RU2723879C1 - Equipment for moulding large-size articles from composite material - Google Patents

Equipment for moulding large-size articles from composite material Download PDF

Info

Publication number
RU2723879C1
RU2723879C1 RU2019126957A RU2019126957A RU2723879C1 RU 2723879 C1 RU2723879 C1 RU 2723879C1 RU 2019126957 A RU2019126957 A RU 2019126957A RU 2019126957 A RU2019126957 A RU 2019126957A RU 2723879 C1 RU2723879 C1 RU 2723879C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
segments
composite material
product
equipment
elements
Prior art date
Application number
RU2019126957A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Григорьевич Свиридов
Сергей Юрьевич Шачнев
Валерий Николаевич Семкин
Виталий Геннадьевич Полонский
Андрей Игоревич Ирошников
Любовь Николаевна Сапрыкина
Николай Викторович СТЕПАНОВ
Геннадий Тимофеевич Безруков
Людмила Николаевна Васина
Вячеслав Александрович Стриканов
Original Assignee
Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» filed Critical Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина»
Priority to RU2019126957A priority Critical patent/RU2723879C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723879C1 publication Critical patent/RU2723879C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/40—Applying molten plastics, e.g. hot melt
    • B29C65/42—Applying molten plastics, e.g. hot melt between pre-assembled parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: invention relates to aircraft and aerospace engineering, namely, to accessories for production of large-size structural parts from polymer composite materials for spacecraft compartments, and can be used in production of closed shell-type structures. Equipment for moulding large-size articles from composite material consists of first and second elements, wherein the second element is put on the first with the inner surface of the second element adjoining part of the outer surface of the first element with formation of the forming surface for the article by the outer surface of the second element and not closed with the part of the outer surface of the first element. Second element is collapsible and consists of at least two segments with process gaps between them with possibility of their removal inside the tooling. Segments can be tightened together, and elements are made of material with thermal coefficient of linear expansion, close to material of moulded article.EFFECT: technical result is reduction of labour intensity of device manufacturing and improvement of its manufacturability during operation.1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной и аэрокосмической технике, а именно к оснасткам для изготовления крупногабаритных корпусных деталей из полимерных композиционных материалов для отсеков космических кораблей, и может быть использовано при изготовлении замкнутых конструкций оболочечного типа.The invention relates to aeronautical and aerospace engineering, and in particular to equipment for the manufacture of large-sized hull parts from polymer composite materials for spacecraft compartments, and can be used in the manufacture of enclosed shell-type structures.

Известна оснастка в сборе, выполненная с возможностью размещения одного или более слоёв композиционного материала для формования изделия. Оснастка в сборе может включать опору, имеющую внешнюю формующую стенку, окружающую осевое отверстие, и верхнее кольцо, закреплённое на опоре с возможностью съёма (заявка на патент США US 2016/0193782 A1, опубликованная 07.07.2016). Верхнее кольцо может отделяться от опоры после того, как слои композиционного материала будут выложены вокруг внешней формующей стенки опоры и, по крайней мере, части верхнего кольца. Изделие отделяется от опоры после того, как с неё будет снято верхнее кольцо.Known snap assembly made with the possibility of placing one or more layers of composite material for molding products. The assembly assembly may include a support having an external forming wall surrounding the axial bore, and an upper ring fixed to the support with a removable support (U.S. Patent Application US 2016/0193782 A1, published July 7, 2016). The upper ring can be separated from the support after the layers of the composite material are laid around the outer forming wall of the support and at least part of the upper ring. The product is separated from the support after the upper ring is removed from it.

Недостатком данной оснастки являются большая трудоемкость при изготовлении дополнительных приспособлений для извлечения верхнего кольца, в особенности в тех случаях, когда часть верхнего кольца, на которой выложен композиционный материал, сопоставима с внешней формующей поверхностью опоры.The disadvantage of this equipment is the great complexity in the manufacture of additional devices for extracting the upper ring, especially in cases where the part of the upper ring on which the composite material is laid is comparable with the external forming surface of the support.

