阅读说明：本技术 一种树脂传递模塑成型工艺方法及锤击激振装置 (Resin transfer molding process method and hammering vibration excitation device ) 是由 井文奇 杜逸飞 张涛 魏洪峰 李卓达 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及树脂传递模塑成型技术领域,尤其涉及一种树脂传递模塑成型工艺方法及用于该方法的锤击激振装置。该锤击激振装置包括支架、驱动部和锤击部,驱动部设置在架体,锤击部与驱动部连接,该锤击激振装置通过支架能够放置在成型模具上,驱动部带动锤击部沿竖直方向往复运动,锤击成型模具的待锤击区域。该锤击激振装置,通过支架放置在成型模具上,使用方便,驱动部带动锤击部往复运动锤击成型模具,向成型模具施加应力波,促进树脂与纤维的浸润,避免制件出现分层缺陷,提高制件的成品率。该工艺方法通过锤击激振装置在注射树脂的过程中,向成型模具的相应区域提供应力波,促进树脂与纤维的浸润,避免制件出现分层缺陷,提高制件的成品率。(The invention relates to the technical field of resin transfer molding, in particular to a resin transfer molding process method and a hammering excitation device used for the method. This hammering exciting arrangement includes support, drive division and hammering portion, and the drive division sets up at the support body, and hammering portion is connected with the drive division, and this hammering exciting arrangement can place on forming die through the support, and vertical direction reciprocating motion is followed to the drive division drive hammering portion, and hammering forming die treats hammering region. This hammering exciting arrangement places on forming die through the support, and convenient to use, drive division drive hammering portion reciprocating motion hammering forming die, applys the stress wave to forming die, promotes resin and fibrous infiltration, avoids the finished piece layering defect to appear, improves the yield of finished piece. According to the process method, stress waves are provided for the corresponding area of the forming die in the resin injection process through the hammering vibration excitation device, so that the infiltration of resin and fibers is promoted, the layering defect of a workpiece is avoided, and the yield of the workpiece is improved.)

一种树脂传递模塑成型工艺方法及锤击激振装置

技术领域

本发明涉及树脂传递模塑成型技术领域，尤其涉及一种树脂传递模塑成型工艺方法及用于该工艺方法的锤击激振装置。

背景技术

树脂传递模塑成型(Resin Transfer Molding，缩写RTM)技术已经应用了半个多世纪。

近年来，该项技术近年来发展很快，在飞机工业、汽车工业以及舰船工业等领域都有广泛应用。嵌入件、翼肋、隔框、加强件以及芯材都能按照要求模塑到设计的位置。另外，由于纤维重量含量的范围为0％～50％，因此，主要结构和次要结构均可以按照具体要求进行模塑成型。尽管RTM工艺拥有这些优点，但要将其用来模塑高质量的复合材料结构件，仍有一些工艺上的问题需要解决。

传统RTM工艺是先将纤维预制体放入封闭的模腔中，在通过压力将树脂胶液注入模腔并浸透纤维预制体，然后固化并脱模成型制品。但在实际生产中，由于产品几何形状的复杂，比如在产品的尖角区域，树脂胶液不能很好地流入该类区域(主要原因是尖角区域流动阻力较大)，以至于纤维与树脂液间不能很好地浸润，进而成型的产品会在尖角区域有分层缺陷。而分层缺陷将导致产品制造失败，在人财物方面都造成损失。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的第一个目的是提供一种用于树脂传递模塑成型工艺中的锤击激振装置，解决传统工艺中制件的部分区域流动阻力较大，纤维与树脂液间不能很好浸润的问题。

本发明的第二个目的是提供一种树脂传递模塑成型工艺方法，解决现有工艺方法易出现纤维与树脂液间不能很好浸润，从而导致产品制造失败的问题。

(二)技术方案

为了实现上述第一个目的，第一方面本发明提供了一种用于树脂传递模塑成型工艺的锤击激振装置，其第一种实现方式中，锤击激振装置包括支架、驱动部和锤击部，驱动部设置在架体，锤击部与驱动部连接；

