CN218084263U - 长桁壁板成型装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种长桁壁板成型装置，包括：模具头和基座。模具头为多个，多个模具头适用于分别对碳纤维复合材料的两侧进行压紧。其中，至少两个模具头设有加热装置。多个模具头均与基座连接，基座驱动其中至少一个模具头对碳纤维复合材料进行挤压成型。通过在至少两个模具头上设置加热装置，在多个模具头对碳纤维复合材料进行夹紧的同时对其进行加热，使碳纤维复合材料软化。经过加热软化的碳纤维复合材料被至少一个模具头推动挤压发生形变，进而形成帽型长桁结构。

Description

长桁壁板成型装置

技术领域

本申请涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种长桁壁板成型装置。

背景技术

民用飞机的机身壁板重量约占机身结构重量的35％，机身壁板典型结构是采用帽型长桁的加筋板形式，在壁板受压缩载荷时主要由帽型长桁承受。

碳纤维复合材料由于其高比强度、比刚度、耐腐蚀、疲劳性等优异性能，越来越广泛的应用于飞机结构。在对热塑性的碳纤维复合材料进行成型加工时，需要先对平板的碳纤维复合材料进行加热，再对其进行成型。目前常使用模压成型对热塑性的碳纤维复合材料进行成型加工，将裁剪好的碳纤维复合材料放入模具中，再连同模具放入热压机中进行加热固化成型。

但是，这种连同模具一同放入热压机中的方法较为麻烦，如何更高效的将热塑性的碳纤维复合材料加工成帽型长桁壁板，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种长桁壁板成型装置，适用于将平板的碳纤维复合材料加工成帽型长桁壁板。

根据本申请的一方面，提供了一种长桁壁板成型装置，包括：

模具头和基座；

所述模具头为多个，多个所述模具头适用于分别对碳纤维复合材料的两侧进行压紧；

其中，至少两个所述模具头设有加热装置；

多个所述模具头均与所述基座连接，所述基座驱动其中至少一个所述模具头对所述碳纤维复合材料进行挤压成型。

在一种可能的实现方式中，多个所述模具包括第一模具头、第二模具头、第三模具头、第四模具头、第五模具头和第六模具头；

所述第一模具头、所述第二模具头、所述第三模具头、所述第四模具头、所述第五模具头和所述第六模具头均为条形结构；

所述第一模具头、所述第二模具头和所述第三模具头依次侧面相邻设置，所述第四模具头、所述第五模具头和所述第六模具头依次侧面相邻设置，所述第一模具头与所述第四模具头侧面相对设置，所述第二模具头与所述第五模具头侧面相对设置，所述第三模具头与所述第六模具头侧面相对设置；

所述第一模具头、所述第二模具头和所述第三模具头均与所述基座连接，所述基座用于分别驱动所述第一模具头朝向所述第四模具头移动，驱动所述第二模具头朝向所述第五模具头移动对所述碳纤维复合材料进行挤压成型，驱动所述第三模具头朝向所述第六模具头移动；

所述第四模具头的朝向所述第五目模具头一侧，和所述第六模具头的朝向所述第五目模具头一侧均与所述第三模具头相匹配；

所述第五模具头可滑动设置在所述基座上，滑动方向朝向所述第二模具头；

所述第四模具头和所述第六模具头分别和可滑动设置在所述基座上，所述第四模具头和所述第六模具可相互远离或靠近滑动，所述第四模具头和所述第六模具头均设有所述加热装置。

在一种可能的实现方式中，还包括安装部；

所述安装部位于所述第二模具头的背离所述第五模具头一侧，所述安装部与所述基座连接，所述安装部为两个，所述第一模具头和所述第三模具头分别可滑动设置在两个所述安装部上，所述第一模具头和所述第三模具可相互远离或靠近滑动，所述基座分别驱动两个所述安装部朝向所述第四模具头和所述第六模具头移动。

在一种可能的实现方式中，还包括支撑部；

所述支撑部位于所述第五模具头的背离所述第二模具头一侧，所述支撑部可滑动设置在所述基座上，所述基座为两个，所述第四模具头和所述第六模具头分别设置在两个所述支撑部上。

在一种可能的实现方式中，所述第二模具头的横截面为梯形，所述第二模具头的梯形横截面上底一侧朝向所述第五模具头；

所述第一模具头的朝向所述第二模具头一侧，和所述第三模具头的朝向所述第二模具头一侧均与所述第二模具头的梯形横截面两个腰相匹配。

在一种可能的实现方式中，所述基座设有第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置；

所述第一驱动装置的驱动端与设有所述第一模具头的所述安装部连接，所述第二驱动装置的驱动端与所述第二模具头连接，所述第三驱动装置的驱动端与设有所述第三模具头的所述安装部连接。

