CN113997605A - 一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具及脱模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具及脱模方法，所述成型模具包括外型模和芯模，所述外型模包括上模体和下模体，所述下模体分为主模体和分体模块，所述分体模块可拆卸地嵌在主模体的上边缘口并与变截面闭角帽型管道复合材料零件接触，用于将成型的变截面闭角帽型管道复合材料零件顶起脱模。本发明通过使用主模体与分体模块单独设计，解决了变截面闭角帽型管道复合材料零件脱模困难的问题，保证了脱模过程中的产品质量，且该设计理念，可以更加广泛地解决更多闭角零件的脱模问题，具有极高的应用及推广价值。

Description

一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具及脱模方法

技术领域

本发明涉及一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具及脱模方法。

背景技术

复合材料具有比强度和比刚度高、耐腐蚀、抗疲劳性能好、可设计性好等优点，使其应用不断扩大。尤其近30年间，复合材料在航空航天领域的研发及应用出现了井喷式的发展。相比国外，我国复合材料在民机领域的应用起步较晚，近年来，随着复合材料产品的成熟化和制造技术的不断推进，我国航空复合材料零件设计和制造水平均取得了长足进步。

航空用复合材料零件一般采用热压罐成型工艺，模具是制备该类零件的主要工艺装备，其用来保证零件形状、结构及质量。因此，复合材料模具的设计和制造直接影响复合材料零件的质量。

变截面闭角帽型管道复合材料零件，一般是薄壁的管道零件，且其结构复杂，其模具包括外部型模和用于管道腔体成型的芯模，使零件固化成型。通常外部型模包括上模体和下模体，制作变截面闭角帽型管道零件的复合材料铺贴在芯模上，然后放入下模体再与上模体合模后送入热压罐成型。然而，由于该变截面闭角帽型管道复合材料零件的两端头均存在闭角区域，且其脱模方向相反，现有的成型模具在零件成型后无法调整至合适的角度，使零件顺利脱模。且由于热压罐的热压作用，芯模与外部型模紧紧贴合，将帽型管道复合材料零件夹在中间，采取硬脱的方式容易使零件受伤甚至损坏，造成生产的零件不合格或使零件后期使用存在隐患。因此，亟需一种合理有效的方法来解决这一问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具及脱模方法，通过将用于变截面闭角帽型管道复合材料零件成型的模体拆分为主模体和分体模块，由主模体与分体模块配合的方式完成零件脱模。零件热固化后，拆除主模体与分体模块之间的连接螺栓和圆柱销，通过顶丝将分体模块顶起，带动零件一同从主模体分离，完成脱模。该分模方法解决了变截面闭角帽型管道复合材料零件脱模困难的问题，保证了脱模过程中的产品质量。具体技术方法如下：

首先，本发明提供一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，包括外型模和芯模，所述外型模包括上模体和下模体，所述下模体分为主模体和分体模块，所述分体模块可拆卸地嵌在主模体的上边缘口并与变截面闭角帽型管道复合材料零件接触，用于将成型的变截面闭角帽型管道复合材料零件顶起脱模。

前述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，所述分体模块设置在主模体一侧的一端，位于变截面闭角帽型管道复合材料零件端头闭角区域处；且分体模块设置在主模体内型面上，其下部延伸至变截面闭角帽型管道复合材料零件的帽顶区域。

优选的，前述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，所述分体模块为截面类Z型的模块，其包括固定部、连接部和翘板部；所述固定部位于变截面闭角帽型管道复合材料零件的帽檐区域，用于与主模体连接固定；所述翘板部位于变截面闭角帽型管道复合材料零件的帽顶区域，用于脱模时将变截面闭角帽型管道复合材料零件翘起；所述连接部连接固定部和翘板部。

进一步优选的，所述固定部设有螺栓孔、定位销孔和顶丝孔；所述螺栓孔和定位销孔用于分体模块定位组装固定在主模体上；所述顶丝孔用于顶出丝将成型后的变截面闭角帽型管道复合材料零件顶起脱模。

