CN110421875B - 一种复合材料成型模具及该模具分离面密封方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合材料成型模具及该模具分离面密封方法，属于航空领域。模体上端面的中部设有长槽，长槽外围设有环形密封槽一，模体位于环形密封槽一处设置有螺纹孔一，固定接头与螺纹孔一可拆卸固定连接，充气嘴可拆卸固定安装在固定接头外侧，环形硅橡胶充气胶管铺设在环形密封槽一内，环形硅橡胶充气胶管的充气气嘴紧密安装在固定接头内，充气内芯安装在充气嘴内，且充气内芯的头端紧密安装在充气气嘴内，两个负压嘴与模体可拆卸固定连接，两个负压嘴均与长槽相通；盖板的环形密封槽二内铺设有环形硅橡胶垫，盖板盖装在模体上且可拆卸固定连接，两个挡板分设在模体的两端并与模体和盖板可拆卸固定连接。本发明用于复合材料成型。

Description

一种复合材料成型模具及该模具分离面密封方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料成型模具及模具分离面密封方法，属于航空领域。
背景技术
复合材料的优越性能使其在航空领域得到越来越广泛应用，越来越多的大尺寸；高精度复合材料零件都选择固化成型，由于复合材料在固化过程中模具的气密性是直接影响产品质量的重要因素之一，而如何解决模具的气密性问题，尤其是如何解决模具分离面的气密性问题尤为重要。
现有复合材料成型模具采用等截面密封方法，密封槽受加工尺寸精度影响较大，圆形密封条的材质和密封条的软硬程度也影响密封质量，对于复合材料成型，尤其是在高温情况下密封效果不是很理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合材料成型模具及该模具分离面密封方法，以解决现有复合材料成型模具气密性不佳的问题。
实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种复合材料成型模具，包括模体和盖板；所述复合材料成型模具还包括固定接头、充气嘴、充气内芯、环形硅橡胶垫、环形硅橡胶充气胶管、两个挡板及两个负压嘴；
所述模体上端面的中部沿长度方向设有长槽，所述长槽的外围设有环形密封槽一，所述环形密封槽一的两端通至模体的两个相对端面，长槽的槽深浅于环形密封槽一的槽深，模体位于环形密封槽一处设置有螺纹孔一，所述固定接头与所述螺纹孔一通过螺纹可拆卸固定连接，所述充气嘴通过螺纹可拆卸固定安装在固定接头外侧，所述环形硅橡胶充气胶管铺设在环形密封槽一内，环形硅橡胶充气胶管的充气气嘴紧密安装在固定接头内，所述充气内芯安装在充气嘴内，且充气内芯的头端紧密安装在环形硅橡胶充气胶管的充气气嘴内，所述两个负压嘴与模体上设有的两个螺纹孔二通过螺纹可拆卸固定连接，两个负压嘴均与长槽相通；
所述盖板下端面中部沿盖板的长度方向设有环形密封槽二，所述环形密封槽二的两端通至盖板的两个相对端面，环形密封槽二内铺设有环形硅橡胶垫，盖板盖装在模体上，环形密封槽二与环形密封槽一相对应，盖板与模体可拆卸固定连接；所述两个挡板分设在模体的两端，每个挡板与模体和盖板的对应端可拆卸固定连接。
一种复合材料成型模具分离面密封方法，所述方法步骤如下：
步骤一：清理模体，并将固定接头与模体上设有的螺纹孔一通过螺纹可拆卸固定连接；
步骤二：安装环形硅橡胶充气胶管，将环形硅橡胶充气胶管铺设在模体的环形密封槽一内，将环形硅橡胶充气胶管的充气气嘴从固定接头的中心通孔内穿过连接到充气内芯上，之后将充气内芯安装在充气嘴内，将充气嘴与固定接头螺纹连接；
