CN110561788B - 一种复合材料帽型长桁成型装置 - 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装置，包括下模具和上模具，上模具包括帽顶上模具和侧边上模具，侧边上模具通过第二直线驱动件与帽顶上模具连接；侧边上模具下表面固定有限位等高柱；下模具上设置有与限位等高柱对应的导向孔，导向孔下连通有滑动腔，滑动腔内设置有垫高板，垫高板与固定在下基座框架上的横向驱动件连接，横向驱动件驱动垫高板在滑动腔内移动。本发明通过在侧边上模具上限位等高柱以及垫高板的设置，能够改变上模具下压时与下模具之间的距离，从而使得在帽顶部下压时，帽顶两侧的预浸料能够在上下模具之间摩擦力的作用下均匀平整的往中间收缩，提高了产品成型的一致性与稳定性。

Description

一种复合材料帽型长桁成型装置

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装置。

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，最终成型的产品的质量一致性、稳定性较差。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装置，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装置，提高帽型长桁成型的质量。

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装置，包括模具，所述模具包括下模具和上模具，所述上模具与所述下模具相对设置；

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在所述帽顶上模具的两侧，且通过第二直线驱动件与所述帽顶上模具连接；所述第二直线驱动件驱动所述帽顶上模具相对所述侧边上模具做直线运动，以使所述帽顶上模具的底部凸出于所述侧边上模具的下表面；

所述侧边上模具下表面固定有限位等高柱，所述限位等高柱与所述上模具的移动方向平行设置；所述下模具上设置有与所述限位等高柱对应的导向孔，所述导向孔下连通有滑动腔，所述滑动腔内设置有垫高板，所述垫高板与固定在所述下基座框架上的横向驱动件连接，所述横向驱动件驱动所述垫高板在所述滑动腔内移动，以改变所述限位等高柱伸入所述导向孔后与所述滑动腔底部接触的高度。

优选的，所述上模具还包括主梁，所述主梁沿所述模具的长度方向延伸，所述帽顶上模具固定在所述主梁的底部，所述第二直线驱动件固定在所述主梁的两侧面。

优选的，还包括支架，所述支架包括下基座框架、侧框架和上框架；所述侧框架固定在所述下基座框架的两端，所述上框架的两端固定在所述侧框架上；所述模具固定在所述下基座框架、侧框架和上框架围成的空间内，所述下模具固定在所述下基座框架上，所述上框架上固定有第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述帽顶上模具连接，以驱动所述帽顶上模具和侧边上模具朝向所述下模具靠近或远离。

优选的，所述第一驱动装置为蜗轮丝杆升降机，且所述蜗轮丝杆升降机在所述上框架设置有多组，多组所述蜗轮丝杆升降机联动设置，以同步驱动所述上模具的移动。

优选的，所述等高柱设置有多组，且沿所述侧边上模具的长度方向均布设置，所述导向孔、滑动腔和所述垫高板相应设置有的多组，所述横向驱动件的驱动端连接有连接杆，所述连接杆与滑动组件连接，多组所述垫高板的一端均固定在所述连接杆上。

优选的，所述主梁两端与所述侧框架 滑动连接，侧框架内侧设置有滑动导轨，所述主梁的两端设置有转动轮，所述转动轮卡设在所述滑动导轨两侧，且与所述滑动导轨滚动接触。

优选的，所述上框架两侧的中部设置有支撑杆，所述支撑杆底部与所述下基座框架接触，所述支撑杆朝向所述主梁侧面的方向设置有滚轮组件，所述主梁的侧面固定有导向块，所述导向块的侧面与所述滚轮组件的滚轮面相切设置。

优选的，所述上框架上还设置有支撑杆驱动件，所述支撑杆驱动件与所述支撑杆连接，以驱动所述支撑杆的底部与所述下基座框架分离，让出上料空间。

本发明的有益效果为：本发明通过设置在侧边上模具上的限位等高柱以及设置在下模具内的垫高板的设置，能够改变上模具下压时与下模具之间的距离，从而使得在帽顶部下压时，帽顶两侧的预浸料能够在上下模具之间摩擦力的作用下均匀平整的往中间收缩，防止了预浸料收缩时发生的褶皱重叠的问题，而且上模具的起落采用多方位导向，帽顶上模具与侧边上模具分体式设置，大大提高了产品成型的一致性与稳定性，提高了产品的质量。

