CN219405517U - 一种复合材料热隔膜成型工装 - Google Patents

Abstract

一种复合材料热隔膜成型工装，属于航空复合材料成型领域。所述工装包括芯模组件、芯模平台、支撑框架及两个加压盖板，芯模组件由芯模及多个定位块组成，芯模由左半模和右半模组成；芯模平台坐落在支撑框架上，左半模和右半模左右并列设置在芯模平台上，左半模与芯模平台可拆卸固定连接，左半模和右半模之间的下部设置有多个定位块，多个定位块与左半模定位并可拆卸固定连接，右半模通过多个定位块定位；芯模通过芯模平台的多个锁紧块锁紧定位，两个加压盖板分别放置在左半模和右半模上，两个加压盖板与左半模和右半模可拆卸紧固连接。利用本发明的工装成型的复合材料零件外表面精度高，尤其适用于复合材料垂尾热隔膜成型零件的成型。

Description

一种复合材料热隔膜成型工装

技术领域

本实用新型属于航空复合材料成型领域，具体涉及一种复合材料热隔膜成型工装。

背景技术

碳纤维复合材料，由于其比强度及比模量大、重量轻、耐腐蚀、抗疲劳，可设计性强等特点，在飞机上得到越来越广泛的应用。复合材料在飞机上的应用部位，已由非承力件及次承力件逐步发展到主承力部件，并向大型化、复杂化、整体化方向发展。先进复合材料的用量已成为体现飞机先进性的重要指标。

复合材料件通常采用真空袋法成型，复合材料垂尾热隔膜成型零件(包括复合材料长桁、壁板等)成型，由于外表面粗糙度要求较高，真空袋法直接成型满足不了外表面粗糙度要求，故而需要寻求其它成型方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决背景技术中存在的问题，提供一种复合材料热隔膜成型工装。利用本实用新型的工装可以成型外表面精度要求高的复合材料成型零件，尤其适用于复合材料垂尾热隔膜成型零件的成型。

实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种复合材料热隔膜成型工装，包括芯模组件、芯模平台、支撑框架及两个加压盖板，芯模组件由芯模及多个定位块组成，芯模由左半模和右半模组成；芯模平台坐落在支撑框架上，左半模和右半模左右并列设置在芯模平台上，左半模与芯模平台可拆卸固定连接，左半模和右半模之间的下部设置有多个定位块，多个定位块与左半模定位并可拆卸固定连接，右半模通过多个定位块定位；芯模通过芯模平台的多个锁紧块锁紧定位，两个加压盖板分别放置在左半模和右半模上，两个加压盖板与左半模和右半模可拆卸紧固连接。

进一步的是，左半模和右半模上端面前后两端分别对应固定有两个料片定位块。

进一步的是，右半模上与多个定位块相对应位置设有多个定位槽，每个定位块匹配设置在相对应的定位槽内。

进一步的是，芯模平台包括芯模支撑平台、多个挡块、多个锁紧块、多个定位销一、多个定位销二及多个吊环一；芯模支撑平台固定在支撑框架上，芯模支撑平台上端面的左侧沿长度方向固定有多个定位销一，芯模支撑平台上端面的右侧沿长度方向固定有多个定位销二，多个锁紧块上均设有长孔，多个锁紧块滑动设置在芯模支撑平台上端面，且每个锁紧块的长孔间隙套装在相对应的定位销二上，右半模外侧面底部沿长度方向固定有多个L形锁紧槽，右半模锁紧定位时，锁紧块匹配设置在L形锁紧槽内；芯模支撑平台上端面的右侧沿长度方向固定有多个挡块，芯模支撑平台上端面的左右两侧分别沿长度方向等间距对应固定有多个吊环一。

进一步的是，支撑框架包括钢性顶板、多根方钢钢管以及四个导向块；多根方钢钢管横纵布置并焊接成长方形架体，长方形架体分上下两层，钢性顶板铺设在长方形架体的上层上，钢性顶板与长方形架体焊接，长方形架体上端四角处分别固定有导向块，支撑框架左右两侧面分别沿长度方向等间距对应固定有多个吊环二。

