● 摘要
复合材料梁和筋条类零件的传统制造工艺方法是在弯曲模具型面上手工铺贴预浸料，但手工成型生产效率低，而且因人为因素导致产品质量稳定性差。复合材料自动化成型技术在提高复合材料生产效率，降低复合材料制造成本等方面都具有明显优势。在梁结构自动化成型方面，国内研究尚处于实验室研究的起步阶段。
本文在对国内外复合材料梁结构成型方法调研的基础上，自主设计并研发了一台梁结构变形成型设备。该设备可在程序控制下实现成形速率1-7 mm/min，在100 ℃温度范围内的L-型和T-型件的自动化成形，且最大成形厚度可达22 mm。为表征制件的质量，采用尺寸测量、纤维变形量测量、金相分析、无损检测等方法分别对L-型件表面质量、厚度变化率、内部纤维变形程度、孔隙率及纤维体积分数、拐角内部质量均匀性进行了表征。结果表明，在合适的成形条件下设备成形的制件质与手工成型制件质量更好或相当，且成型效率优于手工成型。最后，研究了变形成型设备工艺参数对制件质量的影响，研究的工艺参数包括成形间距、成形温度及成形速率。研究表明，成形间距影响成形压力并决定了成形后制件纤维体积分数；成形温度及速率对制件质量的影响与树脂粘度息息相关；通过预浸料平压实验探索了预浸料变形程度与预浸料厚度压缩率之间的关系，提出了以预浸料平压实验确定成形间距的方法，并进行了初步验证。