CN109986723B - 一种碳纤维复合材料叶栅的加工装置及叶栅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空设备领域，具体涉及一种碳纤维复合材料叶栅的加工装置及叶栅。这种碳纤维复合材料叶栅的加工装置包括底座和多个加工芯模，加工芯模与底座可拆卸地相连，加工芯模为分体结构。在脱模时，能够通过加工芯模的分解实现脱模，减少叶栅上孔的结构对碳纤维复合材料叶栅的脱模过程带来的不利影响，从而使叶栅上的孔能够在模具加工中一次成型。本发明还提供了一种叶栅，这种叶栅通过上述的加工装置加工而得到。

Description

一种碳纤维复合材料叶栅的加工装置及叶栅

技术领域

本发明涉及一种航空设备，特别是一种碳纤维复合材料叶栅的加工装置及叶栅。

背景技术

叶栅是飞机上的重要零件。叶栅厚度方向的一端为第一表面，叶栅厚度方向的另一端为第二表面，叶栅上具有多个孔，孔的一端延伸至第一表面，另一端延伸至第二表面。孔沿曲线延伸，使得现有技术中的叶栅无法通过模具直接成型。

现有技术中的飞机叶栅通过金属材料制成，其制作过程是首先通过模具进行大致成型，然后对叶栅上的孔进行机加工，使孔最终成型，从而满足叶栅的结构要求。

随着技术的进步，金属的材料综合性能与碳纤维复合材料产生了较大的差距，采用碳纤维复合材料制成的叶栅具有传统的金属叶栅不能媲美的优良性能。但在碳纤维复合材料叶栅的加工过程中，无法对碳纤维复合材料采用机加工来进行孔的成型。而若直接采用模具成型，孔的结构又对脱模带来了困难，特别是对于具有一定结构孔的叶栅(例如：孔的各横截面的尺寸相等；或孔的中部尺寸大、靠近两端的尺寸小等结构)，采用传统的模具将导致无法脱模。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种碳纤维复合材料叶栅的加工装置及叶栅，以解决碳纤维复合材料叶栅加工中的脱模问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种碳纤维复合材料叶栅的加工装置，包括底座和多个加工芯模，底座与加工芯模可拆卸地相连；加工芯模包括成型组件，成型组件上具有与孔的形状适配的成型表面，成型表面用于与碳纤维复合材料接触。

成型组件包括第一组合块、第二组合块和脱模镶块，脱模镶块能够设于第一组合块与第二组合块之间，并与第一组合块和第二组合块拼接形成成型表面；脱模镶块、第一组合块和第二组合块拼接形成成型表面时，脱模镶块能够沿叶栅的第二表面到第一表面的方向滑动；脱模镶块被设置为，当成型表面周围包裹碳纤维复合材料时，若滑动脱模镶块，使脱模镶块与第一组合块和第二组合块分离，则能够使第一组合块和第二组合块活动，以使第一组合块和第二组合块与碳纤维复合材料分离。

在加工时，使第一组合块、第二组合块和脱模镶块拼接在一起，并形成成型表面，在成型表面的周围包裹碳纤维复合材料的原材料片，然后将加工芯模与碳纤维复合材料一起安装到底座上。对加工装置及加工装置上的碳纤维复合材料施加合适的压力和温度载荷，使碳纤维复合材料的原材料片固化，从而在加工芯模所处的位置形成叶栅上的孔。各个加工芯模周围的碳纤维复合材料融合到一起，形成叶栅。

脱模时，首先使脱模镶块与第一组合块和第二组合块分离，在脱模镶块所处的位置产生了空隙，从而为第一组合块和第二组合块留出足够的活动空间，使得第一组合块和第二组合块能够与已经成型的碳纤维复合材料分离。

作为本发明的优选方案，底座上形成用于容纳加工芯模的安装空间，加工芯模安装于安装空间中时，加工装置上形成用于材料成型的成型腔。

加工芯模安装到底座上，加工芯模所处的位置形成叶栅上的孔，各个加工芯模之间以及加工芯模与底座之间形成用于碳纤维复合材料固化并成型的成型腔。

作为本发明的优选方案，底座包括基板、挡块和活动模块；挡块的数量为两个，两个挡块相对设置，挡块与基板相连；活动模块与基板可拆卸地相连；活动模块、挡块与基板围成安装空间。

