ОСНАСТКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1997 года по МПК B29C43/20 B29C33/40 

Изобретение относится к области формования изделий из полимерных композиционных материалов, а именно к конструкциям оснасток для их формирования.

Известна оснастка для формования изделий из полимерного композиционного материала, содержащая опорную систему и закрепленную на ней формообразующую оболочку. У известной оснастки опорная система представляет собой набор металлических штыревых регулируемых опор, на которые устанавливаются жесткие стеклопластиковые оболочки с различными геометрическими параметрами, которые являются программоносителями для настройки опор и несут на себе рабочие поверхности для формообразования листовых деталей обтяжкой.

Эта оснастка универсальна, она позволяет оформить оболочку любой геометрии.

Однако, такой каркас оснастки включает в себя систему гидравлического регулирования. При воздействии повышенных температур эта система, фиксирующая заданную геометрию формообразующей оболочки и определяющая соответственно ее точность, подвержена искажению за счет теплового расширения и других факторов, что делает проблематичным изготовление крупногабаритных деталей сложной геометрии с заданной точностью.

Являясь сложным техническим сооружением, эта оснастка экономически оправдана лишь в случае организации крупносерийного производства.

Техническим результатом изобретения является создание универсальной оснастки, повышение качества формируемых деталей, в том числе крупногабаритных сложной геометрии, путем исключения искажения геометрии оснастки при вакуум-автоклавном формовании изделий и создания однородного температурного поля на формообразующей поверхности оснастки.

Для достижения указанного технического результата в оснастке для формования изделий из полимерного композиционного материала, содержащей опорную систему и закрепленную на ней формообразующую оболочку, опорная система выполнена в виде набора разнесенных по ширине оболочки пустотелых профилей V-образного сечения с опорными лапками и открытыми торцами, стянутых разнесенными по длине профилей элементами жесткости, причем профили и оболочка выполнены из одинакового материала, а крайние профили повернуты относительно остальных на 180^o, оперты лапками на элементы жесткости и жестко связаны с оболочкой. Между сопряженными поверхностями профилей и формообразующей оболочкой размещены компенсаторы кривизны, выполненные из материала, близкого по коэффициенту линейного теплового расширения материалу профилей и оболочки.

Формообразующая оболочка и профили выполнены из полимерного композиционного материала.

На фиг. 1 изображена оснастка для формования плоских изделий из полимерных композиционных материалов, общий вид, аксонометрия; на фиг. 2 - вариант оснастки для формования изделий с двойной кривизной, общий вид в разрезе; на фиг. 3 вариант оснастки для формования изделий с одинарной кривизной, общий вид в разрезе; на фиг. 4 узел 1 на фиг. 2.

Оснастка для формования изделий из полимерных композиционных материалов содержит формобразующую оболочку 1, закрепленную на опорной системе. Последняя выполнена в виде набора пустотелых профилей 2, 3 V-образного сечения с опорными лапками. Крайние профили 3 повернуты относительно остальных на 180^o. В поперечном направлении профили 2 и 3 стянуты элементами жесткости 4, расположенными с интервалом по длине профилей. Профили 2, 3 разнесены по ширине оболочки 1 и оперты на основание 4. При формовании изделий сложной геометрии (фиг. 2, 3) дополнительно устанавливаются компенсаторы 5, 6 кривизны. Компенсаторы 5 устанавливаются между лапками 7 профилей 2 и сопрягаемой поверхностью оболочки 1, а компенсаторы 6 между полками профилей 3 и сопрягаемой поверхностью оболочки 1. При этом поверхность А компенсаторов 5, 6 кривизны эквидистантны и сопряжены с лапками 7 и полками 8 соответственно, а противоположные поверхности В эквидистантны и сопряжены с поверхностью оболочки 1. Профили и оболочка выполнены из одинакового материала. Компенсаторы выполнены из материала, близкого по коэффициенту линейного теплового расширения материалу профилей и оболочки. Формообразующая оболочка 1 и профили 2, 3 могут быть выполнены из полимерного композиционного материала.

Элементы оснастки профили, элементы стяжки могут быть изготовлены из стеклопластика на основе эпоксиноволачного фенольного связующего типа ЭНФБ, а в качестве наполнителя использована стеклоткань Т-10. Компенсаторы кривизны изготовлены из стеклопластика на основе фенольного связующего типа ВФБ и наполнителя стеклоткани Т-11 и имеет длину, равную длине профилей.

Стяжка профилей произведена клее-винтовыми соединениями с использованием клея типа ВК-27 и стандартных винтов с гайками. Соединение оболочки 1 с основаниями 6 профилей 3 по краям оболочки выполнено аналогично, а средние профили 2 и оболочка склеены между собой.

На оснастке обычным образом собирают изделие из полимерных композиционных материалов, а затем осуществляют вакуум-автоклавное формование изделия сложной конфигурации. При этом конфигурация профилей 2, 3 и их расположение в конструкции оснастки обеспечивает равномерный прогрев по всей длине оснастки, однородность температурного поля на формообразующей поверхности оболочки 1 за счет исключения застойных зон при прохождении теплоносителя и, как следствие минимальные поводки конструкции оснастки при проведении технологического режима. Поворот, по крайней мере, одного центрального профиля 2 опорной системы на 180^o относительно крайних профилей позволяет обеспечить большую площадь склейки оболочки 1 и профилей по всей длине оснастки по ширине лапок профиля. Это позволяет исключить в рабочей зоне оболочки механическое соединение и избежать нарушения целостности оболочки и соответственно нарушения ее герметичности, обеспечив тем самым высокое качество поверхности формируемого изделия.

Наличие в конструкции оснастки компенсаторов позволяет получить оснастку для вакуум-автоклавного формования изделий сложной геометрии.

Использование: изобретение относится к области формования изделий из полимерных композиционных материалов, а именно к конструкциям оснасток для их формирования. Сущность изобретения: оснастка для формирования выполнена состоящей из опорной системы и закрепленной на ней формообразующей оболочки 1. Опорная система представляет собой набор разнесенных по ширине оболочки профилей, V-образного сечения, стянутых разнесенными по длине профилей элементами жесткости. Крайние профили 3 повернуты относительно профилей 2 на 180^o. Между полками и/или лапками профилей и оболочкой установлены компенсаторы 5, 6 кривизны. Каждый из компенсаторов представляет собой элемент длиной, равной длине профиля. Одна поверхность компенсатора эквидистантна и сопряжена с лапкой или полкой профиля, а противоположная - с поверхностью ФО. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Оснастка для формования изделий из полимерного композиционного материала, содержащая опорную систему и закрепленную на ней формообразующую оболочку, отличающаяся тем, что опорная система выполнена в виде набора разнесенных по ширине оболочки пустотелых профилей v-образного сечения с опорными лапками и открытыми торцами, стянутых разнесенными по длине профилей элементами жесткости, причем профили и оболочки выполнены из одинакового материала, а крайние профили повернуты относительно остальных на 180^o, оперты лапками на элементы жесткости и жестко связаны с оболочкой. 2. Оснастка по п. 1, отличающаяся тем, что между сопряженными поверхностями профилей и формообразующей оболочки размещены компенсаторы кривизны, выполненные из материала, близкого по коэффициенту линейного теплового расширения материалу профилей и оболочки. 3. Оснастка по п. 2, отличающаяся тем, что формообразующая оболочка и профили выполнены из полимерного композиционного материала.