进一步的是，左半模和右半模内壁上均固定有加强筋。

进一步的是，两个加压盖板均由盖板、弹簧及螺钉组成；盖板上设有多个沉头孔，左半模和右半模与多个沉头孔相对应位置均设有螺纹孔，每个沉头孔内穿入套装有弹簧的螺钉，螺钉与对应的螺纹孔螺纹紧固连接。

进一步的是，所述复合材料热隔膜成型工装还包括两个钻模；两个钻模与左半模两端内侧壁定位并可拆卸固定连接。

进一步的是，所述复合材料热隔膜成型工装还包括储物盒；储物盒固定放置在长方形架体的下层上，储物盒分隔有多个储物室。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用殷钢(INVAR36)制作芯模，在材料的选取上保证了复合材料与工装材料的相同热膨胀比，更易于零件成型。

2、采用芯模多段式定位(即多个定位块等间距设置进行定位)，解决了大尺寸工装(长度为10-30米)定位不精准问题，提高了零件成型质量。

3、芯模底部固定有无油线性滑块，解决了大尺寸工装及零件移动费力、费时、移动难度大等问题，更便于工作人员的操作。

4、采用支撑框架与芯模支撑平台采用分体式结构，增加了各自的整体强度，节约了制造成本。

5、加压盖板连接部分采用螺钉加弹簧设计，使其具有足够的压紧力，有利于零件的成型。

6、储物盒一物一位设计，能够直观的看见可拆卸件的数量，便于清点，防止丢失，便于工作人员的操作。

综上，利用本实用新型的工装成型的复合材料成型零件外表面精度可以达到±0.1mm，尤其适用于复合材料垂尾热隔膜成型零件的成型。

附图说明

图1是本实用新型的一种复合材料热隔膜成型工装整体结构轴测图；

图2是本实用新型的一种复合材料热隔膜成型工装主视图；

图3是图2俯视图；

图4是图2左视图；

图5是芯模组件局部放大图；

图6是左半模与右半模定位位置的局部放大图；

图7芯模平台整体结构轴测图；

图8是图7中挡块、锁紧块及定位销二的局部放大图；

图9是支撑框架轴测图，钢板未表示；

图10是图9中导向块与方钢钢管固定连接的局部放大图；

图11是加压盖板轴测图；

图12是钻模轴测图；

图13是储物盒轴测图。

上述附图涉及的部件名称及附图标记如下：

芯模组件1、芯模平台2、支撑框架3、加压盖板4、钻模5、储物盒6、左半模7、右半模8、定位块9、钢性顶板10、挡块11、锁紧块12、盖板13、芯模支撑平台14、定位销一15、定位销二16、吊环一17、方钢钢管18、导向块19、吊环二20、弹簧21、料片定位块22、L形锁紧槽23。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

具体实施方式一：如图1-图13所示，本实施方式披露了一种复合材料热隔膜成型工装，包括芯模组件1(殷钢INVAR36)、芯模平台2(殷钢INVAR36)、支撑框架3(Q235-A.F)及两个加压盖板4(6061-T651)，芯模组件1由芯模及多个定位块9组成，芯模由左半模7和右半模8组成；芯模平台2坐落在支撑框架3上，左半模7和右半模8左右并列设置在芯模平台2上，左半模7(通过螺钉)与芯模平台2可拆卸固定连接，左半模7和右半模8之间的下部设置有多个定位块9，多个定位块9与左半模7(通过销钉)定位并(通过螺钉)可拆卸固定连接，右半模8通过多个定位块9定位(起到左半模7与右半模8相互定位的作用)；芯模通过芯模平台2的多个锁紧块12锁紧定位(锁紧块12用于锁紧芯模，防止芯模在热隔膜成型过程中移动)，两个加压盖板4分别放置在左半模7和右半模8上，两个加压盖板4与左半模7和右半模8可拆卸紧固连接。

