CN110001084A - 飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法 - Google Patents

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Abstract

一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，包括内凹模具3、塑料填充袋2、安全阀、上盖板1和加压设备。采用了内凹模具和平的上盖板组成了一种特殊的飞机尾鳍的空型腔，在空型腔内用密封的、带有弹性的塑料填充袋作为可变凸模，在塑料填充袋中充满高压液体，塑料填充袋将事先铺设好的纤维基料和可以自由流动的粘结剂压缩、保压、冷凝、干燥，最终形成飞机尾鳍的产品形状。本方法仅用内凹模和密闭的塑料填充袋便可实现飞机尾鳍复杂表面的精确成形，为飞机覆盖件及其它大型非金属覆盖件模具的设计与加工提供了参考，是解决大型零件成形的一种可靠方法。本装置结构简单紧凑，易操作等优点。

Description

飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法
技术领域
本发明属于机械制造工艺及设备技术领域，涉及一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，用于碳纤维和玻璃钢材质的飞机尾鳍的内高压成形加工。
背景技术
飞机尾鳍是一种外凸表面的长楔形结构，具有结构尺寸大、工作风阻大、壁厚均匀、外表面严格密封和良好的流线型的轻质特征，因此也成为飞机外表面成形加工的难点。为了达到高密封性和高强度的要求，飞机尾鳍多用碳纤维或者玻璃钢等非金属材料制作，采用一次成形方法或者在一次成形后，再加手工修磨的方式实现流线型要求。
为了保证飞机尾鳍的外表流线型设计要求，必须设计专用的加工模具和检验模具。在模具表面逐层附着玻璃钢或者碳纤维材料，待玻璃钢或者碳纤维材料基本成形之后，再采用手工的方式对飞机尾鳍的外表面进行打磨。由于不锈钢和碳纤维本身的强度、硬度高，手工打磨的工作量大，难度高。为了保证飞机尾鳍最终外表面的几何尺寸和加工精度，后期的打磨效果检验还需要一定的凹型靠模进行检验，由此加大了外凸模加工的难度。
为了实现飞机尾鳍的快速、高效、精密加工，设计飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，在加工完之后一次成形飞机尾鳍的外表面，后续无需过多的手工修复和打磨过程。
发明内容
一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，可以实现飞机尾鳍的快速、高效、精密加工，一次成形飞机尾鳍，飞机尾鳍的外工作表面，后续无需手工修复和打磨。
一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法所采用的技术方案如下：
包括内凹模具3、塑料填充袋2、安全阀、上盖板1和加压设备；内凹模具3的内表面形状与飞机尾鳍的外表面完全相切，即二者的空间位置和形状完全相同；塑料填充袋2具有进液口2-2和排液口2-1，安全阀安装在排液口的管路上；塑料填充袋2的有效体积略大于凹型模具的下凹部分的空腔体积，塑料填充袋2的在增大内部填充压力时的体积略大于凹型模具与盖板所形成的空腔体积；加压设备产生的高压液体经进液口2-2充进塑料填充袋2中，在成形之后可以经过排液口2-1排出塑料填充袋。
上盖板1为两头折弯的平板结构，一端有一个出口1-1用于连接塑料填充袋2的排液口2-1和安全阀；另一端有一进口1-2用于连接塑料填充袋2的进液口2-2与加压设备的管路。
内凹模具3由一个凹型盖板3-1、两个侧板3-2、一个龙骨架3-3和一个底座3-4组成；凹型盖板3-1为整体式内凹槽成形截面，其内凹槽的形状为飞机尾鳍的表面形状；两个侧板3-2为形状相同的平板带空格的形状；一个龙骨架3-3为鱼骨状，由一个纵向板焊接了十五个形状相似的具有内凹槽的横板；两个侧板3-2分别焊接在一个龙骨架3-3的左右两侧；两个侧板3-2和一个龙骨架3-3共同焊接在一个底座3-4的上端面；内凹模具3的凹型盖板3-1、两个侧板3-2、一个龙骨架3-3之间通过焊接成形。