支架能够放置在成型模具上，驱动部带动锤击部沿竖直方向往复运动，锤击成型模具的待锤击区域。

结合第一方面的第一种实现方式，本发明的第一方面的第二种实现方式中，驱动部包括：

壳体，壳体与支架连接，且壳体的下端设有过孔；

驱动模块，驱动模块设置在壳体内，且该驱动模块包括上连接块、下连接块和设置在上连接块和下连接块之间的多个同轴紧贴设置的压电陶瓷片，上连接块和下连接块之间还设有若干个拉簧，拉簧的两端分别与上连接块和下连接块连接；

上连接块固定在壳体，在压电陶瓷片的上下两端施加交变电压，在压电陶瓷片和拉簧的共同作用下，下连接块能够在压电陶瓷片的轴向上往复运动，锤击部与下连接块连接。

结合第一方面的第一种实现方式，本发明的第一方面的第三种实现方式中，驱动部包括：

壳体，壳体与支架连接，且壳体的下端设有过孔；

驱动模块，驱动模块设置在壳体内，且该驱动模块包括上连接块、下连接块和设置在上连接块和下连接块之间的多个同轴紧贴设置的压电陶瓷片，上连接块与壳体连接固定，锤击部设置在壳体外，且通过连接杆与下连接块连接，下连接块与壳体的下端之间设有弹簧；

在驱动模块的上下两端施加交变电压，在压电陶瓷片和拉簧的共同作用下，下连接块带动锤击部在压电陶瓷片的轴向上往复运动。

结合第一方面的第一种实现方式至第三种实现方式中的任一种实现方式，本发明的第一方面的第四种实现方式中，支架的下端设有用于与成型模具连接的磁铁。

结合第一方面的第一种实现方式至第三种实现方式中的任一种实现方式，本发明的第一方面的第五种实现方式中，支架包括至少三个支脚，每个支脚的下端均设有用于与成型模具连接的磁铁。

结合第一方面的第一种实现方式至第五种实现方式中的任一种实现方式，本发明的第一方面的第六种实现方式中，支架上设有螺纹孔，螺栓的一端穿过螺纹孔后与驱动部连接，旋转螺栓能够调节驱动部与成型模具之间的距离。

结合第一方面的第一种实现方式至第六种实现方式中的任一种实现方式，本发明的第一方面的第七种实现方式中，锤击部为铜或橡胶材料制成。

为了实现上述第二个目的，第二方面，本发明提供了一种树脂传递模塑成型工艺方法，其第一种实现方式中，包括以下步骤：

S1、将制件的纤维预制体放入成型模具中，并合模；

S2、采用制件要求的树脂，通过成型模具的树脂入胶口对树脂缓慢加压进行注射，达到注射压力目标值后维持压力到注射结束；

S3、将权利要求1-7任一项的锤击激振装置置于成型模具的待锤击区域，开启锤击激振装置，并观测成型模具的出胶口流出的树脂中是否含有气泡，直到成型模具的出胶口流出的树脂中不再含有气泡，撤去锤击激振装置；

S4、将成型模具放入烘箱中加热，使树脂固化；

S5、将成型好的制件从成型模具中取出。

结合第二方面的第一种实现方式，本发明的第二方面的第二种实现方式中，步骤S2中注射压力目标值为0.6MPa，加压速率为0.1MPa/1min。

结合第二方面的第一种实现方式或第二种实现方式，本发明的第二方面的第三种实现方式中，预制体采用2.5D或3D编织方法制造而成。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的用于树脂传递模塑成型工艺的锤击激振装置，包括支架、驱动部和锤击部，驱动部设置在架体，锤击部与驱动部连接，该锤击激振装置通过支架能够放置在成型模具上，驱动部带动锤击部沿竖直方向往复运动，锤击成型模具的待锤击区域。该锤击激振装置，通过支架放置在成型模具上，使用方便，驱动部带动锤击部往复运动锤击成型模具，向成型模具施加应力波，促进树脂与纤维的浸润，避免制件出现分层缺陷，提高制件的成品率。

