CN217670536U - 大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，包括：上模板、上模镶件、下模板、下模镶件、真空袋气嘴；上模板与下模板均为可拆卸式组合结构，上模板与下模板之间设有第一定位导向装置，上模板与上模镶件之间设有第二定位导向装置，下模板与下模镶件之间设有定位固定装置；真空袋气嘴单独镶嵌在上模镶件上。本实用新型结构简单，模块装配灵活方便且适配性强，且在成型后产品易脱模；模具加工成本低、周期短、精度高、强度好、风险小且模具加热/冷却均匀效率高，温度实时可控可调；模具定位及配合精度高，能保证产品的大长径比异形面闭口式结构和型面公差一体成型要求。

Description

大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具

技术领域

本实用新型涉及一种模具，具体涉及一种结构简单，模块装配灵活方便且适配性强，且在成型后产品易脱模；模具加工成本低、周期短、精度高、强度好、风险小且模具加热/冷却均匀效率高，温度实时可控可调的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具。

背景技术

直升机作为便捷交通工具，备受市场青睐，随着国内低空领域的逐步放开，以及通航产业的大力发展，使我国民用直升机产业迅猛发展，在各领域得到广泛应用，市场前景广阔。

旋翼系统是直升机特有的关键动部件，直接决定了直升机的机动性、操纵性、速度、振动水平、寿命、安全性及维护性等特性，是衡量直升机技术水平的重要标志。

直升机旋翼系统由桨毂、自倾仪、桨叶等零部件组成，其中大梁是直升机的核心承力件，提供直升机唯一的升力面、推力面和操纵面，因此，大梁性能的高低是直升机性能水平高低的重要标志。复合材料大梁可以根据动力学要求进行有效的裁剪设计，具有重量轻、耐腐蚀、疲劳寿命长、使用成本低的突出特点，是现代直升机大梁设计和制造的主流技术。

目前，我国民用最先进的大、中、轻型直升机旋翼系统复合材料桨叶均采用开口式梁结构。但是，开口式结构复合材料桨叶具有扭转刚度小的缺点，必须增加其结构尺寸和重量，才能应用于直升机大型复合材料桨叶，这直接影响了直升机的飞行性能，特别是直升机自转着陆应急飞行安全性能，使得我国民用直升机大型复合材料桨叶轻量化与高强度的矛盾日益凸显。

国外直升机大型复合材料桨叶主要采用闭口式梁结构。与开口式梁结构相比，闭口式梁结构大幅减重并可大幅度提高扭转刚度，使得直升机大型复合材料桨叶在轻量化与高强度方面获得了很好匹配。因此，发展闭口式梁结构的大型复合材料桨叶，是我国直升机技术进步的重要环节。

复合材料产品成型及组件胶接主要依靠精密模具实现，因此模具的型面公差、装配精度以及质量稳定性决定了复合材料成型、胶接的质量、效率和成本。

闭口式梁产品为闭口式结构采用复合材料一体成型制造，具有大长径比、中空、超壁厚、异形面并带理论外形，尺寸和壁厚公差小、表面质量和装配精度高的特点。因此，在成型模具设计时如何能让模具满足这些设计需求，这就对成型模具的结构设计提出来非常高的要求。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种结构简单，模块装配灵活方便且适配性强，且在成型后产品易脱模；模具加工成本低、周期短、精度高、强度好、风险小且模具加热/冷却均匀效率高，温度实时可控可调的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，所述大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具包括：上模板、上模镶件、下模板、下模镶件、真空袋气嘴；上模板与下模板均为可拆卸式组合结构，上模板与下模板之间设有第一定位导向装置，上模板与上模镶件之间设有第二定位导向装置，下模板与下模镶件之间设有定位固定装置；真空袋气嘴单独镶嵌在上模镶件上。

在本实用新型的具体实施例子中，所述上模板与下模板的可拆卸式组合结构均包括加热/冷却板和多块模块，加热/冷却板内设油路通过导热油以实现模具加热/冷却，模块通过锁紧块和螺栓与加热/冷却板固定连接成为一体，且每块模块呈一字“长方形”对称均布拼接放置，所有模块侧面均安装有进行模具实时温度测量与监控的热电偶。