在一种可能的实现方式中，还包括连接部；

所述连接部为多个，所述第一模具头、所述第二模具头、所述第三模具头、所述第四模具头、所述第五模具头和所述第六模具头均通过所述连接部与所述基座可拆卸连接。

在一种可能的实现方式中，所述连接部的一侧面设有燕尾槽；

所述第一模具头、所述第二模具头、所述第三模具头、所述第四模具头、所述第五模具头和所述第六模具头均设有与所述燕尾槽相匹配的滑块。

在一种可能的实现方式中，所述连接部还设有燕尾槽滑块和夹紧气缸；

所述燕尾槽滑块嵌入在所述连接部的设有所述燕尾槽一侧面，所述燕尾槽贯穿所述连接部和所述燕尾槽滑块设置；

所述夹紧气缸设置在所述连接部的背离所述燕尾槽滑块一侧，所述夹紧气缸的驱动端与所述燕尾槽滑块连接，所述夹紧气缸用于驱动所述燕尾槽滑块远离所述连接部移动。

在一种可能的实现方式中，所述燕尾槽滑块还设有滚动轴承；

所述滚动轴承为两个，两个所述滚动轴承分别位于所述燕尾槽开口处的相对两侧。

本申请适用于将平板碳纤维复合材料加工成帽型长桁壁板。通过设置基座，实行实现对模具头的安装的以及驱动。通过设置两个以上的模具头，使多个模具头排布在待成型的平板碳纤维复合材料的相对两侧，通过在至少两个模具头上设置加热装置，在多个模具头对碳纤维复合材料进行夹紧的同时对其进行加热，使碳纤维复合材料软化。经过加热软化的碳纤维复合材料被至少一个模具头推动挤压发生形变，进而形成帽型长桁结构。相较于传统的模具加热压机的加工方式，本申请直接通过模具头对碳纤维复合材料进行加热再对其进行挤压成型，操作较为简单，有效的提高了工作效率。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出本申请实施例的各模具头夹紧状态位置关系图；

图2示出本申请实施例的各模具头成型状态位置关系图；

图3示出本申请实施例的长桁壁板成型装置的主视图；

图4示出本申请实施例的长桁壁板成型装置的左视图；

图5示出本申请实施例的连接部的主体结构图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

图1示出本申请实施例的各模具头夹紧状态位置关系图。图2示出本申请实施例的各模具头成型状态位置关系图。图3示出本申请实施例的长桁壁板成型装置的主视图。图4示出本申请实施例的长桁壁板成型装置的左视图。图5示出本申请实施例的连接部的主体结构图。如图1、图2、图3和图4所示，该长桁壁板成型装置包括：模具头200和基座100。模具头200为多个，多个模具头200适用于分别对碳纤维复合材料的两侧进行压紧。其中，至少两个模具头200设有加热装置。多个模具头200均与基座100连接，基座100驱动其中至少一个模具头200对碳纤维复合材料进行挤压成型。

本申请适用于将平板碳纤维复合材料加工成帽型长桁壁板。通过设置基座100，实行实现对模具头200的安装的以及驱动。通过设置两个以上的模具头200，使多个模具头200排布在待成型的平板碳纤维复合材料的相对两侧，通过在至少两个模具头200上设置加热装置，在多个模具头200对碳纤维复合材料进行夹紧的同时对其进行加热，使碳纤维复合材料软化。经过加热软化的碳纤维复合材料被至少一个模具头200推动挤压发生形变，进而形成帽型长桁结构。相较于传统的模具加热压机的加工方式，本申请直接通过模具头200对碳纤维复合材料进行加热再对其进行挤压成型，操作较为简单，有效的提高了工作效率。