步骤三：将负压嘴与模体上设有的螺纹孔二通过螺纹可拆卸固定连接；
步骤四：在盖板的环形密封槽二内装好环形硅橡胶垫；
步骤五：将盖板盖装在模体上并用多个螺钉可拆卸固定连接；
步骤六：安装两侧挡板，并用多个螺钉将挡板与模体及盖板可拆卸固定连接；
步骤七：将充气嘴5连接正压管路，将其中一个负压嘴接通负压泵，将另一个负压嘴接通负压表测量真空值，先对模具进行常温气密检测，使其正压达到0.5~0.6MPa，之后对模具的负压区抽真空，抽真空至真空度为-0.09~-0.1MPa，保压30 min，负压表表数值下降不超过0.005MPa；之后，再对模具进行高温气密性检测，先抽真空至真空度为-0.090~-0.1MPa，并升温升压,温度和压力不低于零件固化温度，当压力达到0.14MPa时将模具的负压区与大气连通，保温15-30min，使得模具负压区内的压力小于0.017MPa。
本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明解决了复合材料在产品固化过程中成型模具的分离面密封难题，只需要在成型模具分离面（即模体的上端面和盖板的下端面）上加工好环形密封槽，安装适合尺寸的环形硅橡胶充气胶管和环形硅橡胶垫，利用复合材料在热压罐内高温固化过程中的温度和正压，使环形硅橡胶充气胶管内部充满正压，在利用硅橡胶自身膨胀原理实现成型模具分离面密封，保证了复合材料产品制件内在质量，提高产品成品率，提高工作效率，缩短零件交付周期，此密封方法特别适合飞机复合材料整体桶段成型模具，复合材料整体油箱成型模具的分离面密封。
附图说明
图1是本发明的复合材料成型模具的主视图；
图2是图1的A-A截面的剖视图；
图3是图1的B-B截面的剖视图；
图4是图1的C-C截面的剖视图；
图5是模体的俯视图；
图6是图5的D-D截面的剖视图；
图7是图5的E-E截面的剖视图；
图8是盖板的俯视图；
图9是图8的F-F截面的剖视图
图10是图8的G-G截面的剖视图；
图11固定接头的主视图；
图12是图11的I-I截面的剖视图；
图13是图11的H-H截面的剖视图；
图14是挡板的主视图；
图15是图14的左视图；
图16是充气嘴的主视图；
图17是图16的J-J截面的剖视图；
图18是图16的K-K截面的剖视图；
图19是充气内芯的主视图；
图20是负压嘴的主视图；
图21是图20的L-L截面的剖视图；
图22是图20的M-M截面的剖视图；
图23是环形硅橡胶垫的主视图；
图24是图23的俯视图；
图25是图24的K-K截面的剖视图；
图26是环形硅橡胶充气胶管的主视图；
图27是图26的俯视图；
图28是图27的P-P截面的剖视图；
图29是图2的Q处局部放大图；
图30是图2的R处局部放大图；
图31是图3的S处局部放大图；
图32是图26的T处局部放大图。
上述图中各部件的名称及标号如下：
模体1、盖板2、固定接头3、挡板4、充气嘴5、充气内芯6、负压嘴7、环形硅橡胶垫8、环形硅橡胶充气胶管9、长槽10、环形密封槽一11、环形密封槽二12、中心通孔13、固定接头3的台肩14、圆柱形凸台15、中心螺纹孔16、退刀槽17、圆台孔18、圆柱孔一19、圆柱孔二20、中心气孔21、圆台体一22、圆柱体一23、圆台体二24、圆台体三25、圆柱体三26、负压嘴7的台肩27、通孔三28、扩口29。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1-图32所示，本实施方式记载了一种复合材料成型模具，包括模体1和盖板2；所述复合材料成型模具还包括固定接头3、充气嘴5、充气内芯6、环形硅橡胶垫8、环形硅橡胶充气胶管9、两个挡板4及两个负压嘴7；
