CN102423910B - 一种复合材料壁板类结构的共固化成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料成型技术，涉及对复合材料壁板类结构共固化成型模具的改进。包括蒙皮成型模[1]、加强筋的左成型模[2]和右成型模[3]，其特征在于：成型模具还包括软模[4]、左侧刚性垫片[5]和右侧刚性垫片[6]。本发明利用软模[4]与左侧刚性垫片[5]和右侧刚性垫片[6]组合在共固化过程中传压，解决了复合材料壁板类结构共固化成型过程中加强筋与蒙皮结合部位的架桥问题，保证了共固化成型的产品质量。

Description

一种复合材料壁板类结构的共固化成型模具

技术领域

本发明属于复合材料成型技术，涉及对复合材料壁板类结构共固化成型模具的改进。

背景技术

复合材料以其比强度、比刚度高，抗疲劳，可设计性好和易于整体成形等一系列优点，在航空航天领域得到广泛的应用，其用量的高低成为衡量飞行器先进性的重要指标。加筋壁板是复合材料最常用的结构之一，在大尺寸的翼面结构和机身结构中广泛使用，加强筋的截面包括工字形和倒T形等。图1是一种带有工字型加筋的复合材料壁板结构示意图，其中7是复合材料蒙皮，8是复合材料工字型加强筋。目前用于图1所示的复合材料壁板类结构共固化成型模具的结构参见图2，它包括蒙皮成型模1、加强筋的左成型模2和右成型模3，在蒙皮成型模1的上表面上铺有蒙皮7；在蒙皮7上表面上放置加强筋8，加强筋8的腹板两侧有左成型模2和右成型模3。这种成型模具的缺点是：共固化过程中加强筋8的下凸缘侧面与蒙皮间的拐角处，容易产生架桥现象，导致该处蒙皮上产生传压不到位的问题，造成制件出现加强筋下沉和蒙皮下表面出现压痕等现象，影响共固化成型的产品质量。

发明内容

本发明的目的是：提出一种能避免制件出现加强筋下沉和蒙皮下表面出现压痕等现象的复合材料壁板类结构共固化成型模具，以保证共固化成型的产品质量。

本发明的技术方案是：一种复合材料壁板类结构共固化成型模具，包括蒙皮成型模1、加强筋的左成型模2和右成型模3，在蒙皮成型模1的型面上铺有蒙皮7；在蒙皮7上表面放置有相互平行的带有左成型模2和右成型模3的、未固化的加强筋8，加强筋8的数量和位置由复合材料壁板的图纸确定；由一个左成型模2和一个右成型模3组成一个加强筋成型模，左成型模2的宽度等于加强筋8左下凸缘的宽度，左成型模2下表面的型面与对应的加强筋8左下凸缘的上表面一致，左成型模2上表面的型面与对应的加强筋8左上凸缘的下表面一致，左成型模2的右表面与加强筋腹板的左侧面一致，左成型模2的左表面为平面；右成型模3的宽度等于加强筋8右下凸缘的宽度，右成型模3下表面的型面与对应的加强筋8右下凸缘的上表面一致，右成型模3上表面的型面与对应的加强筋8右上凸缘的下表面一致，右成型模3的左表面与加强筋腹板的右侧面一致，右成型模3的右表面为平面；其特征在于：成型模具还包括软模4、左侧刚性垫片5和右侧刚性垫片6；

（1）软模4由三层材料组成，上层和下层为Airpad橡胶，中间层为碳纤维或玻璃纤维预浸料铺层，预浸料铺层的层数为2～8层，上述三层材料经硫化制成橡胶软模；软模4覆盖在蒙皮7上表面上、未被加强筋8的下凸缘覆盖的区域，软模4的下表面具有与该软模所在蒙皮7上表面相同的几何型面，软模4的厚度不小于加强筋8下凸缘的厚度；

（2）左侧刚性垫片5采用金属板制造，左侧刚性垫片5的右侧面与左成型模2的左侧面贴合，左侧刚性垫片5的下表面与所在位置软模4的上表面贴合；

（3）右侧刚性垫片6采用金属板制造，右侧刚性垫片6的左侧面与右成型模3的右侧面贴合，右侧刚性垫片6的下表面与所在位置软模4的上表面贴合。

本发明的优点是：使用软模与刚性垫片“软”“硬”结合的方式组合传压，充分发挥刚性垫片和软模各自的优势，解决了复合材料壁板类结构共固化成型过程中加强筋与蒙皮结合部位的传压问题，避免了制件出现加强筋下沉和蒙皮下表面出现压痕等现象,保证了共固化成型的产品质量。

附图说明

图1是一种带有工字型加强筋的复合材料壁板的结构示意图。

图2是带有工字型加强筋的复合材料壁板成型模具的结构示意图。

图3是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图3，一种复合材料壁板类结构共固化成型模具，包括蒙皮成型模1、加强筋的左成型模2和右成型模3，在蒙皮成型模1的型面上铺有蒙皮7；在蒙皮7上表面放置有相互平行的带有左成型模2和右成型模3的、未固化的加强筋8，加强筋8的数量和位置由复合材料壁板的图纸确定；由一个左成型模2和一个右成型模3组成一个加强筋成型模，左成型模2的宽度等于加强筋8左下凸缘的宽度，左成型模2下表面的型面与对应的加强筋8左下凸缘的上表面一致，左成型模2上表面的型面与对应的加强筋8左上凸缘的下表面一致，左成型模2的右表面与加强筋腹板的左侧面一致，左成型模2的左表面为平面；右成型模3的宽度等于加强筋8右下凸缘的宽度，右成型模3下表面的型面与对应的加强筋8右下凸缘的上表面一致，右成型模3上表面的型面与对应的加强筋8右上凸缘的下表面一致，右成型模3的左表面与加强筋腹板的右侧面一致，右成型模3的右表面为平面；其特征在于：成型模具还包括软模4、左侧刚性垫片5和右侧刚性垫片6；