在一种可能的实现方式中，多个模具包括第一模具头210、第二模具头220、第三模具头230、第四模具头240、第五模具头250和第六模具头260。第一模具头210、第二模具头220、第三模具头230、第四模具头240、第五模具头250和第六模具头260均为条形结构。第一模具头210、第二模具头220和第三模具头230依次侧面相邻设置，第四模具头240、第五模具头250和第六模具头260依次侧面相邻设置，第一模具头210与第四模具头240侧面相对设置，第二模具头220与第五模具头250侧面相对设置，第三模具头230与第六模具头260侧面相对设置。第一模具头210、第二模具头220和第三模具头230均与基座100连接，基座100用于分别驱动第一模具头210朝向第四模具头240移动，驱动第二模具头220朝向第五模具头250移动对碳纤维复合材料进行挤压成型，驱动第三模具头230朝向第六模具头260移动。第四模具头240的朝向第五目模具头200一侧，和第六模具头260的朝向第五目模具头200一侧均与第三模具头230相匹配。第五模具头250可滑动设置在基座100上，滑动方向朝向第二模具头220。第四模具头240和第六模具头260分别和可滑动设置在基座100上，第四模具头240和第六模具可相互远离或靠近滑动，第四模具头240和第六模具头260均设有加热装置。

参阅图1，使用时，将平板碳纤维复合材料放置在各模具头200之间，使第一模具头210、第二模具头220和第三模具头230位于平板碳纤维复合材料的同一侧，第四模具头240、第五模具头250和第六模具头260位于平板碳纤维复合材料的另一侧，第一模具头210和第四模具头240相对夹紧平板碳纤维复合材料，第二模具头220和第五模具头250相对夹紧平板碳纤维复合材料，第三模具头230和第六模具头260相对夹紧平板碳纤维复合材料，启动加热装置，对碳纤维复合材料进行加热使其软化便于成型。然后驱动第二模具头220朝向第五模具头250移动，第五模具头250受理向下移动，第一模具头210和第三名模具头200受第二模具头220挤压分别朝向两侧移动，第四模具头240和第六模具头260受第二模具头220挤压分别朝向两侧移动，直至各模具头200运动到图2中位置，各模具头200在运动过程中，始终保持对碳纤维复合材料施加压力，使条形的第二模具头220挤压碳纤维复合材料形成帽型长桁结构，在关闭加热装置，使碳纤维复合材料冷却定型。

此处，需要进行说明的是，参阅图4，基座100的左视图呈C型结构，使中部形成安装腔体，安装腔体用于安装第一模具头210、第二模具头220、第三模具头230、第四模具头240、第五模具头250和第六模具头260，使体长方向朝向相同的各模具头200侧壁可与基座100连接，便于基座100分别对其进行驱动或固定。

在一种可能的实现方式中，还包括安装部110。安装部110位于第二模具头220的背离第五模具头250一侧，安装部110与基座100连接，安装部110为两个，第一模具头210和第三模具头230分别可滑动设置在两个安装部110上，第一模具头210和第三模具可相互远离或靠近滑动，基座100分别驱动两个安装部110朝向第四模具头240和第六模具头260移动。通过设置两个安装部110，使第一模具头210和第三模具头230实现可分别朝向第四模具头240和第六模具头260进行压紧，且可在第二模具头220向下挤压时，使第一模具头210和第三模具头230分别朝向相反方向滑动。

在一种可能的实现方式中，还包括支撑部120。支撑部120位于第五模具头250的背离第二模具头220一侧，支撑部120可滑动设置在基座100上，基座100为两个，第四模具头240和第六模具头260分别设置在两个支撑部120上。通过设置两个支撑部120，使第四模具头240和第六模具头260在收到第二模具头220的加压时，可分别朝向相反方向滑动。

在一种可能的实现方式中，第二模具头220的横截面为梯形，第二模具头220的梯形横截面上底一侧朝向第五模具头250。第二模具头220的横截面与帽型长桁壁板的帽型结构相匹配，整体结构较为简单，有效的降低了生产成本。

在一种可能的实现方式中，第一模具头210的朝向第二模具头220一侧，和第三模具头230的朝向第二模具头220一侧均与第二模具头220的梯形横截面两个腰相匹配，整体结构较为简单，有效的降低了生产成本。

在一种可能的实现方式中，基座100设有第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。第一驱动装置的驱动端与设有第一模具头210的安装部110连接，第二驱动装置的驱动端与第二模具头220连接，第三驱动装置的驱动端与设有第三模具头230的安装部110连接，实现驱动第一模具头210、第二模具头220和第三模具头230进行下压。

此处，需要继续说明的是，第一驱动装置和第三驱动装置均为六个，六个第一驱动装置沿第一模具头210的体长方向直线排布，六个第三驱动装置沿第三模具头230的体长方向直线排布，使安装部110在被驱动的过程中受力均匀。