所述模体1上端面的中部沿长度方向设有长槽10，所述长槽10的外围设有环形密封槽一11，所述环形密封槽一11的两端通至模体1的两个相对端面，长槽10的槽深浅于环形密封槽一11的槽深，模体1位于环形密封槽一11处设置有螺纹孔一，所述固定接头3与所述螺纹孔一通过螺纹可拆卸固定连接，所述充气嘴5通过螺纹可拆卸固定安装在固定接头3外侧，所述环形硅橡胶充气胶管9铺设在环形密封槽一11内，环形硅橡胶充气胶管9的充气气嘴紧密安装在固定接头3内，所述充气内芯6安装在充气嘴5内，且充气内芯6的头端紧密安装在环形硅橡胶充气胶管9的充气气嘴内，所述两个负压嘴7与模体1上设有的两个螺纹孔二通过螺纹可拆卸固定连接，两个负压嘴7均与长槽10相通（模体1上位于长槽10处设置有两个螺纹孔二，两个负压嘴7与两个螺纹孔二一一对应设置）；
所述盖板2下端面中部沿盖板2的长度方向设有环形密封槽二12，所述环形密封槽二12的两端通至盖板2的两个相对端面，环形密封槽二12内铺设有环形硅橡胶垫8，盖板2盖装在模体1上，环形密封槽二12与环形密封槽一11相对应，盖板2与模体1可拆卸固定连接（模体1上位于环形密封槽一11的两侧分别设有多个螺纹孔三，位于所述环形密封槽一11两侧的多个螺纹孔三一一对应设置，盖板2上位于环形密封槽二12的两侧分别设有多个通孔一，所述盖板2上的多个通孔一与多个螺纹孔三一一对应设置，盖板2与模体1之间通过穿入每个通孔一内并与螺纹孔三螺纹连接的螺钉可拆卸固定连接）；
所述两个挡板4分设在模体1的两端，每个挡板4与模体1和盖板2的对应端可拆卸固定连接（模体1的两端面以及盖板2的两端面上均沿轴向分别设有多个螺纹孔四，模体1的两端面上的多个螺纹孔四一一对应设置，盖板2的两端面上的多个螺纹孔四一一对应设置，每个挡板4上均设有多个通孔二，每个挡板4上的多个通孔二与盖板2以及模体1一端上的多个螺纹孔四一一对应设置，每个挡板4通过穿入多个通孔二内的螺钉与模体1及盖板2上的多个螺纹孔四可拆卸固定连接）。
具体实施方式二：如图8及图10所示，本实施方式是对具体实施方式一做出的进一步说明，所述环形密封槽二12的两个槽侧面为对称设置的斜面，环形密封槽二12的槽口宽度小于槽底面宽度，环形密封槽二12的两个槽侧面之间的夹角为α，α=10°。其作用是可防止在使用过程中脱落。
具体实施方式三：如图2、图3、图11-图13所示，本实施方式是对具体实施方式一做出的进一步说明，所述固定接头3中部设有中心通孔13，固定接头3外侧壁设有两段外螺纹，所述两段外螺纹分别定义为第一段外螺纹和第二段外螺纹，所述第一段外螺纹位于固定接头3一端，固定接头3外侧壁设有一台肩14，固定接头3的台肩14与第一段外螺纹里端相连，所述第二段外螺纹位于固定接头3另一端，固定接头3的中心通孔13所述另一端的端口为扩口29，固定接头3的第一段外螺纹与模体1的第一螺纹孔螺纹连接，固定接头3的台肩14的端面抵靠在模体1的下端面上。
具体实施方式四：如图16-图18所示，本实施方式是对具体实施方式三做出的进一步说明，所述充气嘴5一端设有直径大于另一端的圆柱形凸台15，充气嘴5中部由圆柱形凸台15一端至另一端依次设有中心螺纹孔16、退刀槽17、圆台孔18、圆柱孔一19和圆柱孔二20，所述圆台孔18小端直径与圆柱孔一19直径相同，所述圆柱孔一19直径大于圆柱孔二20直径；充气嘴5的中心螺纹孔16与固定接头3的第二段外螺纹通过螺纹可拆卸固定连接。
