CN112959694A - 一种复合材料基筒段成型模具 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种复合材料基筒段成型模具，包括主要由碳纤维复合材料制成用于基筒段构件成型的组合芯模组件，所述组合芯模组件为阳模结构，所述组合芯模组件两端设置有具有气密性要求的端框，所述端框远离所述组合芯模组件的一侧设置有用于铺丝时起旋转作用的旋转组件，所述端框底部设置有用于基筒段构件固化状态下起支撑作用的支撑结构。本发明模具重量轻、热膨胀差异小，有利于铺丝转动、脱模操作、固化热分布及构件固化精度的保证；本发明的组合芯模组件放置在支撑结构上且通过固定件固定，大大提高了本装置的稳定性；底架底部设置有脚轮，便于本模具搬运。

Description

一种复合材料基筒段成型模具
技术领域
本发明涉及航空制造设备领域，尤其涉及一种复合材料基筒段成型模具。
背景技术
复合材料筒段构件结构封闭，环向均为成型面，对成型模具的热膨胀、分块结构、气密等方面均有较高要求，尤其是模具重量和脱模操作有严苛的要求。目前的复合材料筒段构件成型模具一般采用金属模具或石膏模具，因重量、脱模、成型精度、使用寿命等问题，存在很多设计缺陷，仅能实现尺寸较小或结构简单的复合材料筒段构件成型，对于大型或结构复杂的复合材料筒段构件，目前成型模具无法满足其成型要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种复合材料基筒段成型模具。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种复合材料基筒段成型模具，包括主要由碳纤维复合材料制成用于基筒段构件成型的组合芯模组件，所述组合芯模组件为阳模结构，所述组合芯模组件两端设置有具有气密性要求的端框，所述端框远离所述组合芯模组件的一侧设置有用于铺丝时起旋转作用的旋转组件，所述端框底部设置有用于基筒段构件固化状态下起支撑作用的支撑结构。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述组合芯模组件由数个薄壁板组成的中空筒状结构，所述薄壁板之间通过可拆卸连接。
所述薄壁板包括碳纤维层，所述碳纤维层的内侧设置有用于起加强作用的加强筋，所述加强筋嵌设于碳纤维层的内侧。
所述加强筋纵横交错设置，所述加强筋截面为矩形或Ω形。
所述薄壁板内壁填设有用于防止加强筋暴露造成制袋风险的耐温材料层。
所述端框由殷瓦钢材料制成。
所述旋转组件包括连接板和旋转轴，所述旋转轴通过连接板连接在端框上。
所述支撑结构包括定位组件、支撑组件、底架和脚轮，所述支撑组件安设于底架上，所述脚轮安设于底架底部，所述定位组件的一端与端框可拆卸连接，所述定位组件的另一端与支撑组件卡接。
所述定位组件包括连接架和承载件，所述连接架的一端与端框可拆卸连接，所述连接架的另一端与承载件连接，所述承载件卡接在支撑组件上。
所述支撑组件包括支撑架以及安装于支撑架上端用于将承载件固定的固定件。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明模具重量轻、热膨胀差异小，有利于铺丝转动、脱模操作、固化热分布及构件固化精度的保证；本发明的组合芯模组件放置在支撑结构上且通过固定件固定，大大提高了本装置的稳定性；底架底部设置有脚轮，便于本模具搬运。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明薄壁板的内部结构示意图；
图3是本发明的支撑结构示意图。
图中各标号表示：1、组合芯模组件；11、薄壁板；111、碳纤维层；112、加强筋；113、耐温材料层；2、端框；3、旋转组件；31、连接板；32、旋转轴；4、支撑结构；41、定位组件；411、连接架；412、承载件；42、支撑组件；421、支撑架；422、固定件；43、底架；44、脚轮。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1至图3所示，本实施例的一种复合材料基筒段成型模具，包括主要由碳纤维复合材料制成用于基筒段构件成型的组合芯模组件1，组合芯模组件1为阳模结构，组合芯模组件1两端设置有具有气密性要求的端框2，端框2远离组合芯模组件1的一侧设置有用于铺丝时起旋转作用的旋转组件3，端框2底部设置有用于基筒段构件固化状态下起支撑作用的支撑结构4。组合芯模组件1采用碳纤维复合材料制成，重量轻，且与复合材料基筒段构件的热膨胀差异小，更利于成型精度的保证和脱模操作。制备构件时，将组合芯模组件1放置在旋转机构上，在组合芯模组件1外表面均匀涂抹脱模剂，通过外部电机带动旋转组件3旋转，铺丝机铺丝或人工辅叠制成复合材料筒状机身半成品，然后将组合芯模组件1移至支撑结构4上，支撑结构4将组合芯模组件1定位支撑，整体制真空袋负压压实，真空袋包括设置在组合芯模组件1内侧表面的内真空袋以及设置在复合材料外侧的外真空袋，通过端框2将内外真空袋压实，从而实现模具的气密性，然后利用热压罐进行固化成型，固化成型后即可进行脱模。
本实施例中，组合芯模组件1由数个薄壁板11组成的中空筒状结构，薄壁板11之间通过可拆卸连接。薄壁板11之间通过螺栓和销连接形成中空筒状结构，外表面形成复合材料筒段构件的成型面，筒段构件成型后，在不破坏模具或筒段构件前提下，组合芯模组件1按照设定的步骤拆分成多件薄壁板11进行脱模。
本实施例中，薄壁板11包括碳纤维层111，碳纤维层111的内侧设置有用于起加强作用的加强筋112，加强筋112嵌设于碳纤维层111的内侧。加强筋112增强了碳纤维层111的抗拉性能，使得单个薄壁板11具有足够刚性。
