飛機用復合材料低成本簡易模具及快速制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛機用復合材料低成本簡易模具及快速制造方法。
【背景技術】
[0002]目前，模具制造行業(yè)在設計制造模具時，大多采用金屬材料整體加工制造，材料成本及加工費用較高，當模具使用壽命較低或使用次數(shù)較少時，更是造成極大的浪費。尤其在大型、精密復合材料成型模具制造方面，由于采用成本較高的Invar材料，如何在保證制件精度要求的前提下，盡可能的降低模具成本，是模具設計和制造過程中亟待解決的難題。
[0003]本發(fā)明涉及薄殼模具型面制造過程中的簡易模具設計，且以關鍵字“簡易模具”進行專利檢索時，檢索到發(fā)明專利21項、實用新型專利31項，未見與本發(fā)明所述相似專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是在復合材料精準成型過程中，為了減少模具熱變形對復合材料零件精度的影響，可以采用熱容量較小的薄殼模具型面，而型面制作過程所需的模具若采用金屬材料整體加工制造，成本較高。本發(fā)明提出一種低成本簡易模具作為一種過渡工裝，主要用來制造復材精準成型過程中的薄殼模具型面。所采用的材料為普通鋼材，并設計為筋板網(wǎng)格結構，中間注入填充物，從而避免了整體加工制造模具的成本浪費，可以有效的節(jié)省模具材料。由于薄殼模具型面在經(jīng)由本模具制造成型后仍需進行數(shù)控精加工，需要在數(shù)控機床上重新定位，因此，在成型階段，必須設計出定位基準，以便準確進行重定位，本發(fā)明采用制作工藝定位孔的方式解決此問題。
[0005]本發(fā)明的目的是一種飛機用復合材料制造薄殼模具型面時使用低成本簡易模具及快速制造方法，即采用普通鋼材經(jīng)激光切割加得到輪廓形狀，再以其作為筋板經(jīng)焊接構成網(wǎng)格狀結構，并使其上表面與所需薄殼模具型面一致，網(wǎng)格尺寸設計為200?300mm，網(wǎng)格內(nèi)部以填充物填充，并將填充好的上表面按模具型面進行刮型。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]一種飛機用復合材料低成本簡易模具，由U向筋板⑴、V向筋板⑵、底座(3)、工藝耳孔底座(4)、凸形型面(5)、支撐體(6)、開槽(7)、凸形型面⑶、支撐體(9)、開槽(10)、網(wǎng)格空槽(11)、填充物(12)、工藝耳孔座支撐體(13)、工藝定位孔(14)組成，其特征在于:主要由U向筋板(1)、V向筋板(2)、底座(3)組成一個網(wǎng)格狀的低成本簡易模具，所用材料為普通鋼材，采用同等間隔距離的網(wǎng)格，間隔尺寸為200?300mm的間隔，網(wǎng)格數(shù)量由復合材料尺寸決定，在成型模具的每個網(wǎng)格之間的網(wǎng)格空槽(11)之間注入填充物(12)，用于模具強度的提高和快速散熱，并將填充好上表面按模具型面進行刮型；所述工藝耳孔底座
(4)由工藝耳孔座支撐體(13)和工藝定位孔(14)組成，工藝定位孔(14)用于數(shù)控修正模具的重復定位，工藝耳孔底座(4)采用焊接方式剛性聯(lián)接在模具最外側的U向筋板(I)或V向筋板(2)上；所述U向筋板⑴或V向筋板(2)分別采用焊接方式與底座(3)剛性聯(lián)接；所述U向筋板(I)與V向筋板(2)均采用兩種結構，U向筋板(I)采用的兩種結構，一種是無開槽的U向筋板(1)，另一種結構是有開槽(7)的U向筋板(1)，其中，無開槽的U向筋板主要由凸形型面(5)、支撐體(6)組成，而有開槽(7)的U向筋板主要由凸形型面(5)、支撐體(6)、開槽(7)組成；V向筋板(2)采用的兩種結構，一種是無開槽的V向筋板(2)，另一種結構是有開槽(10)的V向筋板(2)，其中，無開槽的V向筋板⑵主要有凸形型面(8)、支撐體(9)組成，而有開槽(10)的V向筋板(2)主要有凸形型面(8)、支撐體(9)、開槽(10)組成；所述U向筋板⑴的凸形型面(5)和V向筋板(2)的凸形型面⑶分別與復合材料零件的相應位置結構的數(shù)學模型一致，通過激光切割成型；所述U向筋板(I)與V向筋板(2)采用焊接或插入方式的剛性聯(lián)接組成網(wǎng)格狀，無開槽的U向筋板(I)與無開槽的V向筋板⑵相配合采用焊接方式剛性聯(lián)接，有開槽⑵的U向筋板(I)與有開槽(10)的V向筋板(2)相配合采用插入方式的剛性聯(lián)接。
