一種盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料以其獨(dú)特的高比強(qiáng)度，高比剛度、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞斷裂性能好、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好以及便于大面積整體成形等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)代最主要的航空結(jié)構(gòu)材料之一。復(fù)合材料在飛機(jī)上應(yīng)用的部位和用量已成為衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)性的主要標(biāo)志之一。目前，國(guó)外新型戰(zhàn)機(jī)、民機(jī)均大量采用復(fù)合材料，F(xiàn)-22復(fù)合材料用量達(dá)24%以上，波音公司研制的B787 “夢(mèng)想”民用飛機(jī)，其復(fù)合材料用量達(dá)50%，空客公司即將推出的A350飛機(jī)，復(fù)合材料用量達(dá)52%。國(guó)內(nèi)新設(shè)計(jì)、改進(jìn)的飛機(jī)也同樣加大了復(fù)合材料的用量。在使用上，除整體壁板外，新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的梁、肋等零件大量采用復(fù)合材料，這是由于采用新的低密度、高強(qiáng)度復(fù)合材料梁、肋結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)鋁合金結(jié)構(gòu)減重50%以上，而且防腐、損傷容限高。傳統(tǒng)的鋁合金結(jié)構(gòu)不僅重量大，制造過程采用數(shù)控加工，加工成本高，還與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)存在電化腐蝕問題。另外，由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜特性，一些如特殊位置的梁、肋等異型材零件形狀復(fù)雜，普遍存在閉角結(jié)構(gòu)難加工的情況。特別對(duì)于盒型閉角結(jié)構(gòu)零件，其為一側(cè)面可開口的盒型零件，相對(duì)側(cè)面與底面夾角為銳角，并與相鄰兩個(gè)側(cè)面的夾角也為銳角。
[0003]采用復(fù)合材料雖然不存在機(jī)械加工中刀具不能到達(dá)的問題。但模具的設(shè)計(jì)和制造是主要難題。在復(fù)合材料的制造成型過程中，模具是主要工藝裝備，用以保證零件形狀、結(jié)構(gòu)及質(zhì)量，在模具上完成復(fù)合材料聚合固化，有時(shí)還在成形模上進(jìn)行預(yù)浸料的鋪疊，復(fù)合材料模具的設(shè)計(jì)制造對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件的產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，要求模具的設(shè)計(jì)合理。目前復(fù)合材料成型模具包括金屬模具、復(fù)合材料模具、橡膠模具、泡沫模具、石膏模具及可溶聚合物模具等。傳統(tǒng)的異性結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件的制造可采用橡膠收縮模、泡沫、石膏等零件成型過后可通過破壞模具的方式得到零件，但這些模具僅適用于一次或幾次成型，不利于批量生產(chǎn)，而且采用這些模具制造的復(fù)合材料零件表面精度、質(zhì)量等總體上不如金屬模具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種設(shè)計(jì)合理、制造簡(jiǎn)單的用于一種盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具。同時(shí)解決了盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件的脫模問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，所述盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件為一側(cè)面可開口的盒型零件，相對(duì)側(cè)面與底面的夾角α為銳角，并與相鄰兩個(gè)側(cè)面的夾角Θ也為銳角，所述模具包括主體模、左分體模、右分體模和限位桿；所述左分體模和右分體模在主體模的閉角端組合貼靠在主體模的下分離面與內(nèi)側(cè)分離面上，并通過限位桿限位從而構(gòu)成模具整體，模具外型面與盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件的內(nèi)型面一致；所述下分離面與模具基面平行，內(nèi)側(cè)分離面與下分離面的夾角為90° +β ;所述的左分體模和右分體模之間具有左右模分離面，垂直于零件的底面和所述相對(duì)側(cè)面的平面與左右模分離面之間的夾角T為3° -20°。
[0006]進(jìn)一步地，所述β在3° -20°之間。
[0007]進(jìn)一步地，所述限位桿固定在主體?；蜃?、右分體模上。
[0008]進(jìn)一步地，所述限位桿包括上限位桿，左限位桿、右限位桿、左下限位桿以及右下限位桿。
[0009]進(jìn)一步地，所述模具的左側(cè)面、右側(cè)面與中間側(cè)面的夾角為Θ，中間側(cè)面與腹板面的夾角為α。
[0010]進(jìn)一步地，所述主體模、左分體模、右分體模和限位桿均采用相同的金屬材料。
[0011]進(jìn)一步地，該成型模具可用于纖維增強(qiáng)樹脂基預(yù)浸料復(fù)合材料零件的鋪疊及熱成型。
[0012]進(jìn)一步地，零件成型后的脫模，先將左分體模、右分體模及零件整體上與主體模分開，再將左分體模、右分體模與零件的組合體分開，獲得脫模零件。
[0013]本方案的有益效果:本發(fā)明的用于盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具采用組合模具及定位控制技術(shù)，通過限位桿將左分體模、右分體模與主體模定位組合可保證模具相對(duì)位置及型面精度，可以保證零件的外形尺寸精度；同時(shí)零件成型后的脫模過程可以先將左分體模、右分體模、零件的組合體同時(shí)與主體模分開，再將左分體模、右分體模、零件的組合體分開，完成零件脫模，這種模具的設(shè)計(jì)方法解決了盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件的脫模問題，制造過程的可操作性好，零件質(zhì)量可以得到保證。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明主體模的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明模具的俯視圖；