Известно также составное устройство для вакуумного формования деталей из композиционных материалов (патент USRE46,321 E, опубликованный 28.02.2017 - прототип), включающее в себя первый внутренний элемент и второй наружный элемент, установленный на первый по оси. При этом на каком либо участке первого элемента второй элемент не перекрывает его поверхности. На первый и второй элементы может быть выложена как минимум часть заготовки изделия из композиционного материала. После формования изделия второй элемент может быть извлечен с первого элемента вдоль оси.Also known is a composite device for the vacuum molding of parts made of composite materials (USRE46,321 E patent published 02/28/2017 - prototype), which includes a first inner element and a second outer element mounted on the first axis. Moreover, in any part of the first element, the second element does not overlap its surface. On the first and second elements, at least a part of the product blank from composite material can be laid out. After forming the product, the second element can be removed from the first element along the axis.

Недостатком данного устройства являются большая трудоемкость в изготовлении дополнительных приспособлений для извлечения по оси второго элемента, в особенности на устройствах, предназначенных для изготовления крупногабаритных деталей, когда площади поверхности внутреннего и наружного (не перекрываемой вторым элементом)элементов, используемые для выкладки композиционного материала сопоставимы. Кроме того устройство является нетехнологичным в эксплуатации, поскольку съем наружного элемента, расположенного между внутренним элементом и отформованным изделием, требует больших усилий.The disadvantage of this device is the great complexity in the manufacture of additional devices for extraction along the axis of the second element, in particular on devices designed for the manufacture of large parts, when the surface areas of the internal and external (not covered by the second element) elements used for laying out the composite material are comparable. In addition, the device is low-tech in operation, since the removal of the outer element located between the inner element and the molded product requires a lot of effort.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления устройства и повышения его технологичности при эксплуатации, реализация которой обеспечивается следующим образом. The objective of the invention is to reduce the complexity of manufacturing the device and increase its manufacturability during operation, the implementation of which is ensured as follows.

1. Оснастка для формования крупногабаритных изделий из композиционного материала, состоящая из первого и второго элементов, при этом второй элемент надет на первый с прилеганием внутренней поверхности второго элемента к части внешней поверхности первого с образованием формующей поверхности для изделия внешней поверхностью второго элемента и не закрытой частью внешней поверхности первого элемента, отличающаяся тем, что второй элемент выполнен сборно-разборным и состоит из не менее, чем двух сегментов с технологическими зазорами между ними с возможностью их съема внутрь оснастки.1. Tooling for molding large-sized articles made of composite material, consisting of the first and second elements, while the second element is worn on the first with the inner surface of the second element resting on a part of the outer surface of the first to form a forming surface for the product with the outer surface of the second element and not closed part the outer surface of the first element, characterized in that the second element is collapsible and consists of no less than two segments with technological gaps between them with the possibility of removal inside the equipment.

2. Оснастка для формования крупногабаритных изделий из композиционного материала по п.1, отличающаяся тем, что сегменты могут быть стянуты между собой.2. Equipment for forming large-sized products from composite material according to claim 1, characterized in that the segments can be pulled together.

3. Оснастка для формования крупногабаритных изделий из композиционного материала по п.,п.1,2, отличающаяся тем, что элементы выполнены из материала с термическим коэффициентом линейного расширения близким с материалом формуемого изделия.3. Tooling for forming large-sized products from composite material according to claim 1, 2, 2, characterized in that the elements are made of a material with a thermal coefficient of linear expansion similar to the material of the molded product.

Конструктивное выполнение второго элемента сборно-разборным из сегментов с технологическими зазорами между ними с возможностью их съема внутрь оснастки, что позволяет извлекать сегменты поочередно внутрь изделия и снижает усилия при съеме детали (совместно со вторым элементом) с первого элемента, что снижает требования к дополнительным приспособлениям для извлечения детали с оснастки и уменьшает трудоемкость ее изготовления. При этом количество сегментов должно быть не менее двух для возможности разборки и извлечения второго элемента к оси оснастки по частям. Количество сегментов определяется габаритами изделия и их весовыми характеристиками, чтобы их можно было извлечь без использования специальных приспособлений.Constructive execution of the second element collapsible from segments with technological gaps between them with the possibility of their removal inside the snap, which allows you to extract the segments one by one inside the product and reduces the effort when removing the part (together with the second element) from the first element, which reduces the requirements for additional devices to extract parts from a snap and reduces the complexity of its manufacture. At the same time, the number of segments must be at least two in order to be able to disassemble and remove the second element to the equipment axis in parts. The number of segments is determined by the dimensions of the product and their weight characteristics, so that they can be removed without the use of special devices.

