CN105397953B - 一种大长径比复合材料制件的成型脱模装置和脱模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大长径比复合材料制件成型脱模装置和脱模方法，脱模装置包括左半模、右半模、连接销棒、螺杆、脱模环、脱模板、螺母；脱模过程中转动螺母，带动脱模板、脱模环与复合材料制件接触，不断增加脱模环数量，最终实现模体从复合材料制件中脱出完成脱模。本发明对于低温、中温及高温复合材料制件均可采用，制件具有加工精度高，表面质量好，易脱模等优点。

Description

一种大长径比复合材料制件的成型脱模装置和脱模方法

技术领域

本发明涉及复合材料制件的成型制造领域，特别是涉及大长径比复合材料制件的成型制造领域。

背景技术

本发明所涉及大长径比复合材料制件是指零件长度与直径(或截面最大尺寸)之比超过30的空心薄壁零件，其具有重量轻、强度高、刚度大、不易变形，能够连接大尺寸零件的特点，已广泛应用于航空、航天、汽车等的各个领域。

目前，大长径比复合材料制件普遍采用砂模固化成型及蜡模湿法成型方法。砂模固化成型采用砂模为成型模，砂模内部为水溶性胶粘剂与石英砂固化而成，外部为一层环氧胶。复合材料预浸料固化成型后，使用水作为脱模剂，通过水对成型模中胶粘剂进行不断的冲刷溶解进行脱模，该方法生产制件存在加工误差大，表面质量差，形变量大，不易脱模等缺点。蜡模湿法成型法采用固化的聚乙二醇为成型模，复合材料预浸料在工装上室温固化成型后，采用热水冲刷工装，通过聚乙二醇在热水中不断溶解最终实现脱模，该方法所生产零件表面质量好，但因为蜡模强度不高，工装普遍较小，只能应用于一些小型零件的生产，且该方法采用室温固化，不能应用于中、高温复合材料，也限制了该方法的拓展应用。

传统的成型脱模方法工艺落后，脱模困难，零件加工误差大、质量难以达到要求，产品报废率很高，为了满足不断增长的生产要求，急需一种新型的成型脱模方法。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种大长径比复合材料制件成型脱模装置，相比传统成型脱模装置更加合理、有效。

一种大长径比复合材料制件的成型脱模装置和脱模方法，该方法使用一种包括左半模、右半模、连接销棒、螺杆、脱模环、脱模板、螺母的成型脱模装置，其中左、右半模为可拆分结构，使用连接销棒进行连接，连接销棒与左、右半模分别为压紧配合和间隙配合方式连接，左、右半模端头位置尺寸大于结合处尺寸，斜度大小为截面最大尺寸的3％～6％；左、右半模端头制有同轴的螺纹孔，螺杆配合安装在螺纹孔内，脱模环、脱模板、螺母依次安装在左右半模两端头位置，脱模环的尺寸及数量可按照复合材料制件的长度增加，使用时左、右半模可连接为一体或单独作为成型脱模装置使用，成型脱模方法包括以下步骤：

1)左、右半模连接为一体进行成型脱模时，复合材料制件固化成型后，左半模脱模前，去掉右半模位置处的脱模环、脱模板和螺母，右半模脱模前，去掉左半模位置处的脱模环、脱模板和螺母；左、右半模单独进行成型脱模时，直接进行步骤2)

2)使用夹持装置对权利要求1所述的成型脱模装置进行固定

3)脱模过程中转动螺母，带动脱模板、脱模环与复合材料制件接触，脱模环和制件相对位置不变，导致左、右半模向外移动，从复合材料制件内腔脱出外移

4)不断增加脱模环数量，最终实现左、右半模从复合材料制件中脱出，从而完成脱模。

本发明可用于截面形状为圆形、椭圆形、方形等形状的大长径比复合材料制件的成型脱模，对于低温、中温及高温复合材料制件均可采用，制件具有加工精度高，表面质量好，易脱模等优点。