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装置的主视图；

图2为本发明实施例中图1的A向剖视图；

图3为本发明实施例中图2的Ⅰ处局部放大图；

图4为本发明实施例中图1的Ⅱ处局部放大图；

图5为本发明实施例中下模具的结构示意图；

图6为本发明实施例中图1的B向剖视图；

图7为本发明实施例中图6的Ⅲ处局部放大图；

图8为本发明实施例中图1的C向剖视图；

图9为本发明实施例中图8的Ⅳ处局部放大图；

图10为本发明实施例中图8的Ⅴ处局部放大图。

附图标记：10-支架、11-下基座框架、12-侧框架、13-上框架、15-支撑杆、20-模具、21-下模具、22-上模具、30-第一驱动装置、121-滑动导轨、151-滚轮组件、152-支撑杆驱动件、211-导向孔、212-滑动腔、213-垫高板、214-横向驱动件、215-连接杆、216-滑动组件、221-帽顶上模具、222-侧边上模具、223-第二直线驱动件、224-限位等高柱、225-主梁、226-导向块、2241-转动轮。

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装置，包括支架10和模具20；

支架10包括下基座框架11、侧框架12和上框架13；侧框架12固定在下基座框架11的两端，上框架13的两端固定在侧框架12上；模具20固定在下基座框架11、侧框架12和上框架13围成的空间内；

模具20包括下模具21和上模具22，下模具21固定在下基座框架11上，上框架13上设置有第一驱动装置30，上模具22与第一驱动装置30连接，第一驱动装置30驱动上模具22朝向下模具21靠近或者远离；

如图2和图3所示，上模具22进一步包括帽顶上模具221和侧边上模具222，帽顶上模具221与第一驱动装置30连接，用于帽型长桁的帽顶压制，侧边上模具222设置在帽顶上模具221的两侧，且通过第二直线驱动件223与帽顶上模具221连接；第二直线驱动件223驱动帽顶上模具221相对侧边上模具222做直线运动，以使帽顶上模具221的底部凸出于侧边上模具222的下表面；

请参照图4，侧边上模具222下表面固定有限位等高柱224，限位等高柱224与上模具22的移动方向平行设置；下模具21上设置有与限位等高柱224对应的导向孔211，导向孔211下设置有滑动腔212，滑动腔212内设置有垫高板213，垫高板213与固定在下基座框架11上的横向驱动件214连接，横向驱动件214驱动垫高板213在滑动腔212内移动，以改变限位等高柱224伸入导向孔211的高度。

在具体制造帽型长桁时，首先将预浸料层铺在下模具21上，然后横向驱动件214驱动垫高板213处于导向孔211下方，使得第一驱动装置30驱动上模具22下压时，限位等高柱224穿入所述滑动腔212内后，与所述垫高板213接触，从而限制上下模之间的距离，这里需要指出的是，垫高板213的厚度使得上下模之间的距离限制在允许预浸料在上下模之间均匀滑动不产生褶皱或者变形的精度要求内，而且在上模具22下压时，第二直线驱动件223驱动两侧边上模具222的底面与帽顶上模具221的底面处于同一水平面，待限位等高柱224与垫高板213接触后，第一驱动装置30与第二直线驱动件223同步动作，使得帽顶上模具221相对侧边上模具222下压，使得预浸料中部跟随帽顶上模具221下凹，此时预浸料两端往水平中间滑移，直至帽顶上模具221与下模具21中间接触；然后横向驱动件214驱动垫高板213往旁边回退，让出垫高板213与滑动腔212之间的空间，然后第一驱动装置30驱动整个上模具22继续下压，对模具进行加热，最终实现帽型长桁的成型。

做为上述实施例的优选，如图1~3所示，上模具22还包括主梁225，主梁225沿模具20的长度方向延伸，帽顶上模具221固定在主梁225的底部，第二直线驱动件223固定在主梁225的两侧面。如图1和图3所示，主梁225沿模具20的长度方向设置，使帽顶上模具221同步运动，有利于帽型长桁成型的一致性。而且将第二直线驱动件223固定在主梁225上，主梁225作为承力点，通过第二直线驱动件223将侧边上模具222与帽顶上模具221连接在一起，而且由于第二直线驱动件223固定在主梁225上，使得第二直线驱动件223驱动更加平稳。通过主梁225的设置，使得侧边上模具222与帽顶上模具221的驱动更加平稳，从而使得帽型长桁成型的稳定性更佳。