进一步的，第二模具头220采用6套蜗轮蜗杆同步升降，蜗轮蜗杆输入端齿轮分别与同步轴齿轮吻合，第二驱动装置驱动同步轴旋转，达到同步轴的力可平均分配输出给蜗轮蜗杆输入端齿轮，使第二模具头220在下压过程中受力均匀，此处采用本领域常用技术手段即可实现。

此处，需要进行说明的是，基座100还设有推动气缸300，推动气缸300为多个，多个推动气缸300分别设置在两个安装部110上和两个支撑部120的相背离两侧，用于对分别设置在两个安装部110上的第一模具头210和第三模具头230朝向相互靠近方向推进，以及分别对两个支撑部120朝向相互靠近方向推进。进一步的，每个安装部110和每个支撑部120均对应设有七个推动气缸300，实现在推动过程中受力均匀。

本申请的加工流程如下：参阅图1，将毛坯材料放置在各模具头200之间。第一模具头210与第四模具头240压紧，压紧力0～0.3MPa可调。第二模具头220与第五模具头250压紧，压紧力0～0.3MPa可调。第三模具头230与第六模具头260压紧，压紧力0～0.3MPa可调。启动加热装置加热至某温度(30～100℃可调)，并保持一段时间(1～30分钟可调)。第二模具头220向下移动(速率0.02mm/s～0.2mm/s可调)，第二模具头220的移动同时推动第五模具头250向下移动，移动过程中需要保证第二模具头220和第五模具头250保持一定的压力(0～0.3MPa可调)。第二模具头220的移动同时推动第四模具头240向左移动、第六模具头260向右移动，移动过程中需要保证第二模具头220与第四模具头240、第六模具头260保持一定的压力(0～0.1MPa可调)。当第二模具头220达到移动终点时，即图2位置，第二模具头220与第四模具头240、第六模具头260的压力为(0～0.3MPa可调)，此过程结束或达到稳定状态时需要保证与产品贴合的第二模具头220的形面精度±0.15/m。停止加热并降温制件至(16℃～常温)。第二模具头220与第四模具头240、第六模具头260之间的压力为0，并固定。第二模具头220、第四模具头240和第六模具头260上移。取出完成成型材料。

在一种可能的实现方式中，如图5所示，还包括连接部400。连接部400为多个，第一模具头210、第二模具头220、第三模具头230、第四模具头240、第五模具头250和第六模具头260均通过连接部400与基座100可拆卸连接。通过设置连接部400，使各模具头200实现可拆卸连接在基座100上，便于对模具头200进行更换。

在一种可能的实现方式中，连接部400的一侧面设有燕尾槽。第一模具头210、第二模具头220、第三模具头230、第四模具头240、第五模具头250和第六模具头260均设有与燕尾槽相匹配的滑块。整体结构较为简单，有效的降低了生产成本。

在一种可能的实现方式中，连接部400还设有燕尾槽滑块410和夹紧气缸420。燕尾槽滑块410嵌入在连接部400的设有燕尾槽一侧面，燕尾槽贯穿连接部400和燕尾槽滑块410设置。夹紧气缸420设置在连接部400的背离燕尾槽滑块410一侧，夹紧气缸420的驱动端与燕尾槽滑块410连接，夹紧气缸420用于驱动燕尾槽滑块410远离连接部400移动。当滑块滑进燕尾槽后，夹紧气缸420驱动燕尾槽滑块410对滑块进行夹紧，实现连接部400与模具头200的固定。

在一种可能的实现方式中，燕尾槽滑块410还设有滚动轴承411。滚动轴承411为两个，两个滚动轴承411分别位于燕尾槽开口处的相对两侧。通过设置滚动轴承411，使更换模具头200时模具头200可在滚动轴承411上滑动，便于进行安装。

此处，需要进行说明的是，第一模具头210、第二模具头220、第三模具头230、第四模具头240、第五模具头250、第六模具头260均通过七个连接部400与基座100连接，七个连接部400排布在所对应的模具头200体长方向上。

进一步的，第四模具头240和第六模具头260分别通过七个连接部400设置在所对应的支撑部120上。

此处，需要进行说明的是，还包括安装板，安装板为四个，每个安装板均设有七个连接部400，第一模具头210、第二模具头220、第三模具头230和第五模具头250分别通过连接部400设置在所对应的安装板上。第一模具头210通过所对应的安装板可滑动设置在所对应的安装部110上，第三模具头230通过所对应的安装板可滑动设置在所对应的安装部110上，第二模具头220通过所对应的安装板与第二驱动装置连接，第五模具头250通过所对应的安装板与气缸连接，气缸用于驱动第五模具头250对第二模具头220施加压力。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种长桁壁板成型装置，其特征在于，包括：

