Page 55 - 《橡塑技术与装备》2019年14期（7月下半月塑料版）

机械与模具 马腾飞 等·变截面 S 型复合材料进气道的模具设计及工艺研究

动机连接还需要一定的耐温性使用温度大于 100℃。
在此选择航天材料及工艺研究所生产的 T700/603, 其
拉伸强度达到 2 000 MPa, 弯曲强度 1 500 MPa，层间
剪切强度＞ 75 MPa [10~11] ，具体力学性能测试表见表 1，
能够满足气动要求的强度刚度，其 T g ＞ 180℃，可以
在高温下稳定的运作，该材料还有良好的耐湿热性、
优异的抗疲劳性，适用于无人机进气道制件。
表 1 T700/603 复合材料单向板力学性能
序号 测试项目 单位 测试数据 测试标准
1 0° 拉伸强度 MPa 2 000 GB/T3354 图 3 硅胶模具示意图
2 0° 拉伸模量 GPa 120 GB/T3354
3 0° 压缩强度 MPa 1 500 GB/T3856
4 0° 压缩模量 GPa 130 GB/T3856 本要求和生产数量形式，选择热压罐、缠绕、RTM 等
5 0° 层剪强度 MPa 90 JC/T773 工艺，此种结构产品不适合缠绕工艺成型，RTM 对于
6 0° 弯曲强度 MPa 1 500 GB/T3356
7 0° 弯曲模量 GPa 115 GB/T3356 产品模具要求较高，需要制备闭合型腔模具，造价成
8 平面剪切强度 MPa 78.5 GB/T1450.1 本高，相较于其他工艺，热压罐成型工艺在模具设计
9 平面剪切模量 GPa 5.81 GB/T1450.1
及制造、产品性能稳定性有明显优势，热压罐内温度
2.2 模具设计
控制、压力精准对于产品壁厚控制、产品外观质量、
目前传统的 S 型进气道模具设计分为两种，第一
产品内部质量都有明显的优势，因此选择热压罐成型
种为阳模金属组合模具组合而成，阴模为组合钢模，
工艺。
此设计大大提高了模具的设计成本，且过多的阳模组
合模块，在频繁使用模具后，存在模具型面偏移现象，
2.4 固化工艺
在成本和使用周期方面存在较多弊端 ；第二种阳模为
产品铺层后进行包覆，进入热压罐进行固化，在
可溶性模具或可破坏模具，阴模为组合钢模，此种设
130℃保温 1 h，180 保温 3 h，然后进行降温，当温
计做一次产品就需要重新对阳模进行制作，大大降低
度小于 70℃停机出罐，固化参数见图 4。
了产品制备的效率 [12~15] 。
为了保证产品容易脱模，生产成本低，模具设计
为阴阳模组合，阳模为中空硅胶结构，阴模为组合钢
模。模具结构见图 2、 3。模具保证了产品的外形尺寸、
型面精度以及内型面的光滑，通过过程中预浸料的层
数用量来控制产品的壁厚，从而制备出内外型面满足
要求的产品。

时 间 / h
图 4 进气道固化工艺
2.5 铺层层数与壁厚影响
工艺设计为阴模保外型尺寸，通过工艺过程控制
产品壁厚，从而得到满足气动要求的内型面。在此对
比了在同一工艺过程控制下，不同预浸料层数对产品
壁厚的影响，尺寸对比见表 2。
表 2 不同层数及对应厚度表
铺层层数 18 19 20 21 22
图 2 组合钢模示意图
产品厚度 2.71~2.73 2.84~2.87 2.98~3.02 3.15~3.17 3.29~3.31
/mm
2.3 成型工艺
复合材料的成型根据产品的结构特点、性能、成 由不同铺层层数成型后产品厚度对比，得出在铺

年
2019 第 45 卷 ·37·