进一步的是，如图1、图6所示，右半模8上与多个定位块9相对应位置设有多个定位槽，每个定位块9匹配设置在相对应的定位槽内(优选的是，多个定位块9沿左半模7和右半模8长度方向等间距设置，间距为2M，用以保证左半模7与右半模8相对位置定位准确)。

进一步的是，如图5所示，左半模7和右半模8上端面前后两端分别对应固定有两个料片定位块22(用于定位层合板位置，让层合板的丢层位置与左半模7和右半模8相互吻合，保证层合板相对位置不会串动。右半模8底部固定有无油线性滑块，保证在合模时以及脱膜过程中，右半模8移动光顺)。

进一步的是，如图1、图7、图8所示，芯模平台2包括芯模支撑平台14(芯模支撑平台14横截面为梯形，芯模支撑平台14由钢板拼焊而成，钢板横纵布置，使芯模支撑平台14具有足够的刚度)、多个挡块11、多个锁紧块12、多个定位销一15、多个定位销二16及多个吊环一17；芯模支撑平台14固定在支撑框架3上，芯模支撑平台14上端面的左侧沿长度方向固定有多个定位销一15，芯模支撑平台14上端面的右侧沿长度方向固定有多个定位销二16，多个锁紧块12上均设有长孔，多个锁紧块12滑动设置在芯模支撑平台14上端面，且每个锁紧块12的长孔间隙套装在相对应的定位销二16上(锁紧块12可在长孔范围内移动)，右半模8外侧面底部沿长度方向固定有多个L形锁紧槽23，右半模8锁紧定位时，锁紧块12匹配设置在L形锁紧槽23内；芯模支撑平台14上端面的右侧沿长度方向固定有多个挡块11(挡块11用于定位芯模组件1，锁紧块12用于锁紧芯模组件1，防止在使用过程中芯模组件1发生移动，影响复合材料零件成型)，芯模支撑平台14上端面的左右两侧分别沿长度方向等间距对应固定有多个吊环一17(多个吊环一17用于芯模平台2及芯模组件1的搬运)。

进一步的是，如图1、图9、图10所示，支撑框架3包括钢性顶板10、多根方钢钢管18以及四个导向块19；多根方钢钢管18横纵布置并焊接成长方形架体，长方形架体分上下两层，钢性顶板10铺设在长方形架体的上层上，钢性顶板10与长方形架体焊接，长方形架体上端四角处分别(通过焊接)固定有导向块19(用于导正芯模平台2，使芯模平台2能够准确的放置在支撑框架3上。长方形架体上局部固定有加强梁，保证长方形架体具有足够的强度，防止其在使用、搬运过程中出现塑性变形，对复合材料零件成型产生影响)，支撑框架3左右两侧面分别沿长度方向等间距对应固定有多个吊环二20(吊环二20用于支撑框架3的移动)。

进一步的是，如图1所示，左半模7和右半模8内壁上均固定有加强筋(以保证左半模7及右半模8具有足够的刚性，防止在使用过程中发生塑性形变，加强筋在图1中未表示)。

进一步的是，如图1、图11所示，两个加压盖板4均由盖板13、弹簧21及螺钉组成；盖板13上设有多个沉头孔，左半模7和右半模8与多个沉头孔相对应位置均设有螺纹孔，每个沉头孔内穿入套装有弹簧21的螺钉，螺钉与对应的螺纹孔螺纹紧固连接(通过螺钉和弹簧21的配合锁紧盖板13，用于热隔膜过程中对层合板上表面实施加压，保证热隔膜后复合材料零件的成型质量。盖板13采用铝板数控加工而成，盖板13用螺钉、弹簧21锁紧在芯模上，使其具有一定的压紧力，方便复合材料零件成型。盖板13分段设计，使其具有一定的钢性，保证使用过程中不发生变形)。