优选的，前述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，所述分体模块的厚度为10～15mm；其宽度为变截面闭角帽型管道复合材料零件纵向长度的四分之一至二分之一。

优选的，前述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，所述分体模块的固定部长度大于变截面闭角帽型管道复合材料零件帽檐宽度的一半，预留出螺栓和销钉的位置；所述分体模块的连接部长度受变截面闭角帽型管道复合材料零件的高度限制；所述分体模块的翘板部的长度为变截面闭角帽型管道复合材料零件帽顶宽度的一半，保证能成功将零件翘起而不损伤且最省力。

前述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，所述主模体上设有供分体模块嵌入的模块嵌槽，所述模块嵌槽的深度与分体模块的厚度相当，且模块嵌槽的上部边缘设有对应的螺栓孔、定位销孔和顶丝孔，其与分体模块之间通过圆柱销和螺栓定位连接。

其次，本发明还提供一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型脱模方法，采用前所述的成型模具进行变截面闭角帽型管道复合材料零件成型及脱模，具体包括如下步骤：

S1：模具组装：首先通过圆柱销和连接螺栓，将分体模块嵌入主模体上的模块嵌槽内并使用螺栓孔和定位销孔进行定位连接和固定形成完整的下模体，保证分体模块和主模体之间的阶差和间隙尽量小；

S2：铺料固化：将制备变截面闭角帽型管道的复合材料预浸料按照要求铺贴在芯模及步骤S1组装好的下模体上，并进行合模密封，将铺好材料的装置送入热压罐，按规定的参数完成零件的固化程序；

S3：零件脱模：将主模体与分体模块之间的圆柱销和连接螺栓拆除，安装顶出丝，通过顶出丝将分体模块顶起，分体模块带动成型的零件顺利从下模体中脱出，然后拆除芯模获得成型的变截面闭角帽型管道复合材料零件。

本发明的有益效果：

本发明通过使用主模体与分体模块单独设计，解决了变截面闭角帽型管道复合材料零件脱模困难的问题。

本发明通过变截面闭角帽型管道复合材料零件的顺利脱模，保证了脱模过程中的产品质量；且模具的设计简单，操作也非常简单，但效果显著。

本发明通过变截面闭角帽型管道复合材料零件装置的设计理念可以更加广泛地解决更多闭角零件的脱模问题，具有极高的应用及推广价值。

附图说明

图1为本发明变截面闭角帽型管道复合材料零件的结构示意图；

图2为本发明变截面闭角帽型管道复合材料零件的端部结构示意图；

图3为本发明变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具的结构示意图；

图4为本发明变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具的主模体结构示意图；

图5为本发明变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具的分体模块结构示意图。

图中：1、主模体；11、模块嵌槽；2、分体模块；21、固定部；22、连接部；23、翘板部；3、变截面闭角帽型管道复合材料零件；4、螺栓孔；5、定位销孔；6、顶丝孔。。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明较佳实施例，而不是全部的实施例，亦并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用所揭示的技术内容加以变更或改型等同变化。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

实施例1

本实施例是一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，包括外型模和芯模，所述外型模包括上模体和下模体，所述下模体分为主模体1和分体模块2，如图3至图5所示，所述分体模块2可拆卸地嵌在主模体1的上边缘口并与变截面闭角帽型管道复合材料零件接触，用于将成型的变截面闭角帽型管道复合材料零件顶起脱模，解决了变截面闭角帽型管道复合材料零件脱使模困难的问题，变截面闭角帽型管道复合材料零件的顺利脱模，保证了脱模过程中的产品质量。