在本实用新型的具体实施例子中，所述上模板与下模板之间的第一定位导向装置包括：上模板上设置的导套和下模板上设置的导柱，导套与导柱对应且滑动配合。

在本实用新型的具体实施例子中，所述上模板与上模镶件之间的第二定位导向装置包括：上模板上设置的凹槽和上模镶件上设置的凸台，凹槽与凸台对应且滑动配合，真空袋气嘴单独镶嵌在上模镶件上。

在本实用新型的具体实施例子中，所述下模板与下模镶件之间的定位固定装置的结构包括：下模镶件两侧设置的凹槽，模块两侧设有导向通孔，采用T 形圆柱定位销通过模块导向通孔与下模镶件凹槽对插配合。

在本实用新型的具体实施例子中，所述加热/冷却板材质为整块等厚钢板，加热/冷却板内设均匀排布的油路；

所述热电偶均安装于模块侧面，所有模块侧面均设有热电偶安装孔且均匀排布。

在本实用新型的具体实施例子中，所述锁紧块侧面为楔形面角度为 60-80°，加热/冷却板正面设有定位凹槽及螺纹孔，锁紧块通过定位凹槽和螺栓与加热/冷却板固定连接成为一体，锁紧块均匀排布于模块一周且侧面与模块对插配合，模块通过锁紧块和螺栓与加热/冷却板固定连接成为一体。

在本实用新型的具体实施例子中，所述导套位于上模板的模块上，导柱位于下模板的模块上，且所有导柱顶部周圈为楔形面，角度范围为：8-15°。

在本实用新型的具体实施例子中，所述凹槽位于上模板的模块上，上模镶件上设置有凸台，且凸台与凹槽的两侧均为楔形面，楔形面的角度范围为： 3-8°。

所述凹槽位于下模镶件两侧，T形圆柱定位销顶部周圈为楔形面，角度范围为：3-8°。

在本实用新型的具体实施例子中，所述上模板与下模板的可拆卸式组合结构中模块的个数为三个或三个以上。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具有如下优点：本实用新型结构简单，模块装配灵活方便且适配性强，且在成型后产品易脱模；模具加工成本低、周期短、精度高、强度好、风险小且模具加热/冷却均匀效率高，温度实时可控可调；模具定位及配合精度高，能保证产品的大长径比异形面闭口式结构和型面公差一体成型要求等优点。使用该实用新型模具结构可解决大型模具原材料费用贵、加工成本高、周期长、精度差、强度弱、风险大、装配难度高等问题；产品一体成型过程中模具及产品成型温度可控可调、加热均匀、成型压力稳定，成型过程可以得到保证，成型效率得到显著提高；产品成型后R角区域、内部及表面质量、壁厚公差、尺寸精度、装配精度可以满足设计需求，产品合格率可以得到保障。

附图说明

图1为本实用新型的模具结构示意图。

图2为本实用新型的模具上模板结构示意图。

图3为本实用新型的模具下模板结构示意图。

图4为本实用新型的模具上模板与下模板可拆卸式组合结构示意图。

图5为本实用新型的模具上模板与下模板定位导向装置示意图。

图6为本实用新型的模具上模板与上模镶件定位导向装置示意图。

图7为本实用新型的模具下模板与下模镶件定位固定装置示意图。

图8为本实用新型的模具热电偶安装方式示意图。

图9为本实用新型的模具真空袋气嘴安装方式示意图。

下面是本实用新型中标号对应的名称：上模板1、上模镶件2、下模板3、下模镶件4、真空袋气嘴5、加热/冷却板6、模块7、锁紧块8、热电偶9、导套10、导柱11、凹槽12、凸台13、定位销14、油路15。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

图1为本实用新型的模具结构示意图，图2为本实用新型的模具上模板结构示意图，图3为本实用新型的模具下模板结构示意图，图4为本实用新型的模具上模板与下模板可拆卸式组合结构示意图，图5为本实用新型的模具上模板与下模板定位导向装置示意图。如图1-5所示：本实用新型提供的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具包括：上模板1、上模镶件2、下模板 3、下模镶件4、真空袋气嘴5；上模板1与下模板3均为可拆卸式组合结构，上模板1与下模板3之间设有第一定位导向装置，上模板1与上模镶件2之间设有第二定位导向装置，下模板3与下模镶件4之间设有定位固定装置；真空袋气嘴5单独镶嵌在上模镶件2上。

