一種盒型閉角結構復合材料零件成型模具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航空制造技術領域，具體涉及一種盒型閉角結構復合材料零件成型模具。
【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(wěn)定性好以及便于大面積整體成形等優(yōu)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(zhàn)機、民機均大量采用復合材料，F(xiàn)-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(nèi)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(tǒng)鋁合金結構減重50%以上，而且防腐、損傷容限高。傳統(tǒng)的鋁合金結構不僅重量大，制造過程采用數(shù)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。特別對于盒型閉角結構零件，其為一側面可開口的盒型零件，相對側面與底面夾角為銳角，并與相鄰兩個側面的夾角也為銳角。
[0003]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(chǎn)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(tǒng)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(chǎn)，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(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種設計合理、制造簡單的用于一種盒型閉角結構復合材料零件成型模具。同時解決了盒型閉角結構復合材料零件的脫模問題。
[0005]本發(fā)明的技術方案是，一種盒型閉角結構復合材料零件成型模具，所述盒型閉角結構復合材料零件為一側面可開口的盒型零件，相對側面與底面的夾角α為銳角，并與相鄰兩個側面的夾角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)側分離面上，并通過限位桿限位從而構成模具整體，模具外型面與盒型閉角結構復合材料零件的內(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側面的平面與左右模分離面之間的夾角T為3° -20°。
[0006]進一步地，所述β在3° -20°之間。
[0007]進一步地，所述限位桿固定在主體?；蜃?、右分體模上。
[0008]進一步地，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]進一步地，所述模具的左側面、右側面與中間側面的夾角為Θ，中間側面與腹板面的夾角為α。
[0010]進一步地，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]進一步地，該成型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。
[0012]進一步地，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左分體模、右分體模、零件的組合體同時與主體模分開，再將左分體模、右分體模、零件的組合體分開，完成零件脫模，這種模具的設計方法解決了盒型閉角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。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種盒型閉角結構復合材料零件成型模具的結構示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明主體模的結構示意圖；
[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是模具左側面、5是右側面、6是中間側面、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)側分離面、16是左右模分離面
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明作詳細說明。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面4、右側面5、中間側面6、腹板面7，共同組成與盒型閉角結構復合材料零件內(nèi)型面一致的型面?？梢栽谛兔嫔线M行預浸料的鋪疊、固化。
[0022]零件成型后的脫?？梢韵葘⒆蠓煮w模2、右分體模3及成型的零件組合體與主體模1同時分開，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構的剛度，可確保零件的成型質量和精度。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存在兩個分離面，分別為下分離面14、內(nèi)側分離面15，其中下分離面14與模具基面8平行，內(nèi)側分離面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側面的平面與左右模分離面16之間的夾角Τ為3° -20°。
【主權項】
1.一種盒型閉角結構復合材料零件成型模具，所述盒型閉角結構復合材料零件為一側面可開口的盒型零件，相對側面與底面的夾角α為銳角，并與相鄰兩個側面的夾角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)側分離面(15)上，并通過限位桿限位從而構成模具整體，模具外型面與盒型閉角結構復合材料零件的內(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側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)權利要求1所述的盒型閉角結構復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)權利要求1所述的盒型閉角結構復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)權利要求1-3中任一項所述的盒型閉角結構復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)權利要求1-3中任一項所述的盒型閉角結構復合材料零件成型模具，其特征在于:所述模具的左側面(4)、右側面(5)與中間側面(6)的夾角為Θ，中間側面(6)與腹板面⑵的夾角為α。6.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的盒型閉角結構復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)權利要求1-3中任一項所述的盒型閉角結構復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樹脂基預浸料復合材料零件的鋪疊及熱成型。8.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的盒型閉角結構復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領域，具體涉及一種盒型閉角結構復合材料零件成型模具。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(tǒng)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(chǎn)，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(fā)明提供一種設計合理、制造簡單的用于一種盒型閉角結構復合材料零件成型模具。同時解決了盒型閉角結構復合材料零件的脫模問題。
【IPC分類】B29C70/54, B29C33/30, B29C33/44
【公開號】CN105269721
【申請?zhí)枴緾N201510844710
【發(fā)明人】程文禮, 邱啟艷, 袁超, 陳靜, 蔣金龍
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司基礎技術研究院
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月26日