CN105269721A - 一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空制造技术领域，具体涉及一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具。目前复合材料成型模具包括金属模具、复合材料模具、橡胶模具、泡沫模具、石膏模具及可溶聚合物模具等。传统的异性结构复合材料零件的制造可采用橡胶收缩模、泡沫、石膏等零件成型过后可通过破坏模具的方式得到零件，但这些模具仅适用于一次或几次成型，不利于批量生产，而且采用这些模具制造的复合材料零件表面精度、质量等总体上不如金属模具。本发明提供一种设计合理、制造简单的用于一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具。同时解决了盒型闭角结构复合材料零件的脱模问题。

Description

一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具

技术领域

本发明属于航空制造技术领域，具体涉及一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具。

背景技术

复合材料以其独特的高比强度，高比刚度、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点，成为当代最主要的航空结构材料之一。复合材料在飞机上应用的部位和用量已成为衡量飞机结构先进性的主要标志之一。目前，国外新型战机、民机均大量采用复合材料，F-22复合材料用量达24％以上，波音公司研制的B787“梦想”民用飞机，其复合材料用量达50％，空客公司即将推出的A350飞机，复合材料用量达52％。国内新设计、改进的飞机也同样加大了复合材料的用量。在使用上，除整体壁板外，新型飞机结构中的梁、肋等零件大量采用复合材料，这是由于采用新的低密度、高强度复合材料梁、肋结构，比传统铝合金结构减重50％以上，而且防腐、损伤容限高。传统的铝合金结构不仅重量大，制造过程采用数控加工，加工成本高，还与复合材料结构存在电化腐蚀问题。另外，由于飞机结构本身的复杂特性，一些如特殊位置的梁、肋等异型材零件形状复杂，普遍存在闭角结构难加工的情况。特别对于盒型闭角结构零件，其为一侧面可开口的盒型零件，相对侧面与底面夹角为锐角，并与相邻两个侧面的夹角也为锐角。

采用复合材料虽然不存在机械加工中刀具不能到达的问题。但模具的设计和制造是主要难题。在复合材料的制造成型过程中，模具是主要工艺装备，用以保证零件形状、结构及质量，在模具上完成复合材料聚合固化，有时还在成形模上进行预浸料的铺叠，复合材料模具的设计制造对复合材料构件的产品质量影响较大，要求模具的设计合理。目前复合材料成型模具包括金属模具、复合材料模具、橡胶模具、泡沫模具、石膏模具及可溶聚合物模具等。传统的异性结构复合材料零件的制造可采用橡胶收缩模、泡沫、石膏等零件成型过后可通过破坏模具的方式得到零件，但这些模具仅适用于一次或几次成型，不利于批量生产，而且采用这些模具制造的复合材料零件表面精度、质量等总体上不如金属模具。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种设计合理、制造简单的用于一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具。同时解决了盒型闭角结构复合材料零件的脱模问题。

本发明的技术方案是，一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具，所述盒型闭角结构复合材料零件为一侧面可开口的盒型零件，相对侧面与底面的夹角α为锐角，并与相邻两个侧面的夹角θ也为锐角，所述模具包括主体模、左分体模、右分体模和限位杆；所述左分体模和右分体模在主体模的闭角端组合贴靠在主体模的下分离面与内侧分离面上，并通过限位杆限位从而构成模具整体，模具外型面与盒型闭角结构复合材料零件的内型面一致；所述下分离面与模具基面平行，内侧分离面与下分离面的夹角为90°+β；所述的左分体模和右分体模之间具有左右模分离面，垂直于零件的底面和所述相对侧面的平面与左右模分离面之间的夹角Υ为3°-20°。

进一步地，所述β在3°-20°之间。

进一步地，所述限位杆固定在主体模或左、右分体模上。

进一步地，所述限位杆包括上限位杆，左限位杆、右限位杆、左下限位杆以及右下限位杆。

进一步地，所述模具的左侧面、右侧面与中间侧面的夹角为θ，中间侧面与腹板面的夹角为α。

进一步地，所述主体模、左分体模、右分体模和限位杆均采用相同的金属材料。

进一步地，该成型模具可用于纤维增强树脂基预浸料复合材料零件的铺叠及热成型。

进一步地，零件成型后的脱模，先将左分体模、右分体模及零件整体上与主体模分开，再将左分体模、右分体模与零件的组合体分开，获得脱模零件。

本方案的有益效果：本发明的用于盒型闭角结构复合材料零件成型模具采用组合模具及定位控制技术，通过限位杆将左分体模、右分体模与主体模定位组合可保证模具相对位置及型面精度，可以保证零件的外形尺寸精度；同时零件成型后的脱模过程可以先将左分体模、右分体模、零件的组合体同时与主体模分开，再将左分体模、右分体模、零件的组合体分开，完成零件脱模，这种模具的设计方法解决了盒型闭角结构复合材料零件的脱模问题，制造过程的可操作性好，零件质量可以得到保证。

