CN110561665A - 一种复合材料帽型长桁成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热模压成型技术领域，尤其涉及一种复合材料帽型长桁成型模具，包括：包括相对设置的上模具和下模具，上模具与驱动装置连接，下模具固定设置；上模具包括帽顶上模具和侧边上模具，侧边上模具设置有两组且对称设置在帽顶上模具的两侧；在帽顶上模具上固定有帽顶驱动装置，帽顶驱动装置的驱动端与侧边上模具连接，驱动帽顶上模具在与下模具相对的方向靠近或远离下模具的端面；下模具朝向帽顶上模具的端面上设置有帽槽，帽槽与帽顶上模具仿形设置。本发明通过将上模具作分体式设置，帽顶上模具在侧边上模具中间可单独移动，可以先将侧边上模具下压至与下模具接近的位置，然后通过帽顶上模具的下压使得预浸料均匀的往中间收缩而不发生变形。

Description

一种复合材料帽型长桁成型模具

技术领域

本发明涉及热模压成型技术领域，尤其涉及一种复合材料帽型长桁成型模具。

背景技术

帽形长桁在商用及军用飞行器上用于固定金属机身部件及金属机翼蒙皮。先进树脂基复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性和工艺性好等特点，是理想的航空结构材料，目前复合材料已成为新一代飞行器机体的主体结构材料。对于帽型长桁的加工多采用热模压预成型工艺，热模压预成型是将一定量的预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。

现有技术中，在帽型长桁的加工过程时，由于帽型长桁中间部位下凹，而在上模具下压的过程中，由于预浸料首先层铺在下模具上，上模具下压时，由于预浸料中部的下压力较大且集中，软化的预浸料容易向中部集中，使加工形成的帽型长桁的中部较厚且宽度缩短，严重影响了帽型长桁的成型质量。为了解决上述问题，公开号为CN208601956U的中国实用新型专利于2019年3月15日公开了一种预浸料模压加紧装置，其在上模具两侧设置弹性压紧件，在上模具下压时，两端的弹性压紧件对预浸料进行张紧，同时又允许预浸料在下压时往中间收缩而预浸料厚度不变，提高了帽型长桁的质量。

然而由于上模下压至上下模之间的距离接近预浸料厚度时，预浸料就很难在上下模之间进行滑移，而此时由于两边弹性件的压紧力随着上模的下压，对预浸料的压力也越来越大，这样会导致下压时预浸料两边被固定而预浸料中间产品变形，最终成型时，帽型长桁中间的厚度比两边的薄，而且预浸料在宽度方向上往往留有较多余量，造成了材料的浪费。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种复合材料帽型长桁成型模具，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种复合材料帽型长桁成型模具，减少预浸料成型时厚度不均匀的情况。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种复合材料帽型长桁成型模具，包括相对设置的上模具和下模具，所述上模具与驱动装置连接，驱动装置驱动所述上模具靠近或远离下模具，所述下模具固定设置；

所述上模具进一步包括帽顶上模具和侧边上模具，所述侧边上模具设置有两组且对称设置在所述帽顶上模具的两侧；

所述帽顶上模具穿过两所述侧边上模具的中间设置，且在所述帽顶上模具上固定有帽顶驱动装置，所述帽顶驱动装置的驱动端与所述侧边上模具连接，以驱动所述帽顶上模具在于所述下模具相对的方向靠近或远离所述下模具的端面；

