一种复合材料窗框预成型方法及模具

摘要

本发明涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种复合材料窗框预成型方法及模具。预成型方法包括制作裁布、制作待压件、加热待压件、制作预成型件。预成型模具包括在竖直方向作相互靠近或远离运动的下模机构和上模机构；其中，下模机构包括下模平台，以及凸出下模平台的下模模芯；上模机构包括上模模芯，以及围绕上模模芯设置的若干个压块；压块作上下运动，且运动路径与下模机构运动路径形成角度；制作预成型件时，下模模芯顶面与上模模芯底面夹持住待压件中心部分，压块下压待压件带有剪口的边缘处并使边缘处抵住下模模芯侧面。本发明提供的一种复合材料窗框预成型方法及模具，有效消除窗框预成型件折弯处的褶皱，提高生产效率，提升产品质量。

权利要求

1.一种复合材料窗框预成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

制作裁布：将复合材料织物裁切成呈腰形的裁布，并沿着裁布的边缘裁切出剪口（15）；

裁布包括剪口（15）位置相互错开的第一裁布（11）、第二裁布（12）、第三裁布（13）和第四裁布（14）；第一裁布（11）、第二裁布（12）和第三裁布（13）的剪口（15）呈三角形；第四裁布（14）上圆形边缘处的剪口（15）呈Y形，直线边缘和圆形边缘相交处的剪口（15）呈折线形；裁布铺设时，第一裁布（11）、第二裁布（12）、第三裁布（13）和第四裁布（14）按照从下往上依次并循环进行铺设；

制作待压件：将若干个裁布从下往上对齐铺设，并且在相邻的两个裁布之间均匀地撒上定型粉，形成待压件；

加热待压件：将待压件转移至加热设备中加热至定型粉熔化；

制作预成型件：将被加热的待压件转移至预成型模具中，预成型模具先夹持住待压件中心部分，之后将待压件带有剪口（15）的边缘处下压形成折边并保持下压，直至待压件的定型粉重新冷却定型，即可形成预成型件；

所述制作预成型件步骤中，所述成型模具包括在竖直方向作相互靠近或远离运动的下模机构（2）和上模机构（3）；

其中，所述下模机构（2）包括下模平台（21），以及凸出所述下模平台（21）的下模模芯（22）；

所述上模机构（3）包括上模模芯（31），以及围绕所述上模模芯（31）设置的若干个压块（32）；所述压块（32）作上下运动，且所述压块（32）的运动路径与所述下模机构（2）的运动路径形成角度；

制作预成型件时，所述下模模芯（22）顶面与所述上模模芯（31）底面夹持住待压件中心部分，所述压块（32）下压待压件的边缘处并使边缘处抵住所述下模模芯（22）侧面。

2.根据权利要求1所述的复合材料窗框预成型方法，其特征在于，在所述制作待压件步骤中，在铺设完裁布后，再在铺设完的裁布整体上下各铺设一层面积大于裁布的隔离膜。

3.根据权利要求2所述的复合材料窗框预成型方法，其特征在于，在所述加热待压件步骤和制作预成型件步骤中，在待压件转移时，机械手或操作人员夹持住隔离膜上不与裁布接触的部分。

4.根据权利要求1所述的复合材料窗框预成型方法，其特征在于，在所述成型模具中，还包括压布平台（4），台面设置在所述下模机构（2）和所述上模机构（3）之间，且台面设置供所述上模模芯（31）和所述压块（32）穿过的通孔结构。

5.根据权利要求4所述的复合材料窗框预成型方法，其特征在于，在所述成型模具中，所述下模平台（21）在所述下模机构（2）内沿竖直方向运动。

6.根据权利要求4所述的复合材料窗框预成型方法，其特征在于，在所述成型模具中，所述上模机构（3）还包括向下延伸的压板（33），制作预成型件时，所述压板（33）底部与台面贴合；所述上模模芯（31）在所述上模机构（3）内沿竖直方向运动。

说明书

一种复合材料窗框预成型方法及模具

技术领域

[0001] 本发明涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种复合材料窗框预成型方法及模具。

背景技术

[0002] 复合材料是一种新型的优质材料，在具有优秀力学性能的同时其重量要远小于金属材料，因此近年来在航空航天、轨道交通等领域的使用越来越广泛。

[0003] 相关技术中，如图1中所示的使用复合材料所制的飞机窗框，包括窗体01，和沿窗体01边缘翻折的窗边02。现有技术中的窗框制作工艺如下：先使用复合材料织物制作出预成型件，对预成型件进行加工形成窗框的形状，之后再将加工好的预成型件放置在成型模具中，注入树脂进行固化成型。现有技术在制作预成型件中，在折弯复合材料织物形成窗边02时，折弯部分容易产生褶皱，导致预成型件无法直接使用，人为再对这些褶皱进行消除操作困难，效率低，且消除效果较差，严重影响正常生产。