一种飞机尾鳍内高压成形方法包括：将内凹模具3固定在地基上，将玻璃钢或者碳纤维的纤维基料和粘结剂依次铺设在内凹模具3的凹腔内，纤维基料处于平铺状态，而粘结剂处于自由流动状态；在铺设完纤维基料和粘结剂之后，将塑料填充袋2放置在内凹模具3的凹腔中，此时的纤维基料和自由流动的粘结剂处于内凹模具的凹腔与塑料填充袋之间；用上盖板1将塑料填充袋2封装在内凹模具3的凹腔内；用上盖板1封住内凹模具3的上表面，在上盖板1与凹型盖板3-1之间形成了一个封闭的空腔，用多个专用夹具依次夹住上盖板1和凹型盖板3-1的外缘；然后通过加压设备给塑料填充袋2中供给高压液体，在高压液体的作用下，处于内凹模具3的凹腔与塑料填充袋2之间纤维基料和可以自由流动的粘结剂被均匀压缩；通过对内凹模具3的加热和保持，待粘结剂被干燥冷却后，则玻璃钢或者碳纤维便可成形为飞机尾鳍，成形后的飞机尾鳍的外表面形状与内凹模具的内腔形状相同。
一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法的有益效果，采用了内凹模具和平的上盖板组成了一种特殊的飞机尾鳍的空型腔，在空型腔内用密封的、带有弹性的塑料填充袋作为可变凸模，在塑料填充袋中充满高压液体，塑料填充袋将事先铺设好的纤维基料和可以自由流动的粘结剂压缩、保压、冷凝、干燥，最终形成飞机尾鳍的产品形状。本发明仅用内凹模便可实现飞机尾鳍复杂表面的精确成形，为飞机覆盖件及其它大型非金属覆盖件模具的设计与加工提供了参考，是解决大型零件成形的一种可靠方法。本装置结构简单紧凑，易操作等优点。
附图说明
图1为本发明的总体结构图。
图2为本发明中的上盖板结构图。
图3为本发明中的塑料填充袋的结构图。
图4为本发明中的内凹模具的凹型盖板结构图。
图5为本发明中的内凹模具的结构图。
图6为本发明中的内凹模具去掉凹型盖板后的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
如图1，一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，包括内凹模具3、塑料填充袋2、安全阀、上盖板1和加压设备；内凹模具3的内表面形状与飞机尾鳍的外表面完全相切，即二者的空间位置和形状完全相同；塑料填充袋2具有进液口2-2和排液口2-1，安全阀安装在排液口的管路上；塑料填充袋2的有效体积略大于凹型模具的下凹部分的空腔体积，塑料填充袋2的在增大内部填充压力时的体积略大于凹型模具与盖板所形成的空腔体积；加压设备产生的高压液体经进液口2-2充进塑料填充袋2中，在成形之后可以经过排液口2-1排出塑料填充袋。
如图2，上盖板1为两头折弯的平板结构，一端有一个出口1-1用于连接塑料填充袋2的排液口2-1和安全阀；另一端有一进口1-2用于连接塑料填充袋2的进液口2-2与加压设备的管路。
如图4、图5和图6，内凹模具3由一个凹型盖板3-1、两个侧板3-2、一个龙骨架3-3和一个底座3-4组成；凹型盖板3-1为整体式内凹槽成形截面，其内凹槽的形状为飞机尾鳍的表面形状；两个侧板3-2为形状相同的平板带空格的形状；一个龙骨架3-3为鱼骨状，由一个纵向板焊接了十五个形状相似的具有内凹槽的横板；两个侧板3-2分别焊接在一个龙骨架3-3的左右两侧；两个侧板3-2和一个龙骨架3-3共同焊接在一个底座3-4的上端面；内凹模具3的凹型盖板3-1、两个侧板3-2、一个龙骨架3-3之间通过焊接成形。
本发明的工作过程：将内凹模具3固定在地基上，将玻璃钢或者碳纤维的纤维基料和粘结剂依次铺设在内凹模具3的凹腔内，纤维基料处于平铺状态，而粘结剂处于自由流动状态；在铺设完纤维基料和粘结剂之后，将塑料填充袋2放置在内凹模具3的凹腔中，此时的纤维基料和自由流动的粘结剂处于内凹模具的凹腔与塑料填充袋之间；用上盖板1将塑料填充袋2封装在内凹模具3的凹腔内；用上盖板1封住内凹模具3的上表面，在上盖板1与凹型盖板3-1之间形成了一个封闭的空腔，用多个专用夹具依次夹住上盖板1和凹型盖板3-1的外缘；然后通过加压设备给塑料填充袋2中供给高压液体，在高压液体的作用下，处于内凹模具3的凹腔与塑料填充袋2之间纤维基料和可以自由流动的粘结剂被均匀压缩；通过对内凹模具3的加热和保持，待粘结剂被干燥冷却后，则玻璃钢或者碳纤维便可成形为飞机尾鳍，成形后的飞机尾鳍的外表面形状与内凹模具的内腔形状相同。
本发明的工作原理：
一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，利用了模具成形和内高压成形的优点，实现玻璃钢或者碳纤维材料制作的飞机尾鳍。将飞机尾鳍的外表面形状做成内凹模具的型腔，采用盖板加塑料填充袋的形式，在塑料填充袋中充高压液体，由此组成与内凹模具可以合模的“凸模”。在塑料填充袋中添加高压液体，通过高压液体产生塑料填充袋的变形，使塑料填充袋和内凹模具之间产生法向均匀压力，从而使前期布置在内凹模具内腔和塑料填充袋之间的纤维基材和粘结剂成形。

