制造復(fù)合材料型材的方法和模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制造帽形復(fù)合材料型材的方法，包括如下步驟：提供包括陽模和凹模的模具、通過計算有選擇地使用雙瓣凹?；蛉臧寄＃缓髮㈩A(yù)浸料置于陽模上，通過熱壓系統(tǒng)進行合模、加熱和加壓以獲得所述型材，其中，在所述雙瓣凹模的每瓣凹模以及在需要第三凹模時在第三凹模上所施加的壓力載荷設(shè)置成使得帽形型材的帽頂、兩側(cè)底部翻邊和兩側(cè)腹板中的每一個所受壓力的合力大小相等并分別與其壓縮位移方向一致，從而可以保證生產(chǎn)出的型材各個型面的厚度一致。
【專利說明】制造復(fù)合材料型材的方法和模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及一種復(fù)合材料型材的制造方法和模具。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空工業(yè)領(lǐng)域，復(fù)合材料因其重量輕、強度大而成為許多飛機部件中的金屬材料的替代品。這些飛機部件特別是指廣泛用在機身、機翼、尾翼等部位的加強筋壁板結(jié)構(gòu)，它們的截面一般為帽形、T形、U形、H形等形式。
[0003]圖1為一種現(xiàn)有的帽形復(fù)合材料型材的加壓示意圖。如圖1所示，用于加工該帽形復(fù)合材料型材100的模具包括陽模210和單瓣凹模230，其中陽模的凸起211和單瓣凹模的腔體231相一致。當(dāng)復(fù)合材料型材的預(yù)浸料鋪在陽模上時，將單瓣凹模230與陽模210合模，并在單瓣凹模上施加過凸起211的上表面的中點的垂直力F，進而成型帽形型材。
[0004]然而，經(jīng)由單瓣凹模生產(chǎn)出的帽形型材，無法保證頂面、底面和腹板面所受壓強一致，從而無法保證頂面、底面與腹板的厚度變化一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了保證帽形型材的各型面在熱壓成型過程中所受壓力載荷均勻一致，從而保證生產(chǎn)出的帽形型材的各型面厚度一致，提供一種制造帽形復(fù)合材料型材的方法和模具。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種制造帽形復(fù)合材料型材的方法，所述型材的橫截面具有寬度為2a的帽頂、寬度皆為c的兩側(cè)底部翻邊、以及與所述底部翻邊的延長線成Θ角的兩側(cè)腹板，所述 帽頂和所述兩側(cè)腹板形成內(nèi)腔，所述帽頂至所述底部翻邊的外輪廓距離為h，所述型材的厚度為t，其中，所述方法包括如下步驟:
[0007]S1:提供陽模，所述陽模具有與所述內(nèi)腔形狀相同的凸頭；
[0008]S2:提供雙瓣凹模，每瓣凹模的橫截面具有寬度為a的模壓頂邊、寬度為L的模壓底邊、以及與所述腹板的外側(cè)貼合的模壓斜邊；
[0009]S3:提供第三凹模，所述第三凹膜具有寬度分別為k的兩個輔助模壓底邊，每個所述輔助模壓底邊位于所述模壓底邊的外側(cè)；
[0010]S4:設(shè)定所述型材的所述底部翻邊的制造余量C1并確定最小制造余量為Clmin,貝U底部翻邊的寬度c和最小制造余量Clmin的總和為C2min,即C2min = c+clmin ；
[0011]S5:根據(jù)下述公式計算L:
【權(quán)利要求】
1.一種制造帽形復(fù)合材料型材的方法，所述型材(10)的橫截面具有寬度為2a的帽頂(12)、寬度皆為c的兩側(cè)底部翻邊(14)、以及與所述底部翻邊的延長線成Θ角的兩側(cè)腹板(16)，所述帽頂和所述兩側(cè)腹板形成內(nèi)腔(18)，所述帽頂至所述底部翻邊的外輪廓距離為h，所述型材的厚度為t，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 51:提供陽模(20)，所述陽模具有與所述內(nèi)腔(18)形狀相同的凸頭(28)； 52:提供雙瓣凹模(30，31)，每瓣凹模的橫截面具有寬度為a的模壓頂邊(32)、寬度為L的模壓底邊(34)、以及與所述腹板(16)外側(cè)貼合的模壓斜邊(36)； 53:提供第三凹模(40)，所述第三凹膜具有寬度分別為k的兩個輔助模壓底邊(44)，每個所述輔助模壓底邊(44)位于所述模壓底邊(34)的外側(cè)； 54:設(shè)定所述底部翻邊(14)的制造余量為C1并確定最小制造余量為Clmin,則底部翻邊的寬度c和最小制造余量Clmin的總和為C2min,即c2min=c+clmin ； 55:根據(jù)下述公式計算L:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，當(dāng)采用所述第一模壓成型方式時，在所述加壓的過程中，所述雙瓣凹模(30，31)的兩瓣凹模被分別施加腹板載荷F11和F21，腹板載荷F11和F21的方向分別與對應(yīng)的所述凹模的位移方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，當(dāng)采用所述第二模壓成型方式時，在所述加壓的過程中，所述雙瓣凹模(30，31)的兩瓣凹模被分別施加腹板載荷F12和F22，腹板載荷F12和F22的方向分別與對應(yīng)的所述凹模的位移方向一致；同時所述第三凹模(40)被施加翻邊載荷&，翻邊載荷F3與所述第三凹模的位移方向一致，并垂直于所述底部翻邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，各腹板載荷在所述預(yù)浸料上的作用點與相應(yīng)的所述腹板(16)的中點一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，各腹板載荷與
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，所述第三凹模(40)為一體成型的框式凹模，在所述合模之后，所述雙瓣凹模(30，31)位于所述第三凹模(40)內(nèi)部，并且所述模壓底邊(34)和所述輔助模壓底邊(44)相齊平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，所述輔助模壓底邊(44)的覽度k = c2min_L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，在所述合模之后，所述雙瓣凹模(30，31)的模壓頂邊(34)相互齊平并相接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述步驟S7之后、所述步驟S8之前在所述陽模(20)上表面鋪疊一層隔離膜的步驟，以及在所述步驟S8之后、所述步驟S9之前在所述預(yù)浸料上表面鋪疊一層隔離膜的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，所述隔離膜為聚四氟乙烯膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述步驟S9之前在位于所述預(yù)浸料上表面的所述隔離膜上對應(yīng)所述凸頭(28)的位置和在需要第三凹模(40)時對應(yīng)所述型材的底部翻邊的位置各鋪疊一層鋼箔帶的步驟。
12.—種雙瓣凹模(30，31)，其用于根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項所述的制造帽形復(fù)合材料型材的方法中。
13.—種三瓣凹 模，其由根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙瓣凹模(30，31)和框式凹模組成。
【文檔編號】B29C33/00GK103434142SQ201310390698
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】劉衛(wèi)平, 劉軍, 齊俊偉, 王健, 王躍全, 熊文磊, 竇沖 申請人:上海飛機制造有限公司