Page 47 - 《橡塑技术与装备》2019年24期（12月下半月塑料）

车用制品技术与应用 黄雪萌 等·复合材料工型结构肋零件厚度控制工艺方法的研究

结构与使用要求，结合材料的工艺性来确定的。通过 2.2 工艺流程
分析各种成型方法利弊最后选择了热压罐真空袋成型 工装准备 — 材料准备 — 下料（带余量） — 铺贴（见
工艺方法，采用这种方法，成型模加工制造相对容易， 图 2）— 制袋 — 固化 — 钻孔 — 脱模 — 切割修整。
利于产品的启模，工艺方法较易实现，且能满足产品
设计要求。
热压罐真空袋成型方法是复合材料制件成型的基
本方法之一，其成型的特点是 ：热压罐采用先进的加
热控温系统和计算机控制系统，能够有效地保证在罐
内工作区域温度和压力分布均匀、稳定，特别适用于
复杂制件的成型，成型后的产品孔隙率低、厚度相对
均匀、力学性能可靠，保证了复合材料制件的内部质
量和稳定性。 图 2 工型结构肋铺贴过程示意图

3 工艺试验分析 3.2 分析
3.1 试验 复合材料零件在固化过程中树脂流出越多，其厚
按图 2 所示结构，分别按表 1 所示成型方法制作 度越低。工型结构肋零件所使用的高温固化环氧树脂
试验件。 流动性好，树脂流失易造成零件厚度薄。因零件装配

表 1 不同工艺方法制造零件质量对比
试验编号 过程描述 工装及零件外观
（1）工装周边存在树脂，下半模定位孔中有树脂流入。
试验 1# 先在两个半模上分别铺贴 “L” 形零件，然后两半模 （2）零件表面贫胶，孔周边贫胶严重，但均未见干态纤维暴露。
合模，最后进行三角区域填充。
（3）零件厚度不均，边缘厚度薄。
先将下半模钻孔处用胶黏剂填塞，再在两个半模上 （1）工装周边存在树脂。
试验 2# 分别铺贴 “L” 形零件，两半模合模，最后进行三角区域 （2）零件表面贫胶，但未见干态纤维暴露。
填充。 （3）零件厚度不均，边缘厚度薄。
先将下半模钻孔处用胶黏剂填塞，再在两个半模上
试验 3# 分别铺贴 “L” 形零件，并在零件余量外周边放置一圈密 （1）工装周边及定位孔中无树脂堆积。
封胶条进行边缘封胶。最后两半模合模并进行三角区域 （2）零件表面质量好，但厚度不均，边缘厚度薄。
填充。
试验 4# 下料工序中增大料片余量尺寸，再按试验件 3# 的铺 （1）工装周边及定位孔中无树脂堆积。
贴过程完成制造。 （2）零件表面质量好且厚度均匀。

需要，在工装下半模上有两个装配定位孔，树脂固化 4 工装
时流入定位孔孔中，导致零件圆孔周边贫胶严重。零 4.1 工装材料及结构
件固化时因边缘效应，边缘处树脂流失严重，导致零 复合材料结构件的质量与工装制造密切相关。通
件表面贫胶，零件厚度偏薄。密封胶条有封胶作用， 用的工装材料主要有铝、钢、殷钢。
当试板面内尺寸远大于厚度尺寸且四边受密封胶条密 复合材料，对于工型结构肋这种小尺寸零件来说，
封时，可以认为等厚度层板在成型过程中树脂只存在 殷钢工装制造成本和固化能耗往往不够理想，而复合
厚度方向的流动，所以对比第 1 组试验，第 3 组、第 材料工装受到工装刚性和使用寿命的限制，也不是最
4 组试验件厚度增加。 理想的工装材料。铝合金热膨胀系数大，不适用于形
针对第 1 组试验成型过程中造成的零件故障，我 状复杂的零件。经过权衡，选择钢工装成型工型结构
们对工型结构肋零件的成型工艺方案进行了一系列的 肋零件。
改进试验。最终确定采取的工艺方案为①在工装下半 为了使制件的尺寸精度达到设计要求，金属模具
模圆孔处填充胶黏剂。②零件余量外放置一圈密封胶 必须保证足够的结构刚性、尺寸稳定性且尽量等厚。
条进行边缘封胶。③下料过程中增加料片尺寸，边缘 如果壁厚存在较大的差异，在固化升温降温过程中，
余量不少于 20 mm。 必然存在大的温差，使零件受热不均匀，最终导致复

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2019 第 45 卷 ·31·