本实施例所述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，其分体模块2设置在主模体1一侧的一端，位于变截面闭角帽型管道复合材料零件3端头闭角区域处。由于变截面闭角帽型管道复合材料零件的两端区域闭角，经试验发现只需在一端端头设置分体模块即可完成脱模，因此本实例将分体模块设置在其中一端头，但并不排除两端两侧均设有分体模块的情况。本实例选择设置一个分模，主要是考虑到这样的设置可以在保证零件顺利脱模的前提下，便于操作，且考虑到设置更多的分体模块会影响到整个模具的成型质量，且设计也复杂。

作为优选的实施方式的，本实施例中，所述分体模块2设置在主模体1内型面上，其下部延伸至变截面闭角帽型管道复合材料零件3的底部（帽顶部）。即分体模块2为截面类Z型的模块，其包括固定部21、连接部22和翘板部23；所述固定部21位于零件的帽檐区域，用于与主模体1连接固定；所述连接部22连接固定部21和翘板部23；所述翘板部23位于零件的帽顶区域，用于脱模时将变截面闭角帽型管道复合材料零件3翘起。具体而言，所述固定部21设有螺栓孔4、定位销孔5和顶丝孔6；所述螺栓孔4和定位销孔5用于分体模块2定位组装固定在主模体1上；所述顶丝孔6用于顶出丝将成型后的变截面闭角帽型管道复合材料零件3顶起脱模。本实施例中，所述分体模块2的厚度为10~15mm，其中连接部22的厚度至少为12~15mm，该厚度范围可保证其连接强度，有效将顶丝的力量传递给翘板部，且不影响模具整体受热及零件成型效果。对应的，本实施例所述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，所述主模体1上设有供分体模块2嵌入的模块嵌槽11，所述模块嵌槽11的深度与分体模块2的厚度相当，且模块嵌槽11的上部边缘设有对应的螺栓孔4、定位销孔5和顶丝孔6，其与分体模块2之间通过圆柱销和螺栓定位连接。

另外，本实施例中，分体模块2的宽度为变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）纵向长度的四分之一至二分之一，保证能成功将零件翘起而不损伤且最省力。

本实施例中，所述分体模块2的固定部21、连接部22和翘板部23选择用同样的宽度设计，不排除其他各部采用不同宽度的设计方式。本实施例中，分体模块的固定部宽度大于变截面闭角帽型管道复合材料零件底部的一半，预留出螺栓和销钉的位置，连接部高度受变截面闭角帽型管道复合材料零件高度限制，翘板部的宽度为变截面闭角帽型管道复合材料零件顶端的一半，保证能成功将零件翘起而不损伤且最省力。在其他实施例中可采用其他的变形设计。

实施例2

本实施例是使用实施例1中所述的成型模具进行变截面闭角帽型管道复合材料零件成型及脱模，该变截面闭角帽型管道复合材料零件的结构如图1和图2所示，其两端均具有闭角区域，成型后脱模方向相反，且由于热压罐的热压作用，芯模与外部型模紧紧贴合，将帽型管道复合材料零件夹在中间，如果采取硬脱的方式容易使零件受伤甚至损坏，造成生产的零件不合格或使零件后期使用存在隐患。采用实施例1所述的成型模具进行成型及脱模的具体操作包括如下步骤：

S1：模具组装：首先通过圆柱销和连接螺栓，将分体模块2嵌入主模体1上的模块嵌槽11内并使用螺栓孔4和定位销孔5进行定位连接和固定形成完整的下模体，并安装顶出丝；同时保证分体模块和主模体之间的阶差和间隙尽量小。

S2：铺料固化：将制备变截面闭角帽型管道的复合材料预浸料按照要求铺贴在芯模及步骤S1组装好的下模体上，并进行合模密封，将铺好材料的装置送入热压罐，按规定的参数完成零件的固化程序；

S3：零件脱模：将主模体1与分体模块2之间的圆柱销和连接螺栓拆除，通过顶出丝将分体模块2顶起，分体模块2带动成型的零件顺利从下模体中脱出，然后拆除芯模，从而获得质量好的成型的变截面闭角帽型管道复合材料零件。