进一步的是，如图1、图12所示，所述复合材料热隔膜成型工装还包括两个钻模5(Q235-A.F)；两个钻模5(由钢板数控加工而成)与左半模7两端内侧壁(通过销钉)定位并(通过螺钉)可拆卸固定连接(用于零件整体成型后的零件工艺孔加工)。钻模5上的多个孔分别是定位孔和固定孔。

进一步的是，如图1、图13所示，所述复合材料热隔膜成型工装还包括储物盒6(Q235-A.F)；储物盒6(由薄钢板焊接而成)固定放置在长方形架体的下层上，储物盒6分隔有多个储物室(主要用于工装上的可拆卸零件的收纳及整理，如收纳销钉，螺钉等，防止丢失。每个储物室内放置一种配件，一物一位，能够直观的看见可拆卸零件的数量，便于清点，防止丢失)。

具体实施方式二：如图1-图13所示，本实施方式披露了一种利用具体实施方式一所述的工装实现复合材料热隔膜成型方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将工装搬运到指定位置后清洁工装，涂抹脱模剂，做工装使用前准备。准备成型复合材料零件所需的原材料以及所需的耗材，将准备好的原材料照铺层图纸的要求使用自动铺带机铺贴单片层合板，做热隔膜前的准备工作(层合板在铺贴过程中不允许出现缝隙、起层压不实等风险)；

步骤二：在芯模上放置层合板；在左半模7和右半模8未合模前，打开右半模8，并移动到指定位置后，用锁紧块12与L形锁紧槽23配合将右半模8锁紧，之后将铺贴好的层合板放置在左半模7和右半模8上，通过料片定位块22定位层合板，在定位好的层合板上放置加压盖板4，加压盖板4与左半模7和右半模8用螺钉及弹簧21压紧连接；

步骤三：对合芯模；将工装运送至热隔膜机上分别做左半模7和右半模8上的热隔膜成型(是现有技术)，热隔膜成型完成后，将左半模7和右半模8对合，通过定位块9定位，对合后检查左半模7和右半模8对合是否到位；

步骤四：真空袋密封；在对合到位的左半模7和右半模8上放置缘条上的层合板，之后放置透气毡，打真空袋将左半模7和右半模8密封，真空袋边缘与芯模平台2用密封胶条密封，抽完全真空最小0.08MPa，查看真空袋气密性，确保无漏气；

步骤五：高温成型；将工装进入热压罐成型，工装按抽真空要求做热均匀试验及气密性试验，试验合格后进行下一步高温成型，高温成型温度为135-150℃，压力为0.6MPa，保温保压120-180min，检测真空度负压读数下降不超过0.017MPa，之后，温度降到室温为止；升、降温速率为1～2℃/min；

步骤六：完成复合材料成型零件的成型；工装移出热压罐，揭去真空袋、透气毡，进行脱膜，脱模过程中需保证不会对复合材料成型零件造成损伤，将脱模后的复合材料成型零件进行边缘清理修剪。修剪完成后将复合材料成型零件送到专业的检测机构进行检测，分析检测数据对复合材料成型零件进行整体的评估。

芯模组件1，其中的左半模7和右半模8分别采用殷钢焊接而成，焊后热处理消除应力，之后经过数控加工铣出外形，再经过装配组合完成芯模组件1的制造。

芯模平台2，其中的芯模支撑平台14采用殷钢钢板焊接而成，焊后热处理消除应力，之后通过数控机床机加外形，制出螺钉孔、销钉孔，安装吊环一17，等待与芯模组件1组装。

支撑框架3，其中的长方形架体采用多根方钢钢管18焊接而成，焊后热处理消除应力，表面喷砂处理，之后喷涂耐高温漆，加工装配面，螺纹孔，安装吊环二20，将芯模平台2安装于长方形架体上。

