[发明专利]复合材料C型框辅助铺叠工具及其使用方法

说明书

复合材料C型框辅助铺叠工具及其使用方法，属于C型框类复合材料制件领域。辅助铺叠工具为链状结构，通过圆柱螺栓能够实现类似与关节的转动功能；工具的每个组成单元结构简单，包括夹紧平台和夹钳，实现裁片的夹紧贴合和弯折功能；工具可根据裁片尺寸增加或减少组成单元的数量，灵活度高；辅助铺叠工具通过圆柱螺栓转动，其活动角度覆盖范围广，可适应不同弧度制件的铺叠，通用性强。

技术领域

本发明属于C型框类复合材料制件领域，是一种复合材料C型框铺叠的辅助工具及其铺叠工艺方法，适用于复合材料C型框制件的铺叠工艺过程，保证复合材料裁片铺叠的角度要求，提高C型框类制件铺叠的重复性，确保制件制造质量稳定性。

背景技术

C型框类复合材料制件作为承力结构的重要组成部分，其应用在不断增多。C型框类复合材料制件可以采用三维编织/RTM成形、NCF(无皱折布)织物/RTM工艺，大型框类复合材料制件甚至采用自动铺丝方案。因国内热压罐工艺成形工艺方案较为成熟，目前国内C型框类制件普遍采用手工铺叠热压罐成形的方式。因复合材料为各向异性材料，设计铺层角度是制件重要的特性，是保证制件性能、强度的关键因素。在实际制造中，控制这一要素的过程为裁片剪裁和铺叠过程。裁片剪裁过程通常使用数控下料机完成，能够保证裁片角度偏差在0.5°以内。而手工铺叠是通过人工完成的过程，当制件形状变化大时，如C型框类制件，裁片与制件模具匹配性的偏差会给人工操作过程带来较多不可控制因素，不能保证铺层角度，导致制件存在性能、强度等问题。且C型框类复合材料制件通常将环向定义为铺叠角度，即C型框类制件的铺叠角度为圆弧形，与一般制件定义铺叠角度为直线的区别很大，见图1所示。一般制件使用的裁片经数控下料机剪裁后可直接铺叠到模具上，而C型框类复合材料制件，为保证环向角度，在经过数控下料机剪裁完成后，需要将矩形预浸料弯折为圆弧形，再铺叠到模具上。C型框手工铺叠热压罐成形工艺一般流程为：1.使用数控下料机或手工切割矩形裁片；2.按照模具形状将矩形裁片弯折为圆弧形状(C型)，以满足制件形状；3.将裁片铺叠到模具上；4.所有铺层完成铺叠后，在成形模具上封装真空袋，转移到热压罐中固化成形。C型框类复合材料制件通常采用织物预浸料，存在一定变形量，但如果弯折过程中加力不均匀，往往导致预浸料的不规则变形，出现局部位置角度偏离和局部预浸料纤维密度不均匀的情况，不能满足复合材料制件的铺叠要求，给制件性能、强度带来不可控制的因素。因裁片弯折时变形不可控，每次铺叠时裁片与模具位置对应也不准确，造成制件制造过程的重复性和稳定性差。同时因裁片局部位置的变形可能出现裁片过大、过小的问题，在铺叠时需将多的部分裁掉，将少的部分做补料处理，使制件铺叠过程不可控制因素增加，不能保证制件顺利制造。因此，如何保证C型框铺叠裁片的弯折稳定性，是保证C型框类复合材料制件制造的关键。

发明内容

本发明的目的正是针对上述复合材料C型框类复合材料制件铺叠问题所设计的辅助铺叠工具及工艺方法，保证用于C型框类复合材料制件铺叠的裁片弯折至需要的弧度，且变形量可控制。该工艺方法和工具相对简单，操作方便，能够减少人为失误造成的浪费，可重复性高，提高制造效率，降低制造成本。

本发明的技术方案：

复合材料C型框辅助铺叠工具，该工具可以将用于C型框铺叠的裁片弯折至需要的弧度，再转移到铺叠模具进行铺叠，完成制件铺叠制造，该工具特征在于：辅助铺叠工具3包括依次排列设置的夹紧装置4，夹紧装置4通过两侧的耳片5和圆柱螺栓6连接形成链状，通过圆柱螺栓6实现夹紧装置4的左右转动。夹紧装置4组合在一起，依靠圆柱螺栓6的转动功能，实现辅助铺叠工具3由直线型弯折为圆弧型。夹紧装置4用于矩形织物预浸料1的固定，包括夹紧平台4-1和夹钳4-2。