本发明提供的树脂传递模塑成型工艺方法，通过锤击激振装置在注射树脂的过程中，向成型模具的相应区域提供应力波，促进树脂与纤维的浸润，避免制件出现分层缺陷，提高制件的成品率。

附图说明

本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明实施例一中一种锤击激振装置的正视示意图；

图2是本发明实施例一中一种驱动部的结构示意图；

图3是本发明实施例一中一种锤击激振装置放置在成型模具的示意图

图4是本发明实施例二中一种驱动部的结构示意图；

图5是本发明实施例三中一种锤击激振装置的正视示意图；

图6是图5中锤击激振装置的另一角度的示意图；

图7是本发明实施例三中一种锤击激振装置放置在成型模具的示意图。

图中：1：支架；2：驱动部；21：壳体；22：上连接块；23：下连接块；24：压电陶瓷片；25：拉簧；26：弹簧；3：锤击部；4：连接杆；5：磁铁；6：螺栓；7：成型模具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的用于树脂传递模塑成型工艺的锤击激振装置，包括支架1、驱动部2和锤击部3，其中，驱动部2固定在支架1上，锤击部3与驱动部2连接，支架1能够放置在成型模具7上(参见图3)，驱动部2能够带动锤击部3沿竖直方向往复运动，以锤击成型模具7的待锤击区域(树脂液流动阻力较大的区域，例如尖角区域)。

如图1和图3所示，在一个具体的实施方式中，支架1包括一个端面以及多个用于支撑该端面的支脚，例如两个、三个或四个支脚。驱动部2固定在端面下侧。

在一些优选地实施方式中，支脚有三个，每个支脚均为L型，增加与成型模具7的接触面积，使支撑更稳定。

如图2所示，在一个具体的实施方式中，驱动部2包括壳体21和驱动模块，驱动模块安装在壳体21内，该驱动模块包括上连接块22、下连接块23和若干个压电陶瓷片24，例如，压电陶瓷片24的数量可以为一个、二个、三个、四个、五个等，具体数量可以根据需要自行选择，在此不做限定。当压电陶瓷片24的数量为多个时，多个压电陶瓷片24之间同轴紧贴设置。上连接块22和下连接块23之间还设有若干个拉簧25，例如，在一个实施方式中，拉簧25的数量可以一个，优选地，该一个拉簧25套设在压电陶瓷片24的外部。在另外一些实施方式中，拉簧25的数量可以为两个以上(例如，可以为三个、四个、五个、六个等)，多个拉簧25绕压电陶瓷片24的周向均匀分布，使两个连接块受力均匀。

上连接块22固定在壳体21，壳体21的下端设有过孔，锤击部3位于壳体21的下端的外侧，并通过连接杆4与下连接块23连接(连接杆4一端穿过壳体21的下端与壳体21内的下连接块23连接)，在压电陶瓷片24或者压电陶瓷片组的两端施加交变电压，压电陶瓷片24推动下连接块23向下运动，而在拉簧25的作用下，将下连接块23拉回，使下连接块23带动锤击部3沿压电陶瓷片24的轴向往复运动。

需要说明的是，在具体的实施方式中，锤击部3可以直接与下连接块23连接，此时壳体21下端的过孔可以供锤击部3穿过。在其他一些具体的实施方式中，也可以如图2所示，锤击部3通过连接杆4与下连接块23连接，过孔可以供连接杆4穿过。