加压盖板4，采用材料6061-T651数控机加型面，之后表面进行硫酸阳极化处理，与芯模用螺钉、弹簧21连接组合。

钻模5，采用Q235-AF钢数控机加而成，之后与芯模组合后配制销钉孔，使其能达到其准确位置。

储物盒6，采用Q235-AF薄钢板焊接而成，焊后热处理消除应力后，与长方体架体下层采用螺钉连接固定。所有工装零件都组装完成后进行调试，用于下一步复合材料成型零件成型时使用。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：包括芯模组件(1)、芯模平台(2)、支撑框架(3)及两个加压盖板(4)，芯模组件(1)由芯模及多个定位块(9)组成，芯模由左半模(7)和右半模(8)组成；芯模平台(2)坐落在支撑框架(3)上，左半模(7)和右半模(8)左右并列设置在芯模平台(2)上，左半模(7)与芯模平台(2)可拆卸固定连接，左半模(7)和右半模(8)之间的下部设置有多个定位块(9)，多个定位块(9)与左半模(7)定位并可拆卸固定连接，右半模(8)通过多个定位块(9)定位；芯模通过芯模平台(2)的多个锁紧块(12)锁紧定位，两个加压盖板(4)分别放置在左半模(7)和右半模(8)上，两个加压盖板(4)与左半模(7)和右半模(8)可拆卸紧固连接。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：左半模(7)和右半模(8)上端面前后两端分别对应固定有两个料片定位块(22)。

3.根据权利要求2所述的一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：右半模(8)上与多个定位块(9)相对应位置设有多个定位槽，每个定位块(9)匹配设置在相对应的定位槽内。

4.根据权利要求2所述的一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：芯模平台(2)包括芯模支撑平台(14)、多个挡块(11)、多个锁紧块(12)、多个定位销一(15)、多个定位销二(16)及多个吊环一(17)；芯模支撑平台(14)固定在支撑框架(3)上，芯模支撑平台(14)上端面的左侧沿长度方向固定有多个定位销一(15)，芯模支撑平台(14)上端面的右侧沿长度方向固定有多个定位销二(16)，多个锁紧块(12)上均设有长孔，多个锁紧块(12)滑动设置在芯模支撑平台(14)上端面，且每个锁紧块(12)的长孔间隙套装在相对应的定位销二(16)上，右半模(8)外侧面底部沿长度方向固定有多个L形锁紧槽(23)，右半模(8)锁紧定位时，锁紧块(12)匹配设置在L形锁紧槽(23)内；芯模支撑平台(14)上端面的右侧沿长度方向固定有多个挡块(11)，芯模支撑平台(14)上端面的左右两侧分别沿长度方向等间距对应固定有多个吊环一(17)。

5.根据权利要求2所述的一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：支撑框架(3)包括钢性顶板(10)、多根方钢钢管(18)以及四个导向块(19)；多根方钢钢管(18)横纵布置并焊接成长方形架体，长方形架体分上下两层，钢性顶板(10)铺设在长方形架体的上层上，钢性顶板(10)与长方形架体焊接，长方形架体上端四角处分别固定有导向块(19)，支撑框架(3)左右两侧面分别沿长度方向等间距对应固定有多个吊环二(20)。

6.根据权利要求2所述的一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：左半模(7)和右半模(8)内壁上均固定有加强筋。

7.根据权利要求2所述的一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：两个加压盖板(4)均由盖板(13)、弹簧(21)及螺钉组成；盖板(13)上设有多个沉头孔，左半模(7)和右半模(8)与多个沉头孔相对应位置均设有螺纹孔，每个沉头孔内穿入套装有弹簧(21)的螺钉，螺钉与对应的螺纹孔螺纹紧固连接。

8.根据权利要求2所述的一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：所述复合材料热隔膜成型工装还包括两个钻模(5)；两个钻模(5)与左半模(7)两端内侧壁定位并可拆卸固定连接。

9.根据权利要求5所述的一种复合材料热隔膜成型工装，其特征在于：所述复合材料热隔膜成型工装还包括储物盒(6)；储物盒(6)固定放置在长方形架体的下层上，储物盒(6)分隔有多个储物室。