Claims (4)

1.一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，其特征在于：包括内凹模具（3）、塑料填充袋（2）、安全阀、上盖板（1）和加压设备；内凹模具（3）的内表面形状与飞机尾鳍的外表面完全相切，即二者的空间位置和形状完全相同；塑料填充袋（2）具有进液口（2-2）和排液口（2-1），安全阀安装在排液口的管路上；塑料填充袋（2）的有效体积略大于凹型模具的下凹部分的空腔体积，塑料填充袋（2）的在增大内部填充压力时的体积略大于凹型模具与盖板所形成的空腔体积；加压设备产生的高压液体经进液口（2-2）充进塑料填充袋（2）中，在成形之后可以经过排液口（2-1）排出塑料填充袋。
2.如权利要求1所述的一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，其特征在于：上盖板（1）为两头折弯的平板结构，一端有一个出口（1-1）用于连接塑料填充袋（2）的排液口（2-1）和安全阀；另一端有一进口（1-2）用于连接塑料填充袋（2）的进液口（2-2）与加压设备的管路。
3.如权利要求1所述的一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，其特征在于：内凹模具（3）由一个凹型盖板（3-1）、两个侧板（3-2）、一个龙骨架（3-3）和一个底座（3-4）组成；凹型盖板（3-1）为整体式内凹槽成形截面，其内凹槽的形状为飞机尾鳍的表面形状；两个侧板（3-2）为形状相同的平板带空格的形状；一个龙骨架（3-3）为鱼骨状，由一个纵向板焊接了十五个形状相似的具有内凹槽的横板；两个侧板（3-2）分别焊接在一个龙骨架（3-3）的左右两侧；两个侧板（3-2）和一个龙骨架（3-3）共同焊接在一个底座（3-4）的上端面；内凹模具（3）的凹型盖板（3-1）、两个侧板（3-2）、一个龙骨架（3-3）之间通过焊接成形。
4.如权利要求1所述的一种飞机尾鳍的内高压成形模具及成形方法，其特征在于：一种飞机尾鳍内高压成形方法，将内凹模具（3）固定在地基上，将玻璃钢或者碳纤维的纤维基料和粘结剂依次铺设在内凹模具（3）的凹腔内，纤维基料处于平铺状态，而粘结剂处于自由流动状态；在铺设完纤维基料和粘结剂之后，将塑料填充袋（2）放置在内凹模具（3）的凹腔中，此时的纤维基料和自由流动的粘结剂处于内凹模具的凹腔与塑料填充袋之间；用上盖板（1）将塑料填充袋（2）封装在内凹模具（3）的凹腔内；用上盖板（1）封住内凹模具（3）的上表面，在上盖板（1）与凹型盖板（3-1）之间形成了一个封闭的空腔，用多个专用夹具依次夹住上盖板（1）和凹型盖板（3-1）的外缘；然后通过加压设备给塑料填充袋（2）中供给高压液体，在高压液体的作用下，处于内凹模具（3）的凹腔与塑料填充袋（2）之间纤维基料和可以自由流动的粘结剂被均匀压缩；通过对内凹模具（3）的加压和保持，待粘结剂被干燥冷却后，则玻璃钢或者碳纤维便可成形为飞机尾鳍，成形后的飞机尾鳍的外表面形状与内凹模具的内腔形状相同。
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