在一些优选地实施方式中，锤击部3为铜或橡胶材料制成，避免损坏成型模具7。

在一些优选地实施方式中，支架1的下端设有磁铁5，方便支架固定在成型模具7上。在一个具体地实施方式中，如图1和图3所示，每个支脚的底部均设有磁铁5。

使用时，如图3所示将锤击激振装置的支架1放置在成型模具7上，使锤击部3对准制件的尖角、拐角等树脂液流动阻力较大部位所对应的成型模具上的区域(图3中的虚线示意的一种制件形状)，驱动部2带动锤击部3往复运动锤击成型模具7，促进树脂与纤维的浸润，避免制件出现分层缺陷，提高制件的成品率。

需要说明的是，本实施例中压电陶瓷作为驱动的方案的一般能够提供1000-2000Hz的锤击频率，能够实现较好的效果。当然该方案也可以通过调节提供1000Hz以下的锤击频率。

实施例二

如图4所示，本实施例二与实施例一基本相同，驱动部2包括壳体21和驱动模块，该驱动模块也包括上连接块22、下连接块23和设置上连接块22和下连接块23之间的若干个压电陶瓷片24，相同之处不再赘述，不同之处在于：将上连接块22和下连接块23之间的拉簧25取消，在下连接块24与壳体21的下端面之间设置若干个弹簧26，为下连接块23提供回复力。在具体地实施方式中，可以设置一个弹簧26，该弹簧26套设在连接杆4的外侧，也可以设置多个弹簧26(例如，可以为三个、四个、五个、六个等)，多个弹簧绕连接杆4的周向均匀分布。

实施例三

如图5-图7所示，为了实现锤击距离的调节，本实施例中在支架1上设置螺纹孔，通过螺栓6将驱动部2可调节的固定在支架1上，通过旋转螺栓6可以调节驱动部2与成型模具7的距离，从而使锤击部3具有合适的锤击距离，提高锤击激振装置的通用性。

需要说明的是，在一些具体地实施方式中，驱动部2也可以是其他能够带动锤击部3进行往复运动的结构或设备，例如，往复摆电机，使用往复摆动电机作为驱动的方案一般能够提供1000Hz以下的锤击频率，优选地，频率选用100-1000Hz。往复摆动电机为现有技术，在此不再赘述。

实施例四

本实施例四提供的树脂传递模塑成型工艺方法，包括以下步骤：

S1、将制件的纤维预制体放入成型模具中，并合模；

S2、采用制件要求的树脂，通过成型模具的树脂入胶口对树脂缓慢加压进行注射，达到注射压力目标值后维持压力到注射结束；

S3、将实施例一至实施三中所述的任一种锤击激振装置置于所述成型模具的待锤击区域(参见图3和图7)，开启所述锤击激振装置，并观测所述成型模具的出胶口流出的树脂中是否含有气泡，直到所述成型模具的出胶口流出的树脂中不再含有气泡，撤去所述锤击激振装置；

S4、将所述成型模具放入烘箱中加热，使树脂固化；

S5、将成型好的制件从成型模具中取出。

优选地，步骤S2中所述注射压力目标值为0.6MPa，所述加压速率为0.1MPa/1min。

优选地，该工艺方法中的预制体采用2.5D或3D编织方法制造而成。

本实施例中工艺方法，通过锤击激振装置向制件尖角等树脂流动阻力较大的部位施加应力波，有效促进纤维与树脂的浸润，进而消除制件尖角区域的缺陷，提高制件的成品率。

需要说明的是，针对具有多个尖角区域的产品，有两种锤击方式：第一种是每次锤击一个区域(尖角对应的模具区域)，锤击完成后观察出胶口流出的树脂中是否还含有气泡，如果还有气泡，则再锤击一遍，如果无气泡，则说明已达到所需要的锤击的效果。第二种是采用多个锤击激振装置，同时对多个区域(尖角对应的模具区域)锤击，直到出胶口流出的树脂中不再含有气泡为止。

还需要说明的是，这里的不再含有气泡是一种判断标准的描述，而具体标准可以根据实际情况而变化，例如，根据具体情况，标准还可以是气泡含量低于一定值，这些标准不属于本申请的改进，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。