Стягивание сегментов между собой, в особенности когда их более двух, позволяет плотно прижать сегменты к первому элементу и исключает воздействие монтажных перемещений второго элемента в процессе формования на качество изделия, улучшая технологичность изготовления детали.The segments are pulled together, especially when there are more than two of them, which allows the segments to be pressed tightly against the first element and eliminates the effect of mounting movements of the second element during molding on the product quality, improving the manufacturability of the part.

Выполнение элементов из материала с термическим коэффициентом линейного расширения близким с материалом изделия позволяет в особенности на крупногабаритных оснастках (диаметром более 2 м) обеспечить заданную геометрию изделия без упреждений, вызванных разным поведением материалов изделия и оснастки при формовании, снижая трудоемкость изготовления оснастки.The execution of elements from a material with a thermal coefficient of linear expansion close to the material of the product allows, in particular, on large tooling (with a diameter of more than 2 m) to provide the desired geometry of the product without lead due to different behavior of the material of the product and tooling during molding, reducing the complexity of manufacturing tooling.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен продольный разрез оснастки с выложенным на ней изделием из полимерного композиционного материала.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a snap with a product made of a polymer composite material laid out on it.

На фиг. 2 представлен вид оснастки сверху с изображением расположения двух сегментов.In FIG. 2 shows a top view of a snap showing the location of two segments.

На фиг. 3 представлен вид оснастки сверху с изображением расположения четырех сегментов.In FIG. 3 is a top view of the snap-in showing the location of four segments.

На фиг. 4 представлен выносной элемент Б, на котором приведены технологические зазоры между сегментами;In FIG. 4 presents a remote element B, which shows the technological gaps between the segments;

На фиг. 5 показан выносной элемент А с приспособлениями для стяжки сегментов.In FIG. 5 shows the extension element A with devices for tightening the segments.

На фиг. 6 изображен разрез отформованной детали, снятой с первого элемента вместе со вторым элементом.In FIG. 6 is a sectional view of a molded part taken from a first member together with a second member.

Оснастка для формования крупногабаритных изделий из композиционного материала, состоящая из первого 1 и второго 2 элементов, при этом второй элемент 2 надет на первый 1 с прилеганием внутренней поверхности второго элемента к части внешней поверхности первого, с образованием формующей поверхности для крупногабаритного изделия 3, состоящей из наружной поверхности второго элемента 2 и части не закрытой вторым элементом наружной поверхности первого элемента 1, по которой осуществляется герметизация пакета при формовании. Для облегчения съема детали с оснастки, второй элемент 2 состоит из не менее чем двух сегментов 4, которые после снятия второго элемента 2 совместно с отформованным крупногабаритным изделием 3 с первого элемента 1, извлекаются поочередно внутрь изделия 3.Tooling for forming large-sized items made of composite material, consisting of the first 1 and second 2 elements, while the second element 2 is worn on the first 1 with the inner surface of the second element resting on a part of the outer surface of the first, with the formation of a forming surface for a large-sized product 3, consisting of the outer surface of the second element 2 and the part not covered by the second element of the outer surface of the first element 1, along which the package is sealed during molding. To facilitate removal of the part from the snap, the second element 2 consists of at least two segments 4, which, after removing the second element 2, together with the molded large-sized product 3 from the first element 1, are removed alternately inside the product 3.