请参见图1，为了使得上模具22的上下移动更加平稳，第一驱动装置30为蜗轮丝杆升降机，且蜗轮丝杆升降机在上框架13设置有多组，多组蜗轮丝杆升降机联动设置，以同步驱动上模具22的移动。通过多台蜗轮丝杆升降机的联动设置，使得上模具22在升降过程中一直处于同一水平面内，上模的驱动更加平稳，在对预浸料进行模压时，压力也更加平稳，使得产品的最终成型的厚度更加均匀，产品强度更好。如图1所示，上框架13上还设置有导向柱，导向柱一端固定在主梁225上，然后穿过固定在上框架上的直线轴承，从而进一步提高上模具22升降时的平稳性。

如图5所示，关于垫高板213的驱动，本发明实施例中采用一个横向驱动件214驱动多件垫高板213的方式设置，等高柱224设置有多组，且沿侧边上模具222的长度方向均布设置，导向孔211、滑动腔212和垫高板213相应设置有的多组，横向驱动件214的驱动端连接有连接杆215，连接杆215与滑动组件216连接，多组垫高板213的一端均固定在连接杆215上。滑动组件216为固定在下基座框架11上表面上的滑轨以及滑轨滑动设置并且与连接杆215连接的滑块，滑动组件216减轻了连接杆215滑动的阻力，通过一根横向驱动件214同时驱动过个垫高板213动作，实现了垫高板213动作的同步性，提高了垫高板213动作的可靠性。

如图1、图6和图7所示，为了进一步提高上模具22上下移动的稳定性，主梁225两端与侧框架12 滑动连接，侧框架12内侧设置有滑动导轨121，主梁225的两端设置有转动轮2241，转动轮2241卡设在滑动导轨121两侧，且与滑动导轨121滚动接触。在侧框架12的竖直方向上设置的滑动导轨121以及导轨两侧的转动轮2241使得上模具22在上下移动时，在左右方向上不会发生过大偏移，而且由于转动轮2241设置在滑动导轨121两侧，也限制上模具22在前后方向的晃动，使得上模具22下压时更加平稳和精准。

如图8和图9所示，上框架13两侧的中部设置有支撑杆15，支撑杆15底部与下基座框架11接触，支撑杆15朝向主梁225侧面的方向设置有滚轮组件151，主梁225的侧面固定有导向块226，导向块226的侧面与滚轮组件151的滚轮面相切设置。导向块226一端固定在主梁225上，另一端朝向滚轮组件151设置，在主梁225下压的过程中，导向块226外侧的一面与滚轮组件151上的滚轮滚动接触，导向块226设置在主梁225的两侧，因此在主梁225下压时，前后两侧均受到个滚轮组件151的压力，从而防止了主梁225在上下移动的过程中的前后晃动，提高了上模具22下压时的稳定性，也进一步提高了帽型长桁的产品一致性。

请参照图10，由于支撑杆15设置在支架10的中部，在帽型长桁预浸料上下料时，支撑杆15的设置会阻碍下上料，为了即使支撑杆15起到支撑的作用，同时不影响预浸料的上下料，如图10所示，上框架13上还设置有支撑杆驱动件152，支撑杆驱动件152与支撑杆15连接，以驱动支撑杆15的底部与下基座框架11分离，让出上料空间。具体的，支撑杆驱动件152为气缸，气缸的固定端铰接在上框架13上，气缸的活塞杆与两根铰接件的铰接处连接，两根铰接件的两端分别与上框架13、支撑杆15铰接，通过气缸活塞杆的伸缩，两铰接杆之间的角度发生变化，从而使得支撑杆15发生升高和降落，在预浸料上料和帽型长桁下料时，气缸驱动支撑杆15升起，在热模压成型时，气缸回位使得支撑杆15与下基座框架11接触，起到支撑的作用，同时支撑杆15上的滚轮组件151能够为主梁225的上升或下降进行导向支撑。