[0004] 鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，提供一种复合材料窗框预成型方法及模具，有效消除窗框预成型件折弯处的褶皱，提高生产效率，并提升产品质量。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种复合材料窗框预成型方法及模具，解决现有技术在制作预成型件时，预成型件的折弯部分容易产生褶皱的问题。

[0006] 为了达到上述目的，本发明提供了一种复合材料窗框预成型方法，包括以下步骤：

[0007] 制作裁布：将复合材料织物裁切成呈腰形的裁布，并沿着裁布的边缘裁切出剪口；

[0008] 制作待压件：将若干个裁布从下往上对齐铺设，并且在相邻的两个裁布之间均匀地撒上定型粉，形成待压件；

[0009] 加热待压件：将待压件转移至加热设备中加热至定型粉熔化；

[0010] 制作预成型件：将被加热的待压件转移至预成型模具中，预成型模具先夹持住待压件中心部分，之后将待压件带有剪口的边缘处下压形成折边并保持下压，直至待压件的定型粉重新冷却定型，即可形成预成型件。

[0011] 进一步地，在所述制作裁布步骤中，裁布包括剪口位置相互错开的第一裁布、第二裁布、第三裁布和第四裁布。

[0012] 进一步地，在所述制作裁布步骤中，第一裁布、第二裁布和第三裁布的剪口呈三角形；第四裁布上圆形边缘处的剪口呈Y形，直线边缘和圆形边缘相交处的剪口呈折线形。

[0013] 进一步地，在所述制作裁布步骤中，第一裁布、第二裁布、第三裁布和第四裁布从下往上依次并循环进行铺设。

[0014] 进一步地，在所述制作待压件步骤中，在铺设完裁布后，再在铺设完的裁布整体上下各铺设一层面积大于裁布的隔离膜。

[0015] 进一步地，在所述加热待压件步骤和制作预成型件步骤中，在待压件转移时，机械手或操作人员夹持住隔离膜上不与裁布接触的部分。

[0016] 本发明还提供了一种复合材料窗框预成型模具，应用于上述的复合材料窗框预成型方法，包括在竖直方向作相互靠近或远离运动的下模机构和上模机构；

[0017] 其中，所述下模机构包括下模平台，以及凸出所述下模平台的下模模芯；

[0018] 所述上模机构包括上模模芯，以及围绕所述上模模芯设置的若干个压块；所述压块作上下运动，且所述压块的运动路径与所述下模机构的运动路径形成角度；

[0019] 制作预成型件时，所述下模模芯顶面与所述上模模芯底面夹持住待压件中心部分，所述压块下压待压件的边缘处并使边缘处抵住所述下模模芯侧面。

[0020] 进一步地，还包括压布平台，台面设置在所述下模机构和所述上模机构之间，且台面设置供所述上模模芯和所述压块穿过的通孔结构。

[0021] 进一步地，所述下模平台在所述下模机构内沿竖直方向运动。

[0022] 进一步地，所述上模机构还包括向下延伸的压板，制作预成型件时，所述压板底部与台面贴合；所述上模模芯在所述上模机构内沿竖直方向运动。

[0023] 通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

[0024] 通过在裁布边缘裁切出剪口，为裁布在弯折过程中提供出变形的空间，从而保证裁布边缘不会产生堆积导致褶皱；通过先夹持住待压件中心部分，保证待压件与预成型模具之间的相对位置保持固定，并且保证各层裁布之间不会产生错位，之后再对待压件边缘处下压，保证弯折的地方均有剪口，从而保证不会产生褶皱。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为本发明背景技术中复合材料窗框的立体示意图；