由此可见，本发明通过使用主模体与分体模块单独设计，解决了变截面闭角帽型管道复合材料零件脱模困难的问题，使成型后的变截面闭角帽型管道复合材料零件的顺利脱模，保证了脱模过程中的产品质量。模具的设计简单，操作也非常简单，但效果显著。此外，本发明的通过在主模体上设计分体模块的设计理念，可以更加广泛地解决更多闭角零件的脱模问题，具有非常好的应用价值及推广空间。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，包括外型模和芯模，所述外型模包括上模体和下模体，其特征在于：所述下模体分为主模体（1）和分体模块（2），所述分体模块（2）可拆卸地嵌在主模体（1）的上边缘口并与变截面闭角帽型管道复合材料零件接触，用于将成型的变截面闭角帽型管道复合材料零件顶起脱模。

2.根据权利要求1所述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，其特征在于：所述分体模块（2）设置在主模体（1）一侧的一端，位于变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）端头闭角区域处；且分体模块（2）设置在主模体（1）内型面上，其下部延伸至变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）的帽顶区域。

3.根据权利要求1或2所述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，其特征在于：所述分体模块（2）为截面类Z型的模块，其包括固定部（21）、连接部（22）和翘板部（23）；所述固定部（21）位于变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）的帽檐区域，用于与主模体（1）连接固定；所述翘板部（23）位于变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）的帽顶区域，用于脱模时将变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）翘起；所述连接部（22）连接固定部（21）和翘板部（23）。

4.根据权利要求3所述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，其特征在于：所述固定部（21）设有螺栓孔（4）、定位销孔（5）和顶丝孔（6）；所述螺栓孔（4）和定位销孔（5）用于分体模块（2）定位组装固定在主模体（1）上；所述顶丝孔（6）用于顶出丝将成型后的变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）顶起脱模。

5.根据权利要求4所述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，其特征在于：所述分体模块（2）的厚度为10～15mm；其宽度为变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）纵向长度的四分之一至二分之一。

6.根据权利要求5所述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，其特征在于：所述分体模块（2）的固定部（21）长度大于变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）帽檐宽度的一半，预留出螺栓和销钉的位置；所述分体模块（2）的连接部（22）长度受变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）的高度限制；所述分体模块（2）的翘板部（23）的长度为变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）帽顶宽度的一半，保证能成功将零件翘起而不损伤且最省力。

7.根据权利要求1所述的变截面闭角帽型管道复合材料零件成型模具，其特征在于：所述主模体（1）上设有供分体模块（2）嵌入的模块嵌槽（11），所述模块嵌槽（11）的深度与分体模块（2）的厚度相当，且模块嵌槽（11）的上部边缘设有对应的螺栓孔（4）、定位销孔（5）和顶丝孔（6），其与分体模块（2）之间通过圆柱销和螺栓定位连接。

8.一种变截面闭角帽型管道复合材料零件成型脱模方法，其特征在于：采用权利要求1-7任意一项所述的成型模具进行变截面闭角帽型管道复合材料零件成型及脱模，具体包括如下步骤：

S1：模具组装：首先通过圆柱销和连接螺栓，将分体模块（2）嵌入主模体（1）上的模块嵌槽（11）内并使用螺栓孔（4）和定位销孔（5）进行定位连接和固定形成完整的下模体，保证分体模块和主模体之间的阶差和间隙尽量小；

S2：铺料固化：将制备变截面闭角帽型管道的复合材料预浸料按照要求铺贴在芯模及步骤S1组装好的下模体上，并进行合模密封，将铺好材料的装置送入热压罐，按规定的参数完成零件的固化程序；

S3：零件脱模：将主模体（1）与分体模块（2）之间的圆柱销和连接螺栓拆除，安装顶出丝，通过顶出丝将分体模块（2）顶起，分体模块（2）带动成型的零件顺利从下模体中脱出，然后拆除芯模获得成型的变截面闭角帽型管道复合材料零件（3）。

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