具体实施方式五：如图2、图13、图17、图19、图29所示，本实施方式是对具体实施方式四做出的进一步说明，所述充气内芯6中部设有中心气孔21，充气内芯6头端设有一段圆台体一22，所述圆台体一22小直径端靠近充气内芯6头端端面设置，充气内芯6头端端面为平面，所述平面与圆台体一22之间相连的外侧面为圆弧面，充气内芯6上设有一段与圆台体一22相连的圆柱体一23，所述圆柱体一23直径与圆台体一22大端直径相同，充气内芯6上设有一段与圆柱体一23相连的圆台体二24，所述圆台体二24小端直径与圆柱体一23直径相同，充气内芯6尾端设有一段圆台体三25，充气内芯6上设有一段与所述圆台体三25相连的圆柱体三26，所述圆柱体三26直径与圆台体三25大端直径相同；充气内芯6的圆台体一22插入至环形硅橡胶充气胶管9的充气气嘴内，充气内芯6的圆台体二24的外侧面与固定接头3的扩口29相配合；充气内芯6的圆台体三25的外侧面与充气嘴5的圆台孔18的侧壁相配合。
具体实施方式六：如图2、图20-图22所示，本实施方式是对具体实施方式方式一做出的进一步说明，所述负压嘴7外壁的一端设有一段外螺纹，负压嘴7外壁设有一台肩27，负压嘴7的台肩27与负压嘴7一端设有的一段外螺纹的里端相连，负压嘴7的中部沿轴向设有通孔三28，每个负压嘴7上的一段外螺纹与模体1上对应的螺纹孔二通过螺纹可拆卸固定连接，且负压嘴7的台肩27端面抵靠在模体1下端面上。
具体实施方式七：如图23-图25所示，本实施方式是对具体实施方式一做出的进一步说明，所述环形硅橡胶垫8的外环面和内环面均为斜面，且环形硅橡胶垫8的外环面上端向内侧倾斜，环形硅橡胶垫8的内环面上端向外倾斜，环形硅橡胶垫8的竖直横剖面的两相对外侧面之间的夹角为β，β=10°。其作用是可防止在使用过程中脱落。
具体实施方式八：如图1-图32所示，本实施方式披露了一种具体实施方式一至七任一具体实施方式所述的复合材料成型模具的分离面密封方法，所述方法步骤如下：
步骤一：清理模体1，并将固定接头3与模体1上设有的螺纹孔一通过螺纹可拆卸固定连接（为了保证密封，在螺纹连接处填充螺纹密封胶密封）；
步骤二：安装环形硅橡胶充气胶管9，将环形硅橡胶充气胶管9铺设在模体1的环形密封槽一11内，将环形硅橡胶充气胶管9的充气气嘴从固定接头3的中心通孔13内穿过连接到充气内芯6上，之后将充气内芯6安装在充气嘴5内，将充气嘴5与固定接头3螺纹连接（为了保证密封，在充气嘴5与固定接头3的螺纹连接处填充螺纹密封胶）；
步骤三：将负压嘴7与模体1上设有的螺纹孔二通过螺纹可拆卸固定连接（为了保证密封，在螺纹连接处填充螺纹密封胶）；
步骤四：在盖板2的环形密封槽二12内装好环形硅橡胶垫8；
步骤五：将盖板2盖装在模体1上并用多个螺钉可拆卸固定连接；
步骤六：安装两侧挡板4，并用多个螺钉将挡板4与模体1及盖板2可拆卸固定连接（为了保证密封，在挡板4与模体1及盖板2中间增加硅胶垫片）；
