，提高生产效率。
8.实现上述目的所采用的技术方案如下：一种自控温rtm模具，包括上模体、下模体和合模紧固单元；所述上模体包括模体框架ⅰ，模体框架ⅰ上设置有上方注油结构；所述下模体包括模体框架ⅱ，模体框架ⅱ上设置
有下方注油结构所述上模体与下模体合模后，在上模体与下模体之；间形成用于零件成型的密封型腔；所述上模体上设置有注胶嘴和若干个出胶嘴，且注胶嘴和出胶嘴皆与密封型腔相通；所述上模体和/或下模体上开设有测温孔；所述上模体与下模体之间通过合模紧固单元可拆卸连接。
9.优选的，所述上方注油结构包括开设于模体框架ⅰ顶部的油槽ⅰ，油槽ⅰ的上方设置有油槽盖板ⅰ，油槽盖板ⅰ与模体框架ⅰ密封连接，模体框架ⅰ或油槽盖板ⅰ上设置有与油槽ⅰ相通的注油口ⅰ和出油口ⅰ。
10.优选的，所述下方注油结构包括开设于模体框架ⅱ底部的油槽ⅱ，油槽ⅱ的下方设置有油槽盖板ⅱ，油槽盖板ⅱ与模体框架ⅱ密封连接，模体框架ⅱ或油槽盖板ⅱ上设置有与油槽ⅱ相通的注油口ⅱ和出油口ⅱ。
11.优选的，所述油槽盖板ⅰ和油槽盖板ⅱ分别与上模体和下模体可拆卸连接，油槽盖板ⅰ与上模体之间以及油槽盖板ⅱ与下模体之间分别设置有有密封圈ⅰ。
12.优选的，所述下模体的顶部设置有楔形定位块，所述上模体的底部设置有用于与楔形定位块配合的楔形槽。
13.优选的，所述下模体的顶部和/或上模体的底部设置有闭环安装槽，闭环安装槽中设置有密封圈ⅱ。
14.优选的，所述合模紧固单元包括若干在上模体和下模体的侧面间隔布设的可拆卸连接组件。
15.优选的，所述可拆卸连接组件包括连接螺栓、连接螺母以及分别固定于上模体和下模体上的第一螺栓座和第二螺栓座；第一螺栓座和第二螺栓座通过连接螺栓与连接螺母配合连接。
16.基于前述一种自控温rtm模具的结构，本技术方案提供一种自控温rtm模具的使用方法，包括以下步骤：s1，打开rtm模具，在激光投影的辅助下，分别在上模体和下模体上对应密封型腔的位置完成复材材料的铺层；s2，在吊车辅助下将上模体和下模体进行合模；s3，将所有的可拆卸连接组件进行固定；s4，通过油管将注油口ⅰ、出油口ⅰ、注油口ⅱ和出油口ⅱ接入模温机的对应接口；将模温机的测温热电偶插入rtm模具的测温孔，利用测温热电偶检测rtm模具的温度信息传输至模温机；s5，采用保温棉在rtm模具周围以及油管沿途好保温隔热措施；s6，控制模温机通过导油将rtm模具温度升至目标温度；s7，通过注胶嘴连接树脂注射机，利用树脂注射机进行树脂的注入操作，待树脂注满密封型腔后，断开rtm模具与树脂注射机的连接；s8，设置好模温机的控制程序，让模具按指定工艺参数的温度进行升温、保温以及降温，直至完成复材制件的固化流程；s9，控制模温机停止导油操作，待模具温度降至50℃以下时，断开rtm模具与模温机的连接，然后开模零件即完成零件的制造流程。
17.本发明的有益效果：
1）本技术方案提出的自控温rtm模具，利用模温机导油控温的方式代替了传统烘箱加热空气传导控温的方式，基于油循环快速导热，提高模具型腔部位温度均匀性，配合温度实时自动控制以及快速温度响应，可很大程度上改善产品质量，同时基于油循环快速升降温技术，可显著缩短rtm复材零件生产周期，提高生产效率。进一步的，本技术的rtm模具受热均匀，有效避免引起rtm模具的过渡变形，提高rtm模具的使用寿命，具有很好的重复性。