所述下模具朝向所述帽顶上模具的端面上设置有帽槽，所述帽槽与所述帽顶上模具仿形设置。

优选的，在所述上模具下压时，所述帽顶上模具的底部与所述侧边上模具的底部处于同一水平面上。

优选的，所述帽槽底部设置有气缸，所述气缸的活塞杆伸入至所述帽槽内，且在初始状态时，所述活塞杆的顶部与所述下模具上表面处于同一水平面上。

优选的，所述帽顶上模具下压时，所述气缸的活塞杆与所述帽顶上模具的底部同步往下移动。

优选的，所述下模具的上表面还设置有限位块，所述限位块以所述帽槽长度方向上的中心线对称设置，以在宽度方向上限制预浸料的初始位置。

优选的，所述侧边上模具与所述下模具相对的端面上设置有限位槽，所述限位槽与所述限位块对应设置，且所述限位槽的尺寸精度满足所述限位块伸入的尺寸精度要求。

优选的，所述侧边上模具上还固定有竖直支架，所述竖直支架上固定有滑动导向组件，所述滑动导向组件的滑动端与所述帽顶上模具连接。

优选的，所述驱动装置与所述竖直支架连接。

本发明的有益效果为：本发明通过将上模具作分体式设置，帽顶上模具在侧边上模具中间可单独移动，因此可以通过先将侧边上模具下压至与下模具接近的位置，然后通过帽顶上模具的下压使得预浸料均匀的往中间收缩而不发生变形，最终侧边上模具和帽顶上模具一同下压成型，使得最终成型的帽型长桁厚度均匀，同时也避免了材料的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中复合材料帽型长桁成型模具分开时的侧视图；

图2为本发明实施例中复合材料帽型长桁成型模具下压时的侧视图；

图3为本发明实施例中帽顶上模具下压时的侧视图。

附图标记：10-上模具、11-帽顶上模具、12-侧边上模具、13-帽顶驱动装置、14-竖直支架、15-滑动导向组件、20-下模具、21-帽槽、22-气缸、23-限位块、121-限位槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示的复合材料帽型长桁成型模具，包括相对设置的上模具10和下模具20，上模具10与驱动装置连接，驱动装置驱动上模具10靠近或远离下模具20，下模具20固定设置；这里需要指出的是，驱动装置与整个上模具10连接，驱动上模具10靠近下模具20并下压是模具成型的合模过程，驱动上模具10远离下模具20是预浸料成型的开模过程。

上模具10进一步包括帽顶上模具11和侧边上模具12，侧边上模具12设置有两组且对称设置在帽顶上模具11的两侧；帽顶上模具11为帽型长桁的成型模具，其设置在两侧边上模具12中间位置处，在侧边上模具12下落过程中，帽顶上模具11不动作。

帽顶上模具11穿过两侧边上模具12的中间设置，且在帽顶上模具11上固定有帽顶驱动装置13，帽顶驱动装置13的驱动端与侧边上模具12连接，以驱动帽顶上模具11在与下模具20相对的方向靠近或远离下模具20的端面；在上模具10靠近下模具20至其中间间隙略大于预浸料时，帽顶驱动装置13驱动帽顶上模具11下压，帽顶上模具11的底部与预浸料接触并且将预浸料的两端往中间收缩，由于上下模具之间的间隙很小，仅允许预浸料均匀往中间收缩，而不会造成褶皱的情形。

下模具20朝向帽顶上模具11的端面上设置有帽槽21，帽槽21与帽顶上模具11仿形设置。在帽顶上模具11下压至与帽槽21之间的距离和侧边上模具12与下模具20的侧边距离相同时，帽顶上模具11停止动作，此时预浸料在上下模具中间的厚度均匀一致，然后对模具进行加热并且对上模具10整体再下压，则最终可以得到厚度均匀的产品。

请继续参照图1，在上模具10下压时，帽顶上模具11的底部与侧边上模具12的底部处于同一水平面上。由于预浸料为层状结构，需要先铺设在下模具20上，因此为了保证预浸料的均匀变形，在上模具下压时，保证帽顶上模具11不会与预浸料接触，减少了在成型过程中预浸料的变形次数，提高成型效果。

如图2所示，帽槽21底部设置有气缸22，气缸22的活塞杆伸入至帽槽21内，且在初始状态时，活塞杆的顶部与下模具20上表面处于同一水平面上。在上述实施例中气缸22的作用在于辅助预浸料的变形，由于下模具20上设置的帽槽21，而且预浸料在加热过程中会变软而发生变形，因此设置气缸22使用气缸活塞杆从底部顶住预浸料，防止在帽顶上模具11下压之前的变形。

请参照图2和图3，帽顶上模具11下压时，气缸22的活塞杆与帽顶上模具11的底部同步往下移动。在下压过程中，为了保证成型的对称性，需要保证两边同时往中间收缩，此时活塞缸将预浸料压紧在帽顶上模具11与活塞杆之间，由于中间部分被压紧，所以限定了帽顶上模具11的中间部分也是预浸料的中间位置，从而使得预浸料不会在帽顶上模具11上发生相对滑动，进一步保证了成型的合格率。

在预浸料上料时，为了进一步提高对齐速度与效率，下模具20的上表面还设置有限位块23，限位块23以帽槽21长度方向上的中心线对称设置，以在宽度方向上限制预浸料的初始位置。限位块23凸出于上模具10的上表面设置，且其厚度可以设置为不大于预浸料成型后的厚度，这样既不影响上模具10的下压，又可以起到快速定位的作用。