Для облегчения сборки сегменты 4 изготавливают с технологическими зазорами 6 между ними. Для исключения воздействия монтажных перемещений в процессе формования сегменты 4 при выполнении второго элемента 2 из, более чем двух сегментов, стягивают между собой проволокой 5, чтобы плотно прижать их к первому элементу 1. Для обеспечения заданной геометрии детали без учета разности поведения материала оснастки и крупногабаритного изделия 3,при габаритах изделия 3 более двух метров в диаметре, элементы 2 и 3 выполняют из материала с термическим коэффициентом линейного расширения близким по значению с материалом крупногабаритного изделия 3.To facilitate assembly, segments 4 are made with technological gaps 6 between them. To exclude the effects of mounting movements during molding, the segments 4 are pulled together by a wire 5 when the second element 2 is made of more than two segments, so that they are pressed firmly against the first element 1. To ensure the given geometry of the part without taking into account the difference in the behavior of the tool material and large products 3, with the dimensions of the product 3 more than two meters in diameter, the elements 2 and 3 are made of a material with a thermal coefficient of linear expansion similar in value to the material of a large-sized product 3.

Пример. Оснастка была изготовлена для формования корпусной оболочки из углепластика для отсека космического аппарата и состояла из первого элемента, выполненного из углеродной ткани, пропитанной эпоксидным связующим, с доведением после формования наружной поверхности элемента до заданного контура с помощью механической обработки (диаметр цилиндрической части отсека более 4 метров, высота отсека более 2,5 метров) и шести сегментов второго элемента (разделение второго элемента на шесть сегментов обусловлено исходя из веса каждого сегмента не более 60 кг)обработанных по наружной и внутренней поверхностям до теоретического контура с обеспечением прилегания внутренней поверхности сегментов к наружной поверхности первого элемента. Сегменты поочередно устанавливались на первый элемент с образованием замкнутого контура второго элемента и технологических зазоров между сегментами. С целью более плотного прилегания сегментов к первому элементу, сегменты стягивались между собой стальной проволокой в трех местах. После формования изделие извлекали вдоль оси оснастки с первого элемента вместе с сегментами, затем поочередно извлекали сегменты внутрь изделия (к оси оснастки).Example. The tooling was made to form a carbon fiber shell for the spacecraft compartment and consisted of the first element made of carbon cloth impregnated with an epoxy binder, after which the outer surface of the element was brought to a predetermined contour using mechanical processing (the diameter of the cylindrical part of the compartment was more than 4 meters , compartment height more than 2.5 meters) and six segments of the second element (the separation of the second element into six segments is determined based on the weight of each segment of not more than 60 kg) processed along the outer and inner surfaces to a theoretical contour, ensuring the fit of the inner surface of the segments to the outer surface the first element. The segments were alternately mounted on the first element with the formation of a closed loop of the second element and technological gaps between the segments. In order to more tightly fit the segments to the first element, the segments were pulled together by steel wire in three places. After molding, the product was removed along the axis of the snap from the first element along with the segments, then the segments were alternately removed inside the product (to the axis of the snap).

Конструктивное решение оснастки для формования крупногабаритных изделий из композиционного материала позволяет снизить трудоемкость изготовления и обеспечить повышение ее технологичности при эксплуатации за счет снижения усилий при съеме отформованной детали с оснастки и отсутствия дополнительных приспособлений для обеспечения извлечения.The constructive solution of the tooling for forming large-sized products from composite material allows to reduce the complexity of manufacturing and to increase its manufacturability during operation by reducing the effort when removing the molded part from the tooling and the absence of additional devices to ensure extraction.

Claims (1)

Оснастка для формования крупногабаритных изделий из композиционного материала, состоящая из первого и второго элементов, при этом второй элемент надет на первый с прилеганием внутренней поверхности второго элемента к части внешней поверхности первого с образованием формующей поверхности для изделия внешней поверхностью второго элемента и не закрытой частью внешней поверхности первого элемента, отличающаяся тем, что второй элемент выполнен сборно-разборным и состоит из не менее чем двух сегментов с технологическими зазорами между ними с возможностью их съема внутрь оснастки, при этом сегменты стянуты между собой проволокой.Tooling for molding large-sized articles made of composite material, consisting of the first and second elements, while the second element is worn on the first with the inner surface of the second element resting on the part of the outer surface of the first to form the forming surface for the product on the outer surface of the second element and not covered by part of the outer surface the first element, characterized in that the second element is collapsible and consists of at least two segments with technological gaps between them with the possibility of removal inside the equipment, while the segments are pulled together by a wire.
RU2019126957A 2019-08-27 2019-08-27 Equipment for moulding large-size articles from composite material RU2723879C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126957A RU2723879C1 (en) 2019-08-27 2019-08-27 Equipment for moulding large-size articles from composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126957A RU2723879C1 (en) 2019-08-27 2019-08-27 Equipment for moulding large-size articles from composite material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723879C1 true RU2723879C1 (en) 2020-06-17