步骤七：将充气嘴5（正压嘴）连接正压管路，将其中一个负压嘴7接通负压泵，将另一个负压嘴7接通负压表测量真空值，先对模具进行常温气密检测，使其正压达到0.5~0.6MPa，之后对模具的负压区抽真空，抽真空至真空度为-0.09~-0.1MPa，保压30 min，负压表表数值下降不超过0.005MPa；之后，再对模具进行高温气密性检测，先抽真空至真空度为-0.090~-0.1MPa，并升温升压,温度和压力不低于零件固化温度（固化温度为125-180℃）和压力（零件固化压力为0.2 -0.6MPa），当压力达到0.14MPa时将模具的负压区与大气连通，保温15-30min，使得模具负压区内的压力小于0.017MPa。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种复合材料成型模具，包括模体（1）和盖板（2）；其特征在于：所述复合材料成型模具还包括固定接头（3）、充气嘴（5）、充气内芯（6）、环形硅橡胶垫（8）、环形硅橡胶充气胶管（9）、两个挡板（4）及两个负压嘴（7）；
所述模体（1）上端面的中部沿长度方向设有长槽（10），所述长槽（10）的外围设有环形密封槽一（11），所述环形密封槽一（11）的两端通至模体（1）的两个相对端面，长槽（10）的槽深浅于环形密封槽一（11）的槽深，模体（1）位于环形密封槽一（11）处设置有螺纹孔一，所述固定接头（3）与所述螺纹孔一通过螺纹可拆卸固定连接，所述充气嘴（5）通过螺纹可拆卸固定安装在固定接头（3）外侧，所述环形硅橡胶充气胶管（9）铺设在环形密封槽一（11）内，环形硅橡胶充气胶管（9）的充气气嘴紧密安装在固定接头（3）内，所述充气内芯（6）安装在充气嘴（5）内，且充气内芯（6）的头端紧密安装在环形硅橡胶充气胶管（9）的充气气嘴内，所述两个负压嘴（7）与模体（1）上设有的两个螺纹孔二通过螺纹可拆卸固定连接，两个负压嘴（7）均与长槽（10）相通；
所述盖板（2）下端面中部沿盖板（2）的长度方向设有环形密封槽二（12），所述环形密封槽二（12）的两端通至盖板（2）的两个相对端面，环形密封槽二（12）内铺设有环形硅橡胶垫（8），盖板（2）盖装在模体（1）上，环形密封槽二（12）与环形密封槽一（11）相对应，盖板（2）与模体（1）可拆卸固定连接；所述两个挡板（4）分设在模体（1）的两端，每个挡板（4）与模体（1）和盖板（2）的对应端可拆卸固定连接；
所述固定接头（3）中部设有中心通孔（13），固定接头（3）外侧壁设有两段外螺纹，所述两段外螺纹分别定义为第一段外螺纹和第二段外螺纹，所述第一段外螺纹位于固定接头（3）一端，固定接头（3）外侧壁设有一台肩（14），固定接头（3）的台肩（14）与第一段外螺纹里端相连，所述第二段外螺纹位于固定接头（3）另一端，固定接头（3）的中心通孔（13）所述另一端的端口为扩口（29），固定接头（3）的第一段外螺纹与模体（1）的螺纹孔一螺纹连接，固定接头（3）的台肩（14）的端面抵靠在模体（1）的下端面上；
所述充气嘴（5）一端设有直径大于另一端的圆柱形凸台（15），充气嘴（5）中部由圆柱形凸台（15）一端至另一端依次设有中心螺纹孔（16）、退刀槽（17）、圆台孔（18）、圆柱孔一（19）和圆柱孔二（20），所述圆台孔（18）小端直径与圆柱孔一（19）直径相同，所述圆柱孔一（19）直径大于圆柱孔二（20）直径；充气嘴（5）的中心螺纹孔（16）与固定接头（3）的第二段外螺纹通过螺纹可拆卸固定连接；
所述充气内芯（6）中部设有中心气孔（21），充气内芯（6）头端设有一段圆台体一（22），所述圆台体一（22）小直径端靠近充气内芯（6）头端端面设置，充气内芯（6）头端端面为平面，所述平面与圆台体一（22）之间相连的外侧面为圆弧面，充气内芯（6）上设有一段与圆台体一（22）相连的圆柱体一（23），所述圆柱体一（23）直径与圆台体一（22）大端直径相同，充气内芯（6）上设有一段与圆柱体一（23）相连的圆台体二（24），所述圆台体二（24）小端直径与圆柱体一（23）直径相同，充气内芯（6）尾端设有一段圆台体三（25），充气内芯（6）上设有一段与所述圆台体三（25）相连的圆柱体三（26），所述圆柱体三（26）直径与圆台体三（25）大端直径相同；充气内芯（6）的圆台体一（22）插入至环形硅橡胶充气胶管（9）的充气气嘴内，充气内芯（6）的圆台体二（24）的外侧面与固定接头（3）的扩口（29）相配合；充气内芯（6）的圆台体三（25）的外侧面与充气嘴（5）的圆台孔（18）的侧壁相配合。