为了便于整个叶栅从加工装置上脱离，在安装空间的边缘上设置了活动模块。在将加工芯模拆卸下之后，取下活动模块，即可以使叶栅整体顺利脱模。

作为本发明的优选方案，加工芯模还包括定位件，成型组件与定位件相连；底座上设有与定位件适配的定位部。

定位件的设计，有利于实现加工芯模安装到底座上的相应位置上，从而确定叶栅上的孔的位置。

作为本发明的优选方案，定位件包括插销，定位部与插销可拆卸地相连。

插销形式的定位件，其结构简单，定位准确，连接稳定。

作为本发明的优选方案，成型组件上形成容置空间，定位件置于容置空间中。

作为本发明的优选方案，脱模镶块包括第一镶块和第二镶块，第一组合块、第二组合块、第一镶块和第二镶块之间形成容置空间。

具体的，在生产该加工芯模时，可以先根据孔的形状制造出加工芯模的基本结构，然后分解该基本结构，将该基本结构分解为第一组合块、第二组合块、第一镶块、第二镶块和中心块，中心块不与成型表面相连。在分解后，去掉中心块，在中心块所处的位置处形成容置空间，用于容纳定位件。通过这种方式实现加工芯模的生产，具有以下优势：能够保证成型表面的精度；定位件可以单独生产，有利于降低加工芯模的成本和加工难度。

作为本发明的优选方案，第一组合块上设有与定位件适配的第一定位槽，第二组合块上设有与定位件适配的第二定位槽。

第一定位槽和第二定位槽的设计，使得在每一次拼接加工芯模时，成型表面的结构能够保持不变，从而保证叶栅上孔的加工精度。

一种叶栅，由碳纤维复合材料制成，该叶栅是由上述的加工装置加工而成的。

本发明提供的叶栅能够通过上述的加工装置加工而成，因此，在模具成型后，叶栅上的孔的形状即能够满足设计要求，无需采用机加工对叶栅上的孔再次成型，故这种叶栅能够采用碳纤维复合材料制作，同时具有加工效率高的优势。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.通过本发明提供的加工装置，解决了碳纤维复合材料叶栅加工中的脱模问题，能够使叶栅上的孔在模具加工中一次成型，从而使得能够通过碳纤维复合材料制作叶栅；

2.采用这种加工装置，叶栅上的孔能够一次成型，有利于提高加工效率；

3.通过对加工芯模结构的合理设计，能够实现定位件的单独加工，有利于保证成型表面的结构完整性，降低加工芯模的成本。

附图说明

图1是本发明提供的加工装置的结构示意图。

图2是本发明提供的加工装置的底座的结构示意图。

图3是图1中V部的局部放大图。

图4是本发明提供的叶栅的结构示意图。

图5是本发明提供的叶栅在另一视角下的结构示意图。

图6是本发明提供的加工芯模的结构示意图。

图7是本发明提供的加工芯模在另一视角下的结构示意图。

图8是本发明提供的第一组合块的结构示意图。

图9是本发明提供的第二组合块的结构示意图。

图10是本发明提供的第一镶块的结构示意图。

图11是本发明提供的第二镶块的结构示意图。

图标：3-加工装置；31-底座；311-基板；312-挡块；313-活动模块；34-安装空间；35-成型腔；36-定位部；2-叶栅；21-孔；22-第一表面；23-第二表面；1-加工芯模；11-第一组合块；12-第二组合块；13-脱模镶块；131-第一镶块；132-第二镶块；14-定位件；15-容置空间；18-成型表面；142-插销；112-第一定位槽；122-第二定位槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

请参阅图1-图11，本发明提供了一种复合叶栅2的加工装置3。这种加工装置3包括底座31和多个加工芯模1，底座31与加工芯模1可拆卸地相连；加工芯模1包括成型组件，成型组件上具有与孔21的形状适配的成型表面18，成型表面18用于与碳纤维复合材料接触；成型组件包括第一组合块11、第二组合块12和脱模镶块13，脱模镶块13能够设于第一组合块11与第二组合块12之间，并与第一组合块11和第二组合块12拼接形成成型表面18。

叶栅2厚度方向一端的表面为第一表面22，厚度方向另一端的表面为第二表面23。

脱模镶块13、第一组合块11和第二组合块12拼接形成成型表面18时，脱模镶块13能够沿叶栅2的第二表面23到第一表面22的方向滑动；脱模镶块13被设置为，当成型表面18周围包裹碳纤维复合材料时，若滑动脱模镶块13，使脱模镶块13与第一组合块11和第二组合块12分离，则能够使第一组合块11和第二组合块12活动，以使第一组合块11和第二组合块12与碳纤维复合材料分离。