18.2）本技术方案提出的自控温rtm模具，便于拆卸、清洁和零件更换，降低维护成本同时，使rtm模具尽可能的维持最佳状态，以确保零件的加工质量。
19.3）本技术方案通过设置楔形定位块和楔形槽的配合结构，可方便对上模体和下模体进行快速合模。
20.4）本技术方案具有可靠的密封性，通过设置闭环安装槽同于安装密封圈ⅱ，增加密封圈ⅱ的使用寿命，也便于后期更换密封圈ⅱ。
21.5）本技术方案的上/下模体通过螺栓连接，采用低成本确保合模的稳定性，且零件更换容易。
附图说明
22.图1为rtm模具的整体结构示意图；图2为rtm模具的剖视结构示意图；图中：1、上模体；1.1、模体框架ⅰ；1.2、油槽ⅰ；1.3、油槽盖板ⅰ；1.4、注油口ⅰ；1.5、出油口ⅰ；1.6、楔形槽；2、下模体；2.1、模体框架ⅱ；2.2、油槽ⅱ；2.3、油槽盖板ⅱ；2.4、注油口ⅱ；2.5、出油口ⅱ；2.6、楔形定位块；3、密封型腔；4、注胶嘴；5、出胶嘴；6、测温孔；7、闭环安装槽；8、密封圈ⅱ；9、可拆卸连接组件；9.1、第一螺栓座；9.2、第二螺栓座；9.3、连接螺栓；9.4、连接螺母；10、密封圈ⅰ。
具体实施方式
23.为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.因此，以下对在附图中提供的本发明的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1本实施例公开一种自控温rtm模具，作为本技术方案一种基本的实施方案，包括上模体1、下模体2和合模紧固单元。上模体1包括模体框架ⅰ1.1，模体框架ⅰ1.1上设置有上方注油结构；下模体2包括模体框架ⅱ2.1，模体框架ⅱ2.1上设置有下方注油结构。上模体1与下模体2合模后，在上模体1与下模体2之间形成用于零件成型的密封型腔3，具体的，上模体1的底部设置有型腔腔顶结构，下模体2的顶部设置有型腔腔底结构，上模体1和下模体2合模以后，型腔腔顶结构和型腔腔底结构合拼构成密封型腔3。上模体1上设置有注胶嘴4和若
干个出胶嘴5，且注胶嘴4和出胶嘴5皆与密封型腔3相通；上模体1和/或下模体2上开设有测温孔6；上模体1与下模体2之间通过合模紧固单元可拆卸连接。
26.基于上述结构实施rtm成型工艺，具体的：将rtm模具打开，并使型腔腔顶结构和型腔腔底结构都朝上，根据所需制作零件的结构在型腔腔顶结构和/或型腔腔底结构上铺贴复合材料，完成复合材料的铺贴后，将上模体1翻转后盖在下模体2上，并利用合模紧固单元将上模体1和下模体2相对固定，以确保密封型腔3的牢固性。将上模体1和下模体2固定好以后，通过油管将上方注油结构和下方注油结构分别接入如模温机，并将将模温机的测温热电偶插入rtm模具的测温孔6。对模具做好保温隔热措施后，利用模温机对rtm模具进行升温，并基于测温热电偶检测rtm模具的温度信息传输至模温机。待rtm模具的温度上升至目标温度以后，利用树脂注射机通过注胶嘴4向密封型腔3中注满树脂，可通过出胶嘴5可判断树脂是否注满密封型腔3。待密封型腔3后中注满树脂后，通过模温机通过导油控制rtm模具的温度，直至完成复材制件的固化流程。