Family

ID=71096181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019126957A RU2723879C1 (en) 2019-08-27 2019-08-27 Equipment for moulding large-size articles from composite material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723879C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1669748A1 (en) * 1988-12-14 1991-08-15 Предприятие П/Я А-7650 Mandrel for manufacturing compound material pipe
FR2664529A1 (en) * 1990-07-12 1992-01-17 Snecma Method of manufacturing axisymmetric components exhibiting shape singularities, using filament winding
RU2319612C2 (en) * 2005-10-05 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Mandrel for manufacture of articles made out of the composite material
WO2016142441A2 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 Composite Production Technology B.V. Wrapped object, mandrel therefor and method
USRE46321E1 (en) * 2008-11-03 2017-02-28 Rohr, Inc. Multi-segment tool and method for composite formation
RU2629081C1 (en) * 2016-03-09 2017-08-24 Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" Collapsible mandrel for manufacture of large-sized shells from composite materials with profiled internal cavity

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1669748A1 (en) * 1988-12-14 1991-08-15 Предприятие П/Я А-7650 Mandrel for manufacturing compound material pipe
FR2664529A1 (en) * 1990-07-12 1992-01-17 Snecma Method of manufacturing axisymmetric components exhibiting shape singularities, using filament winding
RU2319612C2 (en) * 2005-10-05 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Mandrel for manufacture of articles made out of the composite material
USRE46321E1 (en) * 2008-11-03 2017-02-28 Rohr, Inc. Multi-segment tool and method for composite formation
WO2016142441A2 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 Composite Production Technology B.V. Wrapped object, mandrel therefor and method
RU2629081C1 (en) * 2016-03-09 2017-08-24 Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" Collapsible mandrel for manufacture of large-sized shells from composite materials with profiled internal cavity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2481950C2 (en) Flange from composite material with machinable part
CN104589663B (en) Forming method for latticed composite material bearing cylinder applicable to satellite
RU2010147320A (en) METHOD AND FORMING DEVICE FOR PRODUCING A COMPONENT OF FIBER COMPOSITE MATERIAL FOR THE AIRCRAFT AND SPACE INDUSTRY
RU2011143580A (en) METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT FROM FIBROUS COMPOSITE FOR AVIATION AND SPACE ENGINEERING
RU2723879C1 (en) Equipment for moulding large-size articles from composite material
EP3028871B1 (en) Method for making a carbon fiber wheel rim
CN109465987A (en) Molding die for satellite retroreflector composite material center fixed ring
EP3266532B1 (en) Drawing process for arc corner connecting rib of metal box casing
WO2013144881A3 (en) Light-weight metallic structure and respective production method
KR101660449B1 (en) Method for manufacturing of graphite workpiece
KR101360449B1 (en) Injection molding apparatus
RU2388595C1 (en) Moulding set to mould large-sizeceramic articles from water slips
RU2373052C1 (en) Method for production of items from composite materials
CN204894565U (en) Machine carries whole shaping structure of external combined material covering
CN211542522U (en) Core mould for processing heat radiation element
RU2011138727A (en) STACKING MACHINE AND METHOD FOR PRODUCING PRODUCTS FROM COMPOSITE MATERIAL
KR20120113353A (en) High frequency heat treatment method of ring-gear
RU2587453C1 (en) Method for production of shells with inner radial cavities
US20130340241A1 (en) Process for manufacturing a one-piece axisymmetric metallic part from composite fibrous structures
JPS582012A (en) Molded coil
GB1587314A (en) Method of forming an article from composite material
US20160257031A1 (en) Method of molding product having hollow interior region
JPS59107607A (en) Dielectric corrugated horn and its manufacture
RU2412053C1 (en) Method of producing aircraft reticular airframe floor beam from polymer composite materials
JP6673989B2 (en) Manufacturing process for carbon fiber rims