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料成型模具，其特征在于：所述环形密封槽二（12）的两个槽侧面为对称设置的斜面，环形密封槽二（12）的槽口宽度小于槽底面宽度，环形密封槽二（12）的两个槽侧面之间的夹角为α，α=10°。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料成型模具，其特征在于：所述负压嘴（7）外壁的一端设有一段外螺纹，负压嘴（7）外壁设有一台肩（27），负压嘴（7）的台肩（27）与负压嘴（7）一端设有的一段外螺纹的里端相连，负压嘴（7）的中部沿轴向设有通孔三（28），每个负压嘴（7）上的一段外螺纹与模体（1）上对应的螺纹孔二通过螺纹可拆卸固定连接，且负压嘴（7）的台肩（27）端面抵靠在模体（1）下端面上。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料成型模具，其特征在于：所述环形硅橡胶垫（8）的外环面和内环面均为斜面，且环形硅橡胶垫（8）的外环面上端向内侧倾斜，环形硅橡胶垫（8）的内环面上端向外倾斜，环形硅橡胶垫（8）的竖直横剖面的两相对外侧面之间的夹角为β，β=10°。
5.一种权利要求1-4任一权利要求所述的复合材料成型模具的分离面密封方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
步骤一：清理模体（1），并将固定接头（3）与模体（1）上设有的螺纹孔一通过螺纹可拆卸固定连接；
步骤二：安装环形硅橡胶充气胶管（9），将环形硅橡胶充气胶管（9）铺设在模体（1）的环形密封槽一（11）内，将环形硅橡胶充气胶管（9）的充气气嘴从固定接头（3）的中心通孔（13）内穿过连接到充气内芯（6）上，之后将充气内芯（6）安装在充气嘴（5）内，将充气嘴（5）与固定接头（3）螺纹连接；
步骤三：将负压嘴（7）与模体（1）上设有的螺纹孔二通过螺纹可拆卸固定连接；
步骤四：在盖板（2）的环形密封槽二（12）内装好环形硅橡胶垫（8）；
步骤五：将盖板（2）盖装在模体（1）上并用多个螺钉可拆卸固定连接；
步骤六：安装两侧挡板（4），并用多个螺钉将挡板（4）与模体（1）及盖板（2）可拆卸固定连接；
步骤七：将充气嘴（5）连接正压管路，将其中一个负压嘴（7）接通负压泵，将另一个负压嘴（7）接通负压表测量真空值，先对模具进行常温气密检测，使其正压达到0.5~0.6MPa，之后对模具的负压区抽真空，抽真空至真空度为-0.09~-0.1MPa，保压30 min，负压表表数值下降不超过0.005MPa；之后，再对模具进行高温气密性检测，先抽真空至真空度为-0.090~-0.1MPa，并升温升压,温度和压力不低于零件固化温度，当压力达到0.14MPa时将模具的负压区与大气连通，保温15-30min，使得模具负压区内的压力小于0.017MPa。
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