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 (6)

1.一种复合材料帽型长桁成型装置，其特征在于，包括模具（20），所述模具（20）包括下模具（21）和上模具（22），所述上模具（22）与所述下模具（21）相对设置；

所述上模具（22）进一步包括帽顶上模具（221）和侧边上模具（222），所述侧边上模具（222）设置在所述帽顶上模具（221）的两侧，且通过第二直线驱动件（223）与所述帽顶上模具（221）连接；所述第二直线驱动件（223）驱动所述帽顶上模具（221）相对所述侧边上模具（222）做直线运动，以使所述帽顶上模具（221）的底部凸出于所述侧边上模具（222）的下表面；

所述上模具（22）还包括主梁（225），所述主梁（225）沿所述模具（20）的长度方向延伸，所述帽顶上模具（221）固定在所述主梁（225）的底部，所述第二直线驱动件（223）固定在所述主梁（225）的两侧面；

所述侧边上模具（222）下表面固定有限位等高柱（224），所述限位等高柱（224）与所述上模具（22）的移动方向平行设置；所述下模具（21）上设置有与所述限位等高柱（224）对应的导向孔（211），所述导向孔（211）下连通有滑动腔（212），所述滑动腔（212）内设置有垫高板（213），所述垫高板（213）与横向驱动件（214）连接，所述横向驱动件（214）驱动所述垫高板（213）在所述滑动腔（212）内移动，以改变所述限位等高柱（224）伸入所述导向孔（211）后与所述滑动腔（212）底部接触的高度；

所述等高柱（224）设置有多组，且沿所述侧边上模具（222）的长度方向均布设置，所述导向孔（211）、滑动腔（212）和所述垫高板（213）相应设置有的多组，所述横向驱动件（214）的驱动端连接有连接杆（215），所述连接杆（215）与滑动组件（216）连接，多组所述垫高板（213）的一端均固定在所述连接杆（215）上，用以提高多个所述垫高板（213）动作的同步性。

2.根据权利要求1所述的复合材料帽型长桁成型装置，其特征在于，还包括支架（10），所述支架（10）包括下基座框架（11）、侧框架（12）和上框架（13）；所述侧框架（12）固定在所述下基座框架（11）的两端，所述上框架（13）的两端固定在所述侧框架（12）上；所述模具（20）固定在所述下基座框架（11）、侧框架（12）和上框架（13）围成的空间内，所述下模具（21）固定在所述下基座框架（11）上，所述上框架（13）上固定有第一驱动装置（30），所述第一驱动装置（30）与所述帽顶上模具（221）连接，以驱动所述帽顶上模具（221）和侧边上模具（222）朝向所述下模具（21）靠近或远离。

3.根据权利要求2所述的复合材料帽型长桁成型装置，其特征在于，所述第一驱动装置（30）为蜗轮丝杆升降机，且所述蜗轮丝杆升降机在所述上框架（13）设置有多组，多组所述蜗轮丝杆升降机联动设置，以同步驱动所述上模具（22）的移动。

4.根据权利要求2所述的复合材料帽型长桁成型装置，其特征在于，所述主梁（225）两端与所述侧框架（12）滑动连接，侧框架（12）内侧设置有滑动导轨（121），所述主梁（225）的两端设置有转动轮（2241），所述转动轮（2241）卡设在所述滑动导轨（121）两侧，且与所述滑动导轨（121）滚动接触。

5.根据权利要求2所述的复合材料帽型长桁成型装置，其特征在于，所述上框架（13）两侧的中部设置有支撑杆（15），所述支撑杆（15）底部与所述下基座框架（11）接触，所述支撑杆（15）朝向所述主梁（225）侧面的方向设置有滚轮组件（151），所述主梁（225）的侧面固定有导向块（226），所述导向块（226）的侧面与所述滚轮组件（151）的滚轮面相切设置。

6.根据权利要求5所述的复合材料帽型长桁成型装置，其特征在于，所述上框架（13）上还设置有支撑杆驱动件（152），所述支撑杆驱动件（152）与所述支撑杆（15）连接，以驱动所述支撑杆（15）的底部与所述下基座框架（11）分离，让出上料空间。

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