27.本技术方案提出的自控温rtm模具，利用模温机导油控温的方式代替了传统烘箱加热空气传导控温的方式，基于油循环快速导热，提高模具型腔部位温度均匀性，配合温度实时自动控制以及快速温度响应，可很大程度上改善产品质量，同时基于油循环快速升降温技术，可显著缩短rtm复材零件生产周期，提高生产效率。进一步的，本技术的rtm模具受热均匀，有效避免引起rtm模具的过渡变形，提高rtm模具的使用寿命，具有很好的重复性。
28.实施例2本实施例公开一种自控温rtm模具，作为本技术方案一种基本的实施方案，包括上模体1、下模体2和合模紧固单元。其中，上模体1包括模体框架ⅰ1.1，模体框架ⅰ1.1上设置有上方注油结构；下模体2包括模体框架ⅱ2.1，模体框架ⅱ2.1上设置有下方注油结构；上模体1与下模体2合模后，在上模体1与下模体2之间形成用于零件成型的密封型腔3（镀铬，ra0.4）；上模体1上设置有注胶嘴4和若干个出胶嘴5，且注胶嘴4和出胶嘴5皆与密封型腔3相通；上模体1和/或下模体2上开设有测温孔6；上模体1与下模体2之间通过合模紧固单元可拆卸连接。
29.进一步的，上方注油结构包括开设于模体框架ⅰ1.1顶部的油槽ⅰ1.2，油槽ⅰ1.2的上方设置有油槽盖板ⅰ1.3，油槽盖板ⅰ1.3与模体框架ⅰ1.1密封连接，模体框架ⅰ1.1或油槽盖板ⅰ1.3上设置有与油槽ⅰ1.2相通的注油口ⅰ1.4和出油口ⅰ1.5。
30.进一步的，下方注油结构包括开设于模体框架ⅱ2.1底部的油槽ⅱ2.2，油槽ⅱ2.2的下方设置有油槽盖板ⅱ2.3，油槽盖板ⅱ2.3与模体框架ⅱ2.1密封连接，模体框架ⅱ2.1或油槽盖板ⅱ2.3上设置有与油槽ⅱ2.2相通的注油口ⅱ2.4和出油口ⅱ2.5。
31.基于上述结构，rtm模具与模温机连接时，是利用油管将上方注油结构和下方注油结构的注油口ⅰ1.4、出油口ⅰ1.5、注油口ⅱ2.4和出油口ⅱ2.5分别接入模温机的相应接口，模温机将加热好的油从注油口ⅰ1.4和注油口ⅱ2.4注入rtm模具，热油将温度传递给rtm模具后，从出油口ⅰ1.5和出油口ⅱ2.5回到模温机，如此形成油循环。
32.实施例3本实施例公开一种自控温rtm模具，作为本技术方案一种基本的实施方案，即实施例2中，油槽盖板ⅰ1.3和油槽盖板ⅱ2.3分别与上模体1和下模体2可拆卸连接，油槽盖板ⅰ1.3与上模体1之间以及油槽盖板ⅱ2.3与下模体2之间分别设置有有密封圈ⅰ10。该结构可
便于对rtm模具进行拆卸、清洁和零件更换，降低维护成本同时，使rtm模具尽可能的维持最佳状态，以确保零件的加工质量。
33.实施例4本实施例公开一种自控温rtm模具，作为本技术方案一种基本的实施方案，即实施例3中，下模体2的顶部设置有楔形定位块2.6，上模体1的底部设置有用于与楔形定位块2.6配合的楔形槽1.6。该结构可方便对上模体1和下模体2进行快速合模。
34.实施例5本实施例公开一种自控温rtm模具，作为本技术方案一种基本的实施方案，即实施例3、4或5中，下模体2的顶部和/或上模体1的底部设置有闭环安装槽7，闭环安装槽7中设置有密封圈ⅱ8，以确保rtm模具的密封性和使用时的可靠性，另外，本技术方案通过设置闭环安装槽7同于安装密封圈ⅱ8，增加密封圈ⅱ8的使用寿命，也便于后期更换密封圈ⅱ8。