[0008]所述一種飛機用復合材料低成本簡易模具的快速制造方法，具體包括以下步驟:
[0009](I)選擇底座及筋板，根據(jù)所要制造的模具型面規(guī)格，選擇合適尺寸的模具底座與合適數(shù)量及平面尺寸的板材；
[0010](2)筋板切割成型，根據(jù)每一張U向筋板⑴和V向筋板(2)在整個模具中所在位置的表面形狀，利用激光切割機將U向筋板(I)和V向筋板(2)加工成精確的輪廓形狀；
[0011](3)連接簡易模具網(wǎng)格框架，采用兩種方式進行U向筋板⑴和V向筋板(2)之間聯(lián)接，任選其中一種聯(lián)接方法即可，第一種是采用完全焊接的方式，這種方式要求在筋板切割階段，按整體模具圖將某一方向排布的U向筋板(I)分成若干小塊，焊接時首先將另一方向的V向筋板(2)焊在底座上后，再逐一焊接該方向的小塊U向筋板(I)，直至形成完整的模具框架；第二種是采用相互插接的方式，這種方式連接要求在筋板切割階段，U向筋板
(I)與V向筋板⑵需在正確的位置切割出插接的開槽；
[0012](4)制作工藝定位孔，為滿足模具型面成型后，進行數(shù)控精加工時能夠快速準確的進行重新定位，在簡易模具上設計制作的2個工藝耳孔底座(4)，工藝耳孔底座(4)焊接在模具外側的2個U向筋板(I)或V向筋板⑵上；
[0013](5)注入填充物并刮型，在模具框架制作完成后，在網(wǎng)格內(nèi)部空間注入填充物
(12)，再按照模具框架整體型面，對所填充的填充物(12)進行刮型，最終獲得所需模具型面。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的立體結構示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的筋板原材料示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的U向筋板的結構組成示意圖(其中，圖3-1是本發(fā)明的無開槽的U向筋板的結構組成示意圖，圖3-2是本發(fā)明的有開槽的U向筋板的結構組成示意圖)。
[0017]圖4是本發(fā)明的V向筋板的結構組成示意圖(其中，圖4-1是本發(fā)明的無開槽的V向筋板的結構組成示意圖，圖4-2是本發(fā)明的有開槽的V向筋板的結構組成示意圖)。
[0018]圖5是本發(fā)明的網(wǎng)格結構示意圖(其中，圖5-1是本發(fā)明的焊接聯(lián)接方式的網(wǎng)格結構示意圖，圖5-2是本發(fā)明的插入聯(lián)接方式的網(wǎng)格結構示意圖)。
[0019]圖6是本發(fā)明的剖視圖示意圖。
[0020]1-U向筋板、2-V向筋板、3-底座、4-工藝耳孔底座、5-凸形型面、6-支撐體、7_開槽、8-凸形型面、9-支撐體、10-開槽、11-網(wǎng)格空槽、12-填充物、13-工藝耳孔座支撐體、14-工藝定位孔。
【具體實施方式】
[0021]本技術方案還可以通過以下技術措施來實現(xiàn)并下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述:
[0022]圖1是本發(fā)明的立體結構示意圖，圖6是本發(fā)明的剖視圖示意圖，由U向筋板(I)、V向筋板(2)、底座(3)、工藝耳孔底座(4)、凸形型面(5)、支撐體(6)、凸形型面(8)、支撐體(9)、網(wǎng)格空槽(11)、填充物(12)、工藝耳孔座支撐體(13)、工藝定位孔(14)組成，其特征在于:主要由U向筋板⑴、V向筋板⑵、底座(3)組成一個網(wǎng)格狀的低成本簡易模具，所用材料為普通鋼材，采用同等間隔距離的網(wǎng)格，間隔尺寸為200?300mm，網(wǎng)格數(shù)量由復合材料尺