[0027] 图2为本发明实施例中第一裁布、第二裁布、第三裁布和第四裁布的俯视图；

[0028] 图3为本发明实施例中复合材料窗框预成型方法的各流程图示；

[0029] 图4为本发明实施例中复合材料窗框预成型模具的第一实施例的立体示意图；

[0030] 图5为本发明实施例中下模机构的立体示意图；

[0031] 图6为本发明实施例中第一实施例的上模机构的立体示意图；

[0032] 图7为本发明实施例中复合材料窗框预成型模具的第一实施例的正面剖视图；

[0033] 图8为本发明实施例中压块对待压件边缘下压的过程图示；

[0034] 图9为本发明实施例中复合材料窗框预成型模具的第二实施例的正面剖视图；

[0035] 图10为本发明实施例中压板和压布平台的作用图示；

[0036] 附图标记：窗体01、窗边02、第一裁布11、第二裁布12、第三裁布13、第四裁布14、剪口15、待压件16、预成型件17、隔离膜18、下模机构2、下模平台21、下模模芯22、下抵板23、上模机构3、上模模芯31、压块32、压板33、上抵板34、压布平台4。

具体实施方式

[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0038] 在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0039] 本发明涉及一种复合材料窗框预成型方法，如图2 3所示，包括以下步骤：~

[0040] 制作裁布：将复合材料织物裁切成呈腰形的裁布，并沿着裁布的边缘裁切出剪口15；

[0041] 制作待压件：将若干个裁布从下往上对齐铺设，并且在相邻的两个裁布之间均匀地撒上定型粉，形成待压件16；

[0042] 加热待压件：将待压件16转移至加热设备中加热至定型粉熔化；

[0043] 制作预成型件：将被加热的待压件16转移至预成型模具中，预成型模具先夹持住待压件16中心部分，之后将待压件16带有剪口15的边缘处下压形成折边并保持下压，直至待压件16的定型粉重新冷却定型，即可形成预成型件17。

[0044] 预成型件制作完成后即可进行加工，将其加工出窗体01内部的窗洞并修整弯折边使其符合窗边02的尺寸要求，之后其放入成型模具中注入树脂进行固化成型，最终形成复合材料窗框产品。

[0045] 具体的，本方法通过在裁布边缘裁切出剪口15，随着裁布的弯折剪口15的两侧边会逐渐合拢，剪口15为裁布在弯折过程中提供出变形的空间，从而保证裁布边缘不会产生堆积导致褶皱；现有技术的弯折方法通常是使用冲压头一下冲压成型，这种方法容易使待压件16整体产生偏移，并且很难适应待压件16的多层裁布结构，在冲压过程中各层裁布之间也容易产生错位，一旦产生错位导致没有剪口15的部位被折弯，则还是会产生褶皱，而本方法通过先夹持住待压件16中心部分，保证待压件16整体与预成型模具之间的相对位置保持固定，并且待压件16中的各层裁布之间在夹紧力的作用下也不会产生错位，之后再对待压件16边缘处下压，保证弯折的地方均有剪口15，从而保证不会产生褶皱。

[0046] 由于剪口15裁切出的尺寸可能会存在误差，并且待压件16为多层裁布的结构，每层裁布的弯折情况也会存在一定的不同，导致剪口15不一定能够完全合拢，因此优选在制作裁布步骤中，裁布设置为包括剪口15位置相互错开的第一裁布11、第二裁布12、第三裁布13和第四裁布14，如图2所示，则即使各个裁布的剪口15没有合拢，也能够保证每个剪口15的缝隙处有其他的裁布的部分能够进行封堵，保证窗框的密封性。优选地，第一裁布11、第二裁布12和第三裁布13的剪口15呈三角形，起到通常的折弯防褶皱效果，并且可以将裁布的边缘裁切成更多的小块，使窗框的圆形部分能够更好地成型；第四裁布14上圆形边缘处的剪口15呈Y形，直线边缘和圆形边缘相交处的剪口15呈折线形，Y形剪口15和折线形剪口
15可以将裁布的边缘裁切成几个的大块，并且每个大块均具有较好的变形能力，可以包裹住第一裁布11、第二裁布12和第三裁布13形成的圆形部分并且横跨多个小块，增加圆形部分的结构强度。

[0047] 第一裁布11、第二裁布12、第三裁布13和第四裁布14优选为从下往上依次并循环进行铺设，即按照第一裁布11、第二裁布12、第三裁布13、第四裁布14、第一裁布11、第二裁布12、第三裁布13、第四裁布14……第一裁布11、第二裁布12、第三裁布13、第四裁布14的方式进行铺设，其具体铺设的层数按照需求进行。这种铺设方法可以使剪口15均匀地在待压件16中错位开，保证最终成型的预成型件17的结构强度。