35.实施例6本实施例公开一种自控温rtm模具，作为本技术方案一种基本的实施方案，即实施例3、4、5或6中，合模紧固单元包括若干在上模体1和下模体2的侧面间隔布设的可拆卸连接组件9。间隔布设，可提高rtm模具受力的均匀性。进一步的，可拆卸连接组件9包括连接螺栓9.3、连接螺母9.4以及分别固定于上模体1和下模体2上的第一螺栓座9.1和第二螺栓座9.2；第一螺栓座9.1和第二螺栓座9.2通过连接螺栓9.3与连接螺母9.4配合连接。本技术方案通过螺栓连接，采用低成本确保合模的稳定性，且零件更换容易。
36.实施例7本实施例公开一种自控温rtm模具的使用方法，作为本技术方案一种优选的实施方案，使用了本技术中提出的一种自控温rtm模具，包括以下步骤：s1，打开rtm模具，在激光投影的辅助下，分别在上模体1和下模体2上对应密封型腔3的位置完成复材材料的铺层；s2，在吊车辅助下将上模体1和下模体2进行合模；s3，将所有的可拆卸连接组件9进行固定；s4，通过油管将注油口ⅰ1.4、出油口ⅰ1.5、注油口ⅱ2.4和出油口ⅱ2.5接入模温机的对应接口；将模温机的测温热电偶插入rtm模具的测温孔6，利用测温热电偶检测rtm模具的温度信息传输至模温机；s5，采用保温棉在rtm模具周围以及油管沿途好保温隔热措施；s6，控制模温机通过导油将rtm模具温度升至目标温度，目标温度根据不同的树脂适合的注射温度而定，不同的树脂注入温度（目标温度）可能不一样；s7，通过注胶嘴4连接树脂注射机，利用树脂注射机进行树脂的注入操作，待树脂注满密封型腔3后，断开rtm模具与树脂注射机的连接；s8，设置好模温机的控制程序，让模具按指定工艺参数的温度进行升温、保温以及降温，直至完成复材制件的固化流程；s9，控制模温机停止导油操作，待模具温度降至50℃以下时，断开rtm模具与模温机的连接，然后开模零件即完成零件的制造流程。

技术特征：
1.一种自控温rtm模具，其特征在于：包括上模体（1）、下模体（2）和合模紧固单元；所述上模体（1）包括模体框架ⅰ（1.1），模体框架ⅰ（1.1）上设置有上方注油结构；所述下模体（2）包括模体框架ⅱ（2.1），模体框架ⅱ（2.1）上设置有下方注油结构；所述上模体（1）与下模体（2）合模后，在上模体（1）与下模体（2）之间形成用于零件成型的密封型腔（3）；所述上模体（1）上设置有注胶嘴（4）和若干个出胶嘴（5），且注胶嘴（4）和出胶嘴（5）皆与密封型腔（3）相通；所述上模体（1）和/或下模体（2）上开设有测温孔（6）；所述上模体（1）与下模体（2）之间通过合模紧固单元可拆卸连接。2.如权利要求1所述一种自控温rtm模具，其特征在于：所述上方注油结构包括开设于模体框架ⅰ（1.1）顶部的油槽ⅰ（1.2），油槽ⅰ（1.2）的上方设置有油槽盖板ⅰ（1.3），油槽盖板ⅰ（1.3）与模体框架ⅰ（1.1）密封连接，模体框架ⅰ（1.1）或油槽盖板ⅰ（1.3）上设置有与油槽ⅰ（1.2）相通的注油口ⅰ（1.4）和出油口ⅰ（1.5）。3.如权利要求2所述一种自控温rtm模具，其特征在于：所述下方注油结构包括开设于模体框架ⅱ（2.1）底部的油槽ⅱ（2.2），油槽ⅱ（2.2）的下方设置有油槽盖板ⅱ（2.3），油槽盖板ⅱ（2.3）与模体框架ⅱ（2.1）密封连接，模体框架ⅱ（2.1）或油槽盖板ⅱ（2.3）上设置有与油槽ⅱ（2.2）相通的注油口ⅱ（2.4）和出油口ⅱ（2.5）。4.