[0017]圖4為本發(fā)明模具的剖視圖；
[0018]圖5為本發(fā)明模具的側(cè)視圖；
[0019]圖6為本發(fā)明左、右分體模的組合示意圖。
[0020]1是主體模、2是左分體模、3是右分體模、4是模具左側(cè)面、5是右側(cè)面、6是中間側(cè)面、7是腹板面、8是模具基面、9是上限位桿、10是左限位桿、11是右限位桿、12是左下限位桿、13是右下限位桿、14是下分離面、15是內(nèi)側(cè)分離面、16是左右模分離面
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。模具包括主體模1，左分體模2、右分體模3，其中左分體模2通過上限位桿9、左限位桿10、左下限位桿12與主體模在下分離面14與內(nèi)側(cè)分離面15處與主體模1組合；右分體模3通過上限位桿9、右限位桿11、右下限位桿13與主體模在下分尚面14與內(nèi)側(cè)分尚面15處與主體模1組合；左分體模2與右分體模3在左右模分離面16出組合。組合成的整體模具外型面包括左側(cè)面4、右側(cè)面5、中間側(cè)面6、腹板面7，共同組成與盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件內(nèi)型面一致的型面?？梢栽谛兔嫔线M(jìn)行預(yù)浸料的鋪疊、固化。
[0022]零件成型后的脫模可以先將左分體模2、右分體模3及成型的零件組合體與主體模1同時(shí)分開，再將左分體模2、右分體模3、零件的組合體分開，完成零件脫模。
[0023]上述技術(shù)方案中，所述的主體模1、左分體模2、右分體模3、上限位桿9、左限位桿10、右限位桿11、左下限位桿12、右下限位桿13均采用相同剛性較大的金屬材料制造以保證高溫、高壓成型過程模具結(jié)構(gòu)的剛度，可確保零件的成型質(zhì)量和精度。例如，采用Q235A鋼。
[0024]所述的主體模1，左分體模2、右分體模3，上限位桿9、左限位桿10、右限位桿11、左下限位桿12、右下限位桿13均采用數(shù)控加工制造以保證其精度。
[0025]所述的左分體模2、右分體模3的組合與主體模1存在兩個(gè)分離面，分別為下分離面14、內(nèi)側(cè)分離面15，其中下分離面14與模具基面8平行，內(nèi)側(cè)分離面15與垂直于模具基面15的平面夾角β，β在3° -20°之間。
[0026]所述的左分體模2和右分體模3之間具有左右模分離面16，垂直于零件的底面和所述相對(duì)側(cè)面的平面與左右模分離面16之間的夾角Τ為3° -20°。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，所述盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件為一側(cè)面可開口的盒型零件，相對(duì)側(cè)面與底面的夾角α為銳角，并與相鄰兩個(gè)側(cè)面的夾角Θ也為銳角，其特征在于:所述模具包括主體模(1)、左分體模(2)、右分體模(3)和限位桿；所述左分體模(2)和右分體模(3)在主體模(1)的閉角端組合貼靠在主體模(1)的下分離面(14)與內(nèi)側(cè)分離面(15)上，并通過限位桿限位從而構(gòu)成模具整體，模具外型面與盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件的內(nèi)型面一致；所述下分離面(14)與模具基面(8)平行，內(nèi)側(cè)分離面(15)與下分離面(14)的夾角為90° +β ;所述的左分體模(2)和右分體模(3)之間具有左右模分離面(16)，垂直于零件的底面和所述相對(duì)側(cè)面的平面與左右模分離面(16)之間的夾角γ為3° -20°。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，其特征在于:所述β在3° -20°之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，其特征在于:所述限位桿固定在主體模(1)或左、右分體模上。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，其特征在于:所述限位桿包括上限位桿(9)，左限位桿(10)、右限位桿(11)、左下限位桿(12)以及右下限位桿(13)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，其特征在于:所述模具的左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)與中間側(cè)面(6)的夾角為Θ，中間側(cè)面(6)與腹板面⑵的夾角為α。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，其特征在于:所述的主體模(1)、左分體模(2)、右分體模(3)和限位桿均采用相同的金屬材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，其特征在于:該成型模具可用于纖維增強(qiáng)樹脂基預(yù)浸料復(fù)合材料零件的鋪疊及熱成型。8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具，其特征在于:零件成型后的脫模，先將左分體模(2)、右分體模(3)及零件整體上與主體模(1)分開，再將左分體模(2)、右分體模(3)與零件的組合體分開，獲得脫模零件。
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具。目前復(fù)合材料成型模具包括金屬模具、復(fù)合材料模具、橡膠模具、泡沫模具、石膏模具及可溶聚合物模具等。傳統(tǒng)的異性結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件的制造可采用橡膠收縮模、泡沫、石膏等零件成型過后可通過破壞模具的方式得到零件，但這些模具僅適用于一次或幾次成型，不利于批量生產(chǎn)，而且采用這些模具制造的復(fù)合材料零件表面精度、質(zhì)量等總體上不如金屬模具。本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)合理、制造簡(jiǎn)單的用于一種盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成型模具。同時(shí)解決了盒型閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件的脫模問題。
【IPC分類】B29C70/54, B29C33/30, B29C33/44
【公開號(hào)】CN105269721
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510844710
【發(fā)明人】程文禮, 邱啟艷, 袁超, 陳靜, 蔣金龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司基礎(chǔ)技術(shù)研究院
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日