请继续参照图1，为了使上模具10下压时，侧边上模具12与下模具20相对的端面上设置有限位槽121，限位槽121与限位块23对应设置，且限位槽121的尺寸精度满足限位块23伸入的尺寸精度要求。这里需要指出的是，在设置了限位槽121后，限位块23的高度可大于预浸料的厚度，此时限位块23除了定位之外还起到为上模具10的下压导向的作用，减少上模具10在下压过程中的左右晃动。

如图1至3所示，侧边上模具12上还固定有竖直支架14，竖直支架14上固定有滑动导向组件15，滑动导向组件15的滑动端与帽顶上模具11连接。 滑动导向组件15为滑块与导轨，滑块滑动固定在导轨上，两者的一端固定在竖直支架14上，另一端固定在帽顶上模具11上，从而在帽顶驱动装置13驱动时，为其导向，而且驱动整个上模具10的驱动装置（图中未示出）可以与竖直支架14连接，以驱动整个上模具10的移动。这里需要指出的是，驱动装置可以是丝杆组件，也可以是液压驱动件。在具体驱动过程中，驱动装置下压两次，第一次驱动上模具10靠近下模具20至间距接近预浸料厚度时，此时帽顶上模具11下压使得预浸料中间下压成型，待帽顶上模具11下压至预定位置时停止动作，然后驱动装置进行第二次下压，对帽型长桁施加压力，同时模具加热，使得帽型长桁成型。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种复合材料帽型长桁成型模具，其特征在于，包括相对设置的上模具（10）和下模具（20），所述上模具（10）与驱动装置连接，驱动装置驱动所述上模具（10）靠近或远离下模具（20），所述下模具（20）固定设置；

所述上模具（10）进一步包括帽顶上模具（11）和侧边上模具（12），所述侧边上模具（12）设置有两组且对称设置在所述帽顶上模具（11）的两侧；

所述帽顶上模具（11）穿过两所述侧边上模具（12）的中间设置，且在所述帽顶上模具（11）上固定有帽顶驱动装置（13），所述帽顶驱动装置（13）的驱动端与所述侧边上模具（12）连接，以驱动所述帽顶上模具（11）在与所述下模具（20）相对的方向靠近或远离所述下模具（20）的端面；

所述下模具（20）朝向所述帽顶上模具（11）的端面上设置有帽槽（21），所述帽槽（21）与所述帽顶上模具（11）仿形设置。

2.根据权利要求1所述的复合材料帽型长桁成型模具，其特征在于，在所述上模具（10）下压时，所述帽顶上模具（11）的底部与所述侧边上模具（12）的底部处于同一水平面上。

3.根据权利要求1所述的复合材料帽型长桁成型模具，其特征在于，所述帽槽（21）底部设置有气缸（22），所述气缸（22）的活塞杆伸入至所述帽槽（21）内，且在初始状态时，所述活塞杆的顶部与所述下模具（20）上表面处于同一水平面上。

4.根据权利要求3所述的复合材料帽型长桁成型模具，其特征在于，所述帽顶上模具（11）下压时，所述气缸（22）的活塞杆与所述帽顶上模具（11）的底部同步往下移动。

5.根据权利要求1所述的复合材料帽型长桁成型模具，其特征在于，所述下模具（20）的上表面还设置有限位块（23），所述限位块（23）以所述帽槽（21）长度方向上的中心线对称设置，以在宽度方向上限制预浸料的初始位置。

6.根据权利要求5所述的复合材料帽型长桁成型模具，其特征在于，所述侧边上模具（12）与所述下模具（20）相对的端面上设置有限位槽（121），所述限位槽（121）与所述限位块（23）对应设置，且所述限位槽（121）的尺寸精度满足所述限位块（23）伸入的尺寸精度要求。

7.根据权利要求1所述的复合材料帽型长桁成型模具，其特征在于，所述侧边上模具（12）上还固定有竖直支架（14），所述竖直支架（14）上固定有滑动导向组件（15），所述滑动导向组件（15）的滑动端与所述帽顶上模具（11）连接。

8.根据权利要求7所述的复合材料帽型长桁成型模具，其特征在于，所述驱动装置与所述竖直支架（14）连接。