附图说明：

图1为成型脱模装置示意图。

图2为左半模脱模装置示意图

图3为右半模脱模装置示意图

图中编号说明：1、左半模；2、右半模；3、连接销棒；

4、脱模环；5、脱模板；6、螺母；7、螺杆。

具体实施方式：

如图1—图3所示，大长径比复合材料制件的成型脱模装置，包括左半模1、右半模2、连接销棒3、螺杆7、脱模环4、脱模板5、螺母6；左、右半模为可拆分结构，使用连接销棒3进行连接，连接销棒3与左、右半模分别为压紧配合和间隙配合方式连接，左、右半模端头位置尺寸大于结合处尺寸，斜度大小为截面最大尺寸的3％～6％；左、右半模端头制有同轴的螺纹孔，螺杆7配合安装在螺纹孔内，脱模环4、脱模板5、螺母6依次安装在左右半模两端头位置，脱模环4的尺寸及数量可按照复合材料制件的长度增加，使用时左、右半模可连接为一体或单独作为成型脱模装置使用。

在用这种成型脱模装置对大长径比复合材料制件进行脱模时，包括以下步骤：

1)左、右半模连接为一体进行成型脱模时，复合材料制件固化成型后，左半模1脱模前，去掉右半模2位置处的脱模环4、脱模板5和螺母6，右半模2脱模前，去掉左半模1位置处的脱模环4、脱模板5和螺母6；左、右半模单独进行成型脱模时，直接进行步骤2)

2)使用夹持装置对成型脱模装置进行固定

3)脱模过程中转动螺母6，带动脱模板5、脱模环4与复合材料制件接触，脱模环4和复合材料制件相对位置不变，导致模体向外移动，从复合材料制件内腔脱出外移

4)不断增加脱模环4数量，最终实现模体从复合材料制件中脱出，从而完成脱模。

该成型脱模装置选用与复合材料热膨胀系数接近的钢模固化成型，在成型模端头位置设置脱模环和脱模板。复合材料预浸料固化成型后，使用钢模端头的脱模装置进行脱模。本发明可用于截面形状为圆形、椭圆形、方形等形状的大长径比复合材料制件的成型脱模，对于低温、中温及高温复合材料制件均可采用，制件具有加工精度高，表面质量好，易脱模等优点。

本发明根据制件尺寸的不同可分别选用单侧脱模及双侧脱模方式。双侧脱模方式适合于长度较大的制件，脱模环的尺寸及数量可按照制件的长度适当增加，螺杆和螺母均为经热处理后的高强度螺杆及螺母。单侧脱模方式适用于长度较小的制件，其拔模斜度、脱模方式与双侧脱模方式要求相同。

在成型模设计阶段，使用CATIA应用软件对脱模情况进行模拟分析，确保工装设计脱模合理。此外，成型模拔模斜度很小，对于加工精度有着极高的要求，一般采用高精度数控加工，加工误差在0.05mm以内，数控加工完成后须进行三坐标数控测量，确保拔模斜度达到要求。

Claims (1)

1.一种大长径比复合材料制件的成型脱模方法，该方法使用一种包括左半模、右半模、连接销棒、螺杆、脱模环、脱模板、螺母的成型脱模装置，其中左、右半模为可拆分结构，使用连接销棒进行连接，连接销棒与左、右半模分别为压紧配合和间隙配合方式连接，左、右半模端头位置尺寸大于结合处尺寸，斜度大小为截面最大尺寸的3％～6％；左、右半模端头制有同轴的螺纹孔，螺杆配合安装在螺纹孔内，脱模环、脱模板、螺母依次安装在左右半模两端头位置，脱模环的尺寸及数量可按照复合材料制件的长度增加，使用时左、右半模可连接为一体或单独作为成型脱模装置使用，成型脱模方法包括以下步骤：

1)左、右半模连接为一体进行成型脱模时，复合材料制件固化成型后，左半模脱模前，去掉右半模位置处的脱模环、脱模板和螺母，右半模脱模前，去掉左半模位置处的脱模环、脱模板和螺母，左、右半模单独进行成型脱模时，直接进行步骤2)；

2)使用夹持装置对成型脱模装置进行固定；

3)脱模过程中转动螺母，带动脱模板、脱模环与复合材料制件接触，脱模环和制件相对位置不变，导致左、右半模向外移动，从复合材料制件内腔脱出外移；

4)不断增加脱模环数量，最终实现左、右半模从复合材料制件中脱出，从而完成脱模。