一種復合材料成型模具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于航空制造技術領域，具體涉及一種復合材料成型模具，用于單側閉角封閉緣條結構復合材料零件的成型。
【背景技術】
[0002]復合材料以其獨特的高比強度，高比剛度、可設計性強、抗疲勞斷裂性能好、耐腐蝕、尺寸穩定性好以及便于大面積整體成形等優點，成為當代最主要的航空結構材料之一。復合材料在飛機上應用的部位和用量已成為衡量飛機結構先進性的主要標志之一。目前，國外新型戰機、民機均大量采用復合材料，F-22復合材料用量達24%以上，波音公司研制的B787 “夢想”民用飛機，其復合材料用量達50%，空客公司即將推出的A350飛機，復合材料用量達52%。國內新設計、改進的飛機也同樣加大了復合材料的用量。在使用上，除整體壁板外，新型飛機結構中的梁、肋等零件大量采用復合材料，這是由于采用新的低密度、高強度復合材料梁、肋結構，比傳統鋁合金結構減重50%以上，而且防腐、損傷容限高。特別是單側閉角封閉緣條結構零件，此種零件為盒型，底部封閉，頂部開口，并且在一側具有向底部內側傾斜的角度。
[0003]傳統的鋁合金結構不僅重量大，制造過程采用數控加工，加工成本高，還與復合材料結構存在電化腐蝕問題。另外，由于飛機結構本身的復雜特性，一些如特殊位置的梁、肋等異型材零件形狀復雜，普遍存在閉角結構難加工的情況，采用復合材料雖然不存在機械加工中刀具不能到達的問題。但模具的設計和制造是主要難題。在復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、結構及質量，在模具上完成復合材料聚合固化，有時還在成形模上進行預浸料的鋪疊，復合材料模具的設計制造對復合材料構件的產品質量影響較大，要求模具的設計合理。目前復合材料成型模具包括金屬模具、復合材料模具、橡膠模具、泡沫模具、石膏模具及可溶聚合物模具等。傳統的異性結構復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，而且采用這些模具制造的復合材料零件表面精度、質量等總體上不如金屬模具。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:提供一種設計合理、制造簡單的用于單側閉角封閉緣條結構復合材料零件的成型模具，同時解決了單側閉角結構復合材料零件的成型及脫模問題。
[0005]本發明的技術方案是，一種復合材料成型模具，用于單側閉角封閉緣條結構的零件成型，該模具包括主體模、分體模和定位銷，其中主體模具有定位孔和螺紋頂絲孔，分體模具有定位孔和頂絲孔，主體模和分體模組合構成整體模具，且整體外形與零件內型面一致，所述分體模在閉角側與主體模結合，并且與主體模具有下分離面和內側分離面，所述下分離面與模具基面平行，內側分離面與下分離面的夾角為90° +β，分體模在閉角一側具有向底部內側傾斜的角度α。
[0006]進一步地，所述3°彡β彡20。。
[0007]進一步地，所述β為5°。
[0008]進一步地，所述α <90。。
[0009]進一步地，所述主體模具有左側定位孔和右側定位孔；所述分體模具有左側定位孔和右側定位孔。
[0010]進一步地，主體模和分體模通過定位銷進行定位。
[0011 ] 進一步地，所述定位銷包括左側定位銷和右側定位銷。
[0012]進一步地，所述主體模和分體模在脫模過程中通過螺桿頂絲進行脫模。
[0013]進一步地，所述主體模、分體模和定位銷均采用相同的金屬材料。
[0014]進一步地，該模具可用于纖維增強樹脂基預浸料復合材料零件的鋪疊及熱成型。
[0015]本發明的有益效果:本發明的用于熱壓技術成型的單側閉角封閉緣條結構復合材料零件成型模具采用組合模具及定位控制技術，通過定位銷將分體模與主體模定位組合可保證模具相對位置及型面精度，可以保證零件的外形尺寸精度；同時零件成型后的脫模過程可以先將分體模、零件的組合體同時與主體模分開，再將分體模與零件分開，零件完成脫模，這種模具的設計方法解決了單側閉角封閉緣條結構飛機復合材料零件的脫模問題，制造過程的可操作性好，零件質量可以得到保證。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明復合材料成型模具的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明成型模具的俯視圖；
[0018]圖3為本發明成型模具的剖視圖；
[0019]圖4為本發明成型模具的主體模結構示意圖；
[0020]圖5為本發明成型模具的分體模結構示意圖；
[0021]圖6為本發明成型模具的分體模剖視圖。