[0048] 由于定型粉在熔化后粘度较高，导致待压件16容易粘在预成型模具上，影响加工，因此优选在制作待压件16步骤中，在铺设完裁布后，再在铺设完的裁布整体上下各铺设一层面积大于裁布的隔离膜18，防止待压件16和预成型模具粘连。在加热待压件16步骤和制作预成型件17步骤中，在待压件16转移时，机械手或操作人员夹持住隔离膜18上不与裁布接触的部分，防止对多层裁布的结构产生影响，并且优选在预成型模具夹持住待压件16中心部分后再松开机械手或操作人员对待压件16的夹持，保证待压件16与预成型模具的对准。

[0049] 本发明还涉及了一种复合材料窗框预成型模具，应用于上述的复合材料窗框预成型方法，其实施例1如图4 7所示，包括在竖直方向作相互靠近或远离运动的下模机构2和上~模机构3；

[0050] 其中，下模机构2包括下模平台21，以及凸出下模平台21的下模模芯22；

[0051] 上模机构3包括上模模芯31，以及围绕上模模芯31设置的若干个压块32；压块32作上下运动，且压块32的运动路径与下模机构2的运动路径形成角度；

[0052] 制作预成型件17时，下模模芯22顶面与上模模芯31底面夹持住待压件16中心部分，压块32下压待压件16的边缘处并使边缘处抵住下模模芯22侧面。

[0053] 实施例1的装置的具体工作步骤如下：下模机构2和上模机构3先相互远离使下模模芯22和上模模芯31之间产生间隔，并且压块32停在最上方；之后将待压件16放在间隔内；之后下模机构2和上模机构3相互靠近，使下模模芯22和上模模芯31夹持住待压件16的中心部分；之后压块32向下移动将待压件16的边缘进行下压形成折边，直至待压件16的定型粉重新冷却定型，即可形成预成型件17；加工完成后，先将压块32升起，再将下模机构2和上模机构3相互远离，即可将完成加工的预成型件17取出。通过将压块32的运动路径设置为呈一定的倾斜，在下压待压件16的边缘时就会如图8所示，相较于竖直下压导致角度突变的方式，这种倾斜的下压方式会使待压件16的边缘与中心部的夹角有一个逐渐变化的过程，从而能够更好地防止产生褶皱，并且给熔化后的定型粉留出一定的流动时间和空间，保证定型粉能在待压件16内分布均匀，提升成型后的预成型件17的强度。

[0054] 下模机构2和上模机构3上还分别设置若干个下抵板23和上抵板34，下模机构2和上模机构3合模时，下抵板23和上抵板34相互抵接，使下模模芯22和上模模芯31之间产生缝隙，缝隙的宽度就是预成型件17的厚度。通过更换不同厚度的下抵板23和上抵板34，即可实现对预成型件17厚度的快速调节。

[0055] 复合材料窗框预成型模具的实施例2如图9 10所示，与实施例1不同的是，还包括~压布平台4，台面设置在下模机构2和上模机构3之间，且台面设置供上模模芯31和压块32穿过的通孔结构。在待压件16的边缘还未被压块32完全下压至下模模芯22侧面前，待压件16的边缘底部都是处于悬空状态，容易受到重力影响下坠，导致下压过程中压块32与待压件
16边缘贴合地不紧，就有可能会产生褶皱，因此通过压布平台4托起隔离膜18的方式来保证待压件16的边缘不会悬空。

[0056] 优选地，下模平台21在下模机构2内沿竖直方向运动。具体的，在待压件16转移到模具之前，将下模平台21上升至基本与压布平台4台面相同的高度，之后再放上待压件16，此时隔离膜18的外边缘搭在压布平台4台面上，待压件16的边缘搭在下模平台21上；之后压块32下压，下模平台21跟随着压块32下降，下模平台21始终对待压件16的边缘进行托举，从而保证待压件16的边缘与压块32的贴合，进一步防止待压件16的边缘悬空。

[0057] 上模机构3优选还包括向下延伸的压板33，并且上模模芯31在上模机构3内沿竖直方向运动。具体的，在待压件16转移到模具之前，上模模芯31先上升，之后放上待压件16，下模机构2和上模机构3靠近使压板33底部与台面夹住隔离膜18，从而固定待压件16与模具之间的相对位置；之后上模模芯31再下降，与下模模芯22夹持住待压件16中心部分；之后压块32下降，随着压块32的下降隔离膜18会产生一定的滑动，但始终还是被压板33底部与台面夹住，从而保证待压件16的边缘与压块32的贴合，进一步防止待压件16的边缘悬空。

[0058] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。