本实施例中，加强筋112纵横交错设置，加强筋112截面为矩形或Ω形。
本实施例中，薄壁板11内壁填设有用于防止加强筋112暴露造成制袋风险的耐温材料层113。
本实施例中，端框2由殷瓦钢材料制成。端框2具有热膨胀系数小，与组合芯模组件1的热膨胀差异小，有利于维持固化过程中组合芯模组件1成型面精度稳定。
本实施例中，旋转组件3包括连接板31和旋转轴32，旋转轴32通过连接板31连接在端框2上。连接板31与端框2通过多个螺栓和销固定连接，旋转组件3用于模具与自动铺丝设备的连接固定。
本实施例中，支撑结构4包括定位组件41、支撑组件42、底架43和脚轮44，支撑组件42安设于底架43上，脚轮44安设于底架43底部，定位组件41的一端与端框2可拆卸连接，定位组件41的另一端与支撑组件42卡接。底架43由普通钢板、矩管组成，是支撑结构4的支撑平台，定位组件41的一端与端框2通过多个螺栓固定连接，支撑组件42与底架43通过多个螺栓和销连接固定，脚轮44方便本模具搬运。
本实施例中，定位组件41包括连接架411和承载件412，连接架411的一端与端框2可拆卸连接，连接架411的另一端与承载件412连接，承载件412卡接在支撑组件42上。
本实施例中，支撑组件42包括支撑架421以及安装于支撑架421上端用于将承载件412固定的固定件422。固定件422为卡扣，固定件422(卡扣)的一端铰接在支撑架421上，固定件422(卡扣)的另一端通过螺栓与支撑架421连接，支撑架421上开有放置承载件412的凹槽，承载件412放置在凹槽内，再通过螺栓将固定件422(卡扣)固定在支撑架421上实现承载件412的固定，组合芯模组件1两侧的支撑架421上至少分别设置一个固定件422(卡扣)，且两侧的固定件422(卡扣)交叉设置。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种复合材料基筒段成型模具，其特征在于：包括主要由碳纤维复合材料制成用于基筒段构件成型的组合芯模组件(1)，所述组合芯模组件(1)为阳模结构，所述组合芯模组件(1)两端设置有具有气密性要求的端框(2)，所述端框(2)远离所述组合芯模组件(1)的一侧设置有用于铺丝时起旋转作用的旋转组件(3)，所述端框(2)底部设置有用于基筒段构件固化状态下起支撑作用的支撑结构(4)。
2.根据权利要求1所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述组合芯模组件(1)由数个薄壁板(11)组成的中空筒状结构，所述薄壁板(11)之间可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述薄壁板(11)包括碳纤维层(111)，所述碳纤维层(111)的内侧设置有用于起加强作用的加强筋(112)，所述加强筋(112)嵌设于碳纤维层(111)的内侧。
4.根据权利要求3所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述加强筋(112)纵横交错设置，所述加强筋(112)截面为矩形或Ω形。
5.根据权利要求3所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述薄壁板(11)内壁填设有用于防止加强筋(112)暴露造成制袋风险的耐温材料层(113)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述端框(2)由殷瓦钢材料制成。
7.根据权利要求6所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述旋转组件(3)包括连接板(31)和旋转轴(32)，所述旋转轴(32)通过连接板(31)连接在端框(2)上。
8.根据权利要求7所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述支撑结构(4)包括定位组件(41)、支撑组件(42)、底架(43)和脚轮(44)，所述支撑组件(42)安设于底架(43)上，所述脚轮(44)安设于底架(43)底部，所述定位组件(41)的一端与端框(2)可拆卸连接，所述定位组件(41)的另一端与支撑组件(42)卡接。
9.根据权利要求8所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述定位组件(41)包括连接架(411)和承载件(412)，所述连接架(411)的一端与端框(2)可拆卸连接，所述连接架(411)的另一端与承载件(412)连接，所述承载件(412)卡接在支撑组件(42)上。
10.根据权利要求9所述的复合材料基筒段成型模具，其特征在于：所述支撑组件(42)包括支撑架(421)以及安装于支撑架(421)上端用于将承载件(412)固定的固定件(422)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113442339A (zh) * 2021-06-28 2021-09-28 上海交通大学 一种碳纤维复合材料模具
CN113650199A (zh) * 2021-07-01 2021-11-16 西北工业大学 一种用于固体火箭发动机壳体缠绕的分体式复合材料芯模

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