模具头和基座；

所述模具头为多个，多个所述模具头适用于分别对碳纤维复合材料的两侧进行压紧；

其中，至少两个所述模具头设有加热装置；

多个所述模具头均与所述基座连接，所述基座驱动其中至少一个所述模具头对所述碳纤维复合材料进行挤压成型。

2.根据权利要求1所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，多个所述模具包括第一模具头、第二模具头、第三模具头、第四模具头、第五模具头和第六模具头；

所述第一模具头、所述第二模具头、所述第三模具头、所述第四模具头、所述第五模具头和所述第六模具头均为条形结构；

所述第一模具头、所述第二模具头和所述第三模具头依次侧面相邻设置，所述第四模具头、所述第五模具头和所述第六模具头依次侧面相邻设置，所述第一模具头与所述第四模具头侧面相对设置，所述第二模具头与所述第五模具头侧面相对设置，所述第三模具头与所述第六模具头侧面相对设置；

所述第一模具头、所述第二模具头和所述第三模具头均与所述基座连接，所述基座用于分别驱动所述第一模具头朝向所述第四模具头移动，驱动所述第二模具头朝向所述第五模具头移动对所述碳纤维复合材料进行挤压成型，驱动所述第三模具头朝向所述第六模具头移动；

所述第四模具头的朝向所述第五目模具头一侧，和所述第六模具头的朝向所述第五模具头一侧均与所述第三模具头相匹配；

所述第五模具头可滑动设置在所述基座上，滑动方向朝向所述第二模具头；

所述第四模具头和所述第六模具头分别和可滑动设置在所述基座上，所述第四模具头和所述第六模具可相互远离或靠近滑动，所述第四模具头和所述第六模具头均设有所述加热装置。

3.根据权利要求2所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，还包括安装部；

所述安装部位于所述第二模具头的背离所述第五模具头一侧，所述安装部与所述基座连接，所述安装部为两个，所述第一模具头和所述第三模具头分别可滑动设置在两个所述安装部上，所述第一模具头和所述第三模具可相互远离或靠近滑动，所述基座分别驱动两个所述安装部朝向所述第四模具头和所述第六模具头移动。

4.根据权利要求3所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，还包括支撑部；

所述支撑部位于所述第五模具头的背离所述第二模具头一侧，所述支撑部可滑动设置在所述基座上，所述基座为两个，所述第四模具头和所述第六模具头分别设置在两个所述支撑部上。

5.根据权利要求2所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，所述第二模具头的横截面为梯形，所述第二模具头的梯形横截面上底一侧朝向所述第五模具头；

所述第一模具头的朝向所述第二模具头一侧，和所述第三模具头的朝向所述第二模具头一侧均与所述第二模具头的梯形横截面两个腰相匹配。

6.根据权利要求3所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，所述基座设有第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置；

所述第一驱动装置的驱动端与设有所述第一模具头的所述安装部连接，所述第二驱动装置的驱动端与所述第二模具头连接，所述第三驱动装置的驱动端与设有所述第三模具头的所述安装部连接。

7.根据权利要求2至6任一所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，还包括连接部；

所述连接部为多个，所述第一模具头、所述第二模具头、所述第三模具头、所述第四模具头、所述第五模具头和所述第六模具头均通过所述连接部与所述基座可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，所述连接部的一侧面设有燕尾槽；

所述第一模具头、所述第二模具头、所述第三模具头、所述第四模具头、所述第五模具头和所述第六模具头均设有与所述燕尾槽相匹配的滑块。

9.根据权利要求8所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，所述连接部还设有燕尾槽滑块和夹紧气缸；

所述燕尾槽滑块嵌入在所述连接部的设有所述燕尾槽一侧面，所述燕尾槽贯穿所述连接部和所述燕尾槽滑块设置；

所述夹紧气缸设置在所述连接部的背离所述燕尾槽滑块一侧，所述夹紧气缸的驱动端与所述燕尾槽滑块连接，所述夹紧气缸用于驱动所述燕尾槽滑块远离所述连接部移动。

10.根据权利要求9所述的长桁壁板成型装置，其特征在于，所述燕尾槽滑块还设有滚动轴承；

所述滚动轴承为两个，两个所述滚动轴承分别位于所述燕尾槽开口处的相对两侧。

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