附图说明

图1为本发明一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具的结构示意图；

图2为本发明主体模的结构示意图；

图3为本发明模具的俯视图；

图4为本发明模具的剖视图；

图5为本发明模具的侧视图；

图6为本发明左、右分体模的组合示意图。

1是主体模、2是左分体模、3是右分体模、4是模具左侧面、5是右侧面、6是中间侧面、7是腹板面、8是模具基面、9是上限位杆、10是左限位杆、11是右限位杆、12是左下限位杆、13是右下限位杆、14是下分离面、15是内侧分离面、16是左右模分离面

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。模具包括主体模1，左分体模2、右分体模3，其中左分体模2通过上限位杆9、左限位杆10、左下限位杆12与主体模在下分离面14与内侧分离面15处与主体模1组合；右分体模3通过上限位杆9、右限位杆11、右下限位杆13与主体模在下分离面14与内侧分离面15处与主体模1组合；左分体模2与右分体模3在左右模分离面16出组合。组合成的整体模具外型面包括左侧面4、右侧面5、中间侧面6、腹板面7，共同组成与盒型闭角结构复合材料零件内型面一致的型面。可以在型面上进行预浸料的铺叠、固化。

零件成型后的脱模可以先将左分体模2、右分体模3及成型的零件组合体与主体模1同时分开，再将左分体模2、右分体模3、零件的组合体分开，完成零件脱模。

上述技术方案中，所述的主体模1、左分体模2、右分体模3、上限位杆9、左限位杆10、右限位杆11、左下限位杆12、右下限位杆13均采用相同刚性较大的金属材料制造以保证高温、高压成型过程模具结构的刚度，可确保零件的成型质量和精度。例如，采用Q235A钢。

所述的主体模1，左分体模2、右分体模3，上限位杆9、左限位杆10、右限位杆11、左下限位杆12、右下限位杆13均采用数控加工制造以保证其精度。

所述的左分体模2、右分体模3的组合与主体模1存在两个分离面，分别为下分离面14、内侧分离面15，其中下分离面14与模具基面8平行，内侧分离面15与垂直于模具基面15的平面夹角β，β在3°-20°之间。

所述的左分体模2和右分体模3之间具有左右模分离面16，垂直于零件的底面和所述相对侧面的平面与左右模分离面16之间的夹角Υ为3°-20°。

Claims (8)

1.一种盒型闭角结构复合材料零件成型模具，所述盒型闭角结构复合材料零件为一侧面可开口的盒型零件，相对侧面与底面的夹角α为锐角，并与相邻两个侧面的夹角θ也为锐角，其特征在于：所述模具包括主体模(1)、左分体模(2)、右分体模(3)和限位杆；所述左分体模(2)和右分体模(3)在主体模(1)的闭角端组合贴靠在主体模(1)的下分离面(14)与内侧分离面(15)上，并通过限位杆限位从而构成模具整体，模具外型面与盒型闭角结构复合材料零件的内型面一致；所述下分离面(14)与模具基面(8)平行，内侧分离面(15)与下分离面(14)的夹角为90°+β；所述的左分体模(2)和右分体模(3)之间具有左右模分离面(16)，垂直于零件的底面和所述相对侧面的平面与左右模分离面(16)之间的夹角γ为3°-20°。

2.根据权利要求1所述的盒型闭角结构复合材料零件成型模具，其特征在于：所述β在3°-20°之间。

3.根据权利要求1所述的盒型闭角结构复合材料零件成型模具，其特征在于：所述限位杆固定在主体模(1)或左、右分体模上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的盒型闭角结构复合材料零件成型模具，其特征在于：所述限位杆包括上限位杆(9)，左限位杆(10)、右限位杆(11)、左下限位杆(12)以及右下限位杆(13)。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的盒型闭角结构复合材料零件成型模具，其特征在于：所述模具的左侧面(4)、右侧面(5)与中间侧面(6)的夹角为θ，中间侧面(6)与腹板面(7)的夹角为α。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的盒型闭角结构复合材料零件成型模具，其特征在于：所述的主体模(1)、左分体模(2)、右分体模(3)和限位杆均采用相同的金属材料。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的盒型闭角结构复合材料零件成型模具，其特征在于：该成型模具可用于纤维增强树脂基预浸料复合材料零件的铺叠及热成型。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的盒型闭角结构复合材料零件成型模具，其特征在于：零件成型后的脱模，先将左分体模(2)、右分体模(3)及零件整体上与主体模(1)分开，再将左分体模(2)、右分体模(3)与零件的组合体分开，获得脱模零件。