（1）软模4由三层材料组成，上层和下层为Airpad橡胶，中间层为碳纤维或玻璃纤维预浸料铺层，预浸料铺层的层数为2～8层，上述三层材料经硫化制成橡胶软模；软模4覆盖在蒙皮7上表面上、未被加强筋8的下凸缘覆盖的区域，软模4的下表面具有与该软模所在蒙皮7上表面相同的几何型面，软模4的厚度不小于加强筋8下凸缘的厚度；

（2）左侧刚性垫片5采用金属板制造，左侧刚性垫片5的右侧面与左成型模2的左侧面贴合，左侧刚性垫片5的下表面与所在位置软模4的上表面贴合；

（3）右侧刚性垫片6采用金属板制造，右侧刚性垫片6的左侧面与右成型模3的右侧面贴合，右侧刚性垫片6的下表面与所在位置软模4的上表面贴合。

本发明的工作原理是：使用软模与刚性垫片“软”“硬”结合的方式组合传压，保证了共固化过程中加强筋与蒙皮结合部位的压力能够充分传递，消除架桥的影响，避免了成型过程中出现加强筋下沉和蒙皮背面出现压痕等问题，保证了共固化成型的产品质量。

实施例1

某一复合材料加筋壁板，工字形加强筋共14根，长度6000mm～7000mm，此壁板采用一次共固化成型。本发明的方案是：

（1）软模4是Airpad橡胶经硫化形成的橡胶软模，采用在两层Airpad橡胶中加入8层碳纤维预浸料的结构，软模4的厚度等于加强筋下凸缘的厚度；软模4覆盖在蒙皮7上除加强筋8以外的所有区域；

（2）左侧刚性垫片5采用铝板制作，铝板横截面为四边形，左侧面与上表面过渡区倒为斜角或导圆；

（3）右侧刚性垫片[6]也采用铝板制作，铝板横截面为四边形，左侧面与上表面过渡区倒为斜角或导圆。

实施例2

某一复合材料加筋壁板，T形加强筋共3根，长度4000mm～5000mm，此壁板采用一次共固化成型。本发明的方案是：

（1）软模4是Airpad橡胶经硫化形成的橡胶软模，采用在两层Airpad橡胶中加入4层碳纤维预浸料的结构，软模4的厚度大于加强筋下凸缘的厚度1mm；软模4覆盖蒙皮7上除加强筋8以外的所有区域；

（2）左侧刚性垫片5采用钢板制作，钢板横截面为四边形，左侧面与上表面过渡区倒为斜角或导圆；

（3）右侧刚性垫片6也采用钢板制作，钢板横截面为四边形，左侧面与上表面过渡区倒为斜角或导圆。

Claims (1)

1.一种复合材料壁板类结构共固化成型模具，包括蒙皮成型模(1)、加强筋的左成型模(2)和右成型模(3)，在蒙皮成型模(1)的型面上铺有蒙皮(7)；在蒙皮(7)上表面放置有相互平行的带有左成型模(2)和右成型模(3)的、未固化的加强筋(8)，加强筋(8)的数量和位置由复合材料壁板的图纸确定；由一个左成型模(2)和一个右成型模(3)组成一个加强筋成型模，左成型模(2)的宽度等于加强筋(8)左下凸缘的宽度，左成型模(2)下表面的型面与对应的加强筋(8)左下凸缘的上表面一致，左成型模(2)上表面的型面与对应的加强筋(8)左上凸缘的下表面一致，左成型模(2)的右表面与加强筋腹板的左侧面一致，左成型模(2)的左表面为平面；右成型模(3)的宽度等于加强筋(8)右下凸缘的宽度，右成型模(3)下表面的型面与对应的加强筋(8)右下凸缘的上表面一致，右成型模(3)上表面的型面与对应的加强筋(8)右上凸缘的下表面一致，右成型模(3)的左表面与加强筋腹板的右侧面一致，右成型模(3)的右表面为平面；其特征在于：成型模具还包括软模(4)、左侧刚性垫片(5)和右侧刚性垫片(6)；

（1）软模(4)由三层材料组成，上层和下层为Airpad橡胶，中间层为碳纤维或玻璃纤维预浸料铺层，预浸料铺层的层数为2～8层，上述三层材料经硫化制成橡胶软模；软模(4)覆盖在蒙皮(7)上表面上、未被加强筋(8)的下凸缘覆盖的区域，软模(4)的下表面具有与该软模所在蒙皮(7)上表面相同的几何型面，软模(4)的厚度不小于加强筋(8)下凸缘的厚度；

（2）左侧刚性垫片(5)采用金属板制造，左侧刚性垫片(5)的右侧面与左成型模(2)的左侧面贴合，左侧刚性垫片(5)的下表面与所在位置软模(4)的上表面贴合；

（3）右侧刚性垫片(6)采用金属板制造，右侧刚性垫片(6)的左侧面与右成型模(3)的右侧面贴合，右侧刚性垫片(6)的下表面与所在位置软模(4)的上表面贴合。

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