如权利要求3所述一种自控温rtm模具，其特征在于：所述油槽盖板ⅰ（1.3）和油槽盖板ⅱ（2.3）分别与上模体（1）和下模体（2）可拆卸连接，油槽盖板ⅰ（1.3）与上模体（1）之间以及油槽盖板ⅱ（2.3）与下模体（2）之间分别设置有有密封圈ⅰ（10）。5.如权利要求4所述一种自控温rtm模具，其特征在于：所述下模体（2）的顶部设置有楔形定位块（2.6），所述上模体（1）的底部设置有用于与楔形定位块（2.6）配合的楔形槽（1.6）。6.如权利要求4所述一种自控温rtm模具，其特征在于：所述下模体（2）的顶部和/或上模体（1）的底部设置有闭环安装槽（7），闭环安装槽（7）中设置有密封圈ⅱ（8）。7.如权利要求4所述一种自控温rtm模具，其特征在于：所述合模紧固单元包括若干在上模体（1）和下模体（2）的侧面间隔布设的可拆卸连接组件（9）。8.如权利要求7所述一种自控温rtm模具，其特征在于：所述可拆卸连接组件（9）包括连接螺栓（9.3）、连接螺母（9.4）以及分别固定于上模体（1）和下模体（2）上的第一螺栓座（9.1）和第二螺栓座（9.2）；第一螺栓座（9.1）和第二螺栓座（9.2）通过连接螺栓（9.3）与连接螺母（9.4）配合连接。9.一种自控温rtm模具的使用方法，其特征在于，是对如权利要8所述一种自控温rtm模具的使用，包括以下步骤：s1，打开rtm模具，在激光投影的辅助下，分别在上模体（1）和下模体（2）上对应密封型腔（3）的位置完成复材材料的铺层；s2，在吊车辅助下将上模体（1）和下模体（2）进行合模；s3，将所有的可拆卸连接组件（9）进行固定；s4，通过油管将注油口ⅰ（1.4）、出油口ⅰ（1.5）、注油口ⅱ（2.4）和出油口ⅱ（2.5）接入模温机的对应接口；将模温机的测温热电偶插入rtm模具的测温孔（6），利用测温热电偶检测
rtm模具的温度信息传输至模温机；s5，采用保温棉在rtm模具周围以及油管沿途好保温隔热措施；s6，控制模温机通过导油将rtm模具温度升至目标温度；s7，通过注胶嘴（4）连接树脂注射机，利用树脂注射机进行树脂的注入操作，待树脂注满密封型腔（3）后，断开rtm模具与树脂注射机的连接；s8，设置好模温机的控制程序，让模具按指定工艺参数的温度进行升温、保温以及降温，直至完成复材制件的固化流程；s9，控制模温机停止导油操作，待模具温度降至50℃以下时，断开rtm模具与模温机的连接，然后开模零件即完成零件的制造流程。

技术总结
本发明属于RTM工艺技术领域,尤其涉及是一种自控温RTM模具及其使用方法，包括合模紧固单元、包含有模体框架Ⅰ的上模体以及包含有模体框架Ⅱ的下模体。模体框架Ⅰ和模体框架Ⅱ上分别设置上方注油结构和下方注油结构；上模体与下模体合模后，在上模体与下模体之间形成密封型腔；上模体上设置有与密封型腔相通注胶嘴和若干个出胶嘴；上模体与下模体之间通过合模紧固单元可拆卸连接。本技术方案基于油循环快速导热，提高模具型腔部位温度均匀性，配合温度实时自动控制以及快速温度响应，可很大程度上改善产品质量，同时基于油循环快速升降温技术，可显著缩短RTM复材零件生产周期，提高生产效率。产效率。产效率。


技术研发人员：岳维 梁雄春 卢旭阳 张毅 邹震宇
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/12