上模板1与下模板3的可拆卸式组合结构为：包括加热/冷却板6和模块7，加热/冷却板6内设油路15(参见图9)通过导热油以实现模具加热/冷却，模块7通过锁紧块8和螺栓与加热/冷却板6固定连接成为一体，且每块模块7呈一字“长方形”对称均布拼接放置，所有模块7侧面均安装热电偶9进行模具实时温度测量与监控。

如图4所示，上模板1与下模板3的可拆卸式组合结构为：包括两块加热/ 冷却板6和六块模块7，一块加热/冷却板6内设八组油路15(参见图9)通过导热油以实现模具加热/冷却，三块模块7通过十八个锁紧块8和螺栓与一块加热/冷却板6固定连接成为一体，所有模块7先单独进行材料热处理再进行开粗加工型面而后将三块模块7与加热/冷却板6装配固定连接成为一体再整体型面精加工，而后用于闭口式梁产品上/下部分的铺叠成型工作。且每块模块7呈一字“长方形”对称均布拼接放置，所有模块7侧面均安装热电偶9进行模具实时温度测量与监控。当脱模时，先开启模具上模板1和下模板3再拆下上模镶件2及真空袋气嘴5而后拔掉下模镶件4两侧T形圆柱定位销14即可取出产品，操作简单，脱模方便。

如图5所示，上模板1与下模板3定位导向装置的结构为：上模板1设有十二个导套10，下模板3设有十二个导柱11，导套10与导柱11对应且滑动配合。

如图6所示，上模板1与上模镶件2定位导向装置的结构为：上模板1设有头尾两处凹槽12，头尾两块上模镶件2设有凸台13，凹槽12与凸台13对应且滑动配合。如图9所示，进、出两组真空袋气嘴5单独镶嵌在头尾两块上模镶件2上，用于模腔内部循环流导高压气体以提供产品成型所需内压。

如图7所示，下模板3与下模镶件4定位固定装置的结构为：下模镶件4 两侧设有两个凹槽12，模块7两侧设有两个导向通孔，两个T形圆柱定位销14 通过模块7两个导向通孔与下模镶件4两个凹槽12对插配合，该结构取消了传统螺栓固定镶件的方式，拆装镶件4时无需再来回翻转下模板3拆装螺栓，定位销14与镶件4对插配合的方式镶件4拆装快速直接且可靠，操作简单方便。

如图1-3所示，在具体的实施过程中，两块加热/冷却板6材质可以为整块 50mm等厚钢板，内设十六组油路15且油路均匀排布，模具通过导热油实现加热 /冷却及温度调节。

如图2-4所示，三十六个锁紧块8侧面为楔形面角度为80°，一块加热/ 冷却板6正面设有十八处定位凹槽及四十四处螺纹孔，十八个锁紧块8通过定位凹槽和螺栓与一块加热/冷却板6固定连接成为一体，十八个锁紧块8均匀排布于三个模块7一周且侧面与模块7对插配合，三个模块7通过十八个锁紧块8 和螺栓与一块加热/冷却板6固定连接成为一体。