[0022]其中，1是主體模，2是分體模、3是左側定位銷、4是右側定位銷、5是模具左側面、6是模具右側面、7是模具中間側面、8是模具腹板面、9是模具基面、10是左側定位孔，11是螺紋頂絲孔，12是右側定位孔，13是下分離面，14是內側分離面、15是左側定位孔、16是頂絲孔、17是右側定位孔
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明作詳細說明。模具包括主體模1，分體模2、左側定位銷3，右側定位銷4，其中分體模2通過左側定位銷3連接左側定位孔10、左側定位孔15及右側定位銷4連接右側定位孔12、右側定位孔17與主體模在下分離面13與內側分離面14處與主體模1組合；組合成的整體模具外形面包括左側面5、模具右側面6、模具中間側面7、模具腹板面8，共同組成與單側閉角封閉緣條結構復合材料零件內型面一致的型面。可以在型面上進行預浸料的鋪疊、固化。
[0024]零件成型后的脫模可以先將分體模2、成型的零件組合體與主體模1同時分開，再將分體模2與零件分開，零件完成脫模，這種模具的設計方法解決了單側閉角封閉緣條結構復合材料零件的脫模問題，制造過程的可操作性好，零件質量可以得到保證。
[0025]上述技術方案中，所述的主體模1，分體模2、左側定位銷3、右側定位銷4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構的剛度，可確保零件的成型質量和精度。例如，采用Q235A鋼。
[0026]所述的主體模1，分體模2、左側定位銷3、右側定位銷4均采用數控加工制造以保證其精度。
[0027]所述的分體模2與主體模1存在兩個分離面，分別為下分離面13、側分兩面14，其中下分離面13與模具基面9平行，側分兩面14與垂直于模具基面9的平面夾角β，β在3。-20。之間。
【主權項】
1.一種復合材料成型模具，用于單側閉角封閉緣條結構的零件成型，其特征在于:該模具包括主體模(1)、分體模(2)和定位銷(3、4)，其中主體模(1)具有定位孔和螺紋頂絲孔(11)，分體模⑵具有定位孔和頂絲孔(16)，主體模⑴和分體模(2)組合構成整體模具，且整體外形與零件內型面一致，所述分體模(2)在閉角側與主體模(1)結合，并且與主體模(1)具有下分離面(13)和內側分離面(14)，所述下分離面(13)與模具基面(9)平行，內側分離面(14)與下分離面(13)的夾角為90° +β，分體模⑵在閉角一側具有向底部內側傾斜的角度α。2.根據權利要求1所述的復合材料成型模具，其特征在于:所述3°< β <20°。3.根據權利要求2所述的復合材料成型模具，其特征在于:所述β為5°。4.根據權利要求1所述的復合材料成型模具，其特征在于:所述α<90°。5.根據權利要求1所述的復合材料成型模具，其特征在于:所述主體模(1)具有左側定位孔(10)和右側定位孔(12);所述分體模(2)具有左側定位孔(15)和右側定位孔(17)。6.根據權利要求1-5中任一項所述的復合材料成型模具，其特征在于:主體模(1)和分體模(2)通過定位銷(3、4)進行定位。7.根據權利要求1-5中任一項所述的復合材料成型模具，其特征在于:所述定位銷包括左側定位銷(3)和右側定位銷(4)。8.根據權利要求1-5中任一項所述的復合材料成型模具，其特征在于:所述主體模(1)和分體模(2)在脫模過程中通過螺桿頂絲進行脫模。9.根據權利要求1-5中任一項所述的復合材料成型模具，其特征在于:所述主體模(1)、分體模(2)和定位銷(3、4)均采用相同的金屬材料。10.根據權利要求1-5中任一項所述的復合材料成型模具，其特征在于:該模具可用于纖維增強樹脂基預浸料復合材料零件的鋪疊及熱成型。
【專利摘要】本發明屬于航空制造技術領域，具體涉及一種復合材料成型模具，用于單側閉角封閉緣條結構復合材料零件的成型。目前復合材料成型模具包括金屬模具、復合材料模具、橡膠模具、泡沫模具、石膏模具及可溶聚合物模具等。傳統的異性結構復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，而且采用這些模具制造的復合材料零件表面精度、質量等總體上不如金屬模具。本發明提供一種設計合理、制造簡單的用于單側閉角封閉緣條結構復合材料零件的成型模具，同時解決了單側閉角結構復合材料零件的成型及脫模問題。
【IPC分類】B29C70/42, B29C33/44
【公開號】CN105252790
【申請號】CN201510844985
【發明人】程文禮, 邱啟艷, 袁超, 陳靜
【申請人】中國航空工業集團公司基礎技術研究院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月26日