优选的，底座31上形成用于容纳加工芯模1的安装空间34，加工芯模1安装于安装空间34中时，加工装置3上形成用于材料成型的成型腔35。

优选的，底座31包括基板311、挡块312和活动模块313；挡块312的数量为两个，两个挡块312相对设置，挡块312与基板311相连；活动模块313与基板311可拆卸地相连；活动模块313、挡块312与基板311围成安装空间34。

优选的，加工芯模1还包括定位件14，成型组件与定位件14相连；底座31上设有与定位件14适配的定位部36。

优选的，定位件14包括插销142，定位部36与插销142可拆卸地相连。

优选的，成型组件上形成容置空间15，定位件14置于容置空间15中。

优选的，脱模镶块13包括第一镶块131和第二镶块132，第一组合块11、第二组合块12、第一镶块131和第二镶块132之间形成容置空间15。

优选的，第一组合块11上设有与定位件14适配的第一定位槽112，第二组合块12上设有与定位件14适配的第二定位槽122。

本发明提供的加工装置3的有益效果在于：

1.通过本发明提供的加工装置3，解决了碳纤维复合材料叶栅2加工中的脱模问题，能够使叶栅2上的孔21在模具加工中一次成型，从而使得能够通过碳纤维复合材料制作叶栅2；

2.采用这种加工装置3，叶栅2上的孔21能够一次成型，有利于提高加工效率；

3.通过对加工芯模1结构的合理设计，能够实现定位件14的单独加工，有利于保证成型表面18的结构完整性，降低加工芯模1的成本。

本发明还提供了一种由碳纤维复合材料制成的叶栅2，这种叶栅2是通过上述的加工装置3加工而得到的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种碳纤维复合材料叶栅的加工装置，其特征在于，包括底座和多个矩形阵列排布的加工芯模，所述底座与所述加工芯模可拆卸地相连；

所述加工芯模包括成型组件，所述成型组件上具有与所述叶栅上的孔的形状适配的成型表面，所述成型表面用于与碳纤维复合材料接触；

所述成型组件包括第一组合块、第二组合块和脱模镶块，所述脱模镶块能够设于所述第一组合块与所述第二组合块之间，并与所述第一组合块和所述第二组合块拼接形成所述成型表面；

所述脱模镶块、所述第一组合块和所述第二组合块拼接形成成型表面时，所述脱模镶块能够沿所述叶栅的第二表面到第一表面的方向滑动；

所述脱模镶块被设置为，当所述成型表面周围包裹碳纤维复合材料时，若滑动脱模镶块，使脱模镶块与所述第一组合块和所述第二组合块分离，则能够使所述第一组合块和所述第二组合块活动，以使所述第一组合块和所述第二组合块与所述碳纤维复合材料分离。

2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述底座上形成用于容纳所述加工芯模的安装空间，所述加工芯模安装于所述安装空间中时，所述加工装置上形成用于材料成型的成型腔。

3.根据权利要求2所述的加工装置，其特征在于，所述底座包括基板、挡块和活动模块；

所述挡块的数量为两个，两个所述挡块相对设置，所述挡块与所述基板相连；

所述活动模块与所述基板可拆卸地相连；

所述活动模块、所述挡块与所述基板围成所述安装空间。

4.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述加工芯模还包括定位件，所述成型组件与所述定位件相连；

所述底座上设有与所述定位件适配的定位部。

5.根据权利要求4所述的加工装置，其特征在于，所述定位件包括插销，所述定位部与所述插销可拆卸地相连。

6.根据权利要求4所述的加工装置，其特征在于，所述成型组件上形成容置空间，所述定位件置于所述容置空间中。

7.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于，所述脱模镶块包括第一镶块和第二镶块，所述第一组合块、所述第二组合块、所述第一镶块和所述第二镶块之间形成所述容置空间。

8.根据权利要求4所述的加工装置，其特征在于，所述第一组合块上设有与所述定位件适配的第一定位槽，所述第二组合块上设有与所述定位件适配的第二定位槽。

9.一种叶栅，其特征在于，由碳纤维复合材料制成，所述叶栅是由权利要求1-8中任意一项所述的加工装置加工而成的。