如图8所示，二十二个热电偶9均安装于六个模块7侧面，所有模块7侧面均设有热电偶9安装孔且均匀排布，模具通过二十二个热电偶9进行实时温度测量与监控。

如图5所示，十二个导套10位于上模板1的三块模块7上，十二个导柱11 位于下模板3的三块模块7上，且所有导柱11顶部周圈为楔形面，角度为10°。

如图6所示，头尾两处凹槽12位于上模板1的头尾模块7上，头尾两块上模镶件2设有凸台13，且凸台13与凹槽12的两侧均为楔形面，角度为5°。

如图1-3、9所示，上模板1与下模板3的可拆卸式组合结构中模块7的个数为六个。

本实用新型结构简单，模块装配灵活方便且适配性强，且在成型后产品易脱模；模具加工成本低、周期短、精度高、强度好、风险小且模具加热/冷却均匀效率高，温度实时可控可调；模具定位及配合精度高，能保证产品的大长径比异形面闭口式结构和型面公差一体成型要求等优点。使用该实用新型模具结构可解决大型模具原材料费用贵、加工成本高、周期长、精度差、强度弱、风险大、装配难度高等问题；产品一体成型过程中模具及产品成型温度可控可调、加热均匀、成型压力稳定，成型过程可以得到保证，成型效率得到显著提高；产品成型后R角区域、内部及表面质量、壁厚公差、尺寸精度、装配精度可以满足设计需求，产品合格率可以得到保障。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具包括：上模板(1)、上模镶件(2)、下模板(3)、下模镶件(4)、真空袋气嘴(5)；上模板(1)与下模板(3)均为可拆卸式组合结构，上模板(1)与下模板(3)之间设有第一定位导向装置，上模板(1)与上模镶件(2)之间设有第二定位导向装置，下模板(3)与下模镶件(4)之间设有定位固定装置；真空袋气嘴(5)单独镶嵌在上模镶件(2)上。

2.根据权利要求1所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述上模板(1)与下模板(3)的可拆卸式组合结构均包括加热/冷却板(6)和多块模块(7)，加热/冷却板(6)内设油路(15)通过导热油以实现模具加热/冷却，模块(7)通过锁紧块(8)和螺栓与加热/冷却板(6)固定连接成为一体，且每块模块(7)呈一字“长方形”对称均布拼接放置，所有模块(7)侧面均安装有进行模具实时温度测量与监控的热电偶(9)。

3.根据权利要求2所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述上模板(1)与下模板(3)之间的第一定位导向装置包括：上模板(1)上设置的导套(10)和下模板(3)上设置的导柱(11)，导套(10)与导柱(11)对应且滑动配合。

4.根据权利要求2所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述上模板(1)与上模镶件(2)之间的第二定位导向装置包括：上模板(1)上设置的凹槽(12)和上模镶件(2)上设置的凸台(13)，凹槽(12)与凸台(13)对应且滑动配合，真空袋气嘴(5)单独镶嵌在上模镶件(2)上。

5.根据权利要求2所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述下模板(3)与下模镶件(4)之间的定位固定装置的结构包括：下模镶件(4)两侧设置的凹槽(12)，模块(7)两侧设有导向通孔，采用T形圆柱定位销(14)通过模块(7)导向通孔与下模镶件(4)凹槽(12)对插配合。

6.根据权利要求2所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述加热/冷却板(6)材质为整块等厚钢板，加热/冷却板(6)内设均匀排布的油路(15)；

所述热电偶(9)均安装于模块(7)侧面，所有模块(7)侧面均设有热电偶(9)安装孔且均匀排布。

7.根据权利要求2所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述锁紧块(8)侧面为楔形面角度为60-80°，加热/冷却板(6)正面设有定位凹槽及螺纹孔，锁紧块(8)通过定位凹槽和螺栓与加热/冷却板(6)固定连接成为一体，锁紧块(8)均匀排布于模块(7)一周且侧面与模块(7)对插配合，模块(7)通过锁紧块(8)和螺栓与加热/冷却板(6)固定连接成为一体。

8.根据权利要求3所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述导套(10)位于上模板(1)的模块(7)上，导柱(11)位于下模板(3)的模块(7)上，且所有导柱(11)顶部周圈为楔形面，且该楔形面的角度范围为：8-15°。

9.根据权利要求4所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述凹槽(12)位于上模板(1)的模块(7)上，上模镶件(2)上设置有凸台(13)，且凸台(13)与凹槽(12)的两侧均为楔形面，且该楔形面的角度范围为：3-8°；

所述凹槽(12)位于下模镶件(4)两侧，T形圆柱定位销(14)顶部周圈为楔形面，楔形面的角度范围为：3-8°。

10.根据权利要求2所述的大长径比中空超壁厚异形面闭口式复合材料梁模具，其特征在于：所述上模板(1)与下模板(3)的可拆卸式组合结构中模块(7)的个数为三个或三个以上。

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