CN115008784B - 一种复合材料薄壁拼接类工装成型模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料薄壁拼接类工装成型模具，包括基体，沿所述基体的四周立面贴合设置有盖板，所述盖板上沿其长度方向均布有嵌槽，所述嵌槽内设置有凸出盖板内型面的镶块，所述基体上方沿其长度方向悬空设置有搭载于盖板上的固定板，所述固定板上靠近其两端部位置设置有金属板，所述金属板的部分伸出固定板下沿并悬挂于基体型面上；还公开了一种复合材料薄壁拼接类工装成型方法。本发明结构简单、成本低、对飞机复合材料薄壁拼接类工装及零件具有普遍适用性。

Description

一种复合材料薄壁拼接类工装成型模具及方法

技术领域

本发明涉及飞机零部件制造技术领域，具体涉及一种复合材料薄壁拼接类工装成型模具及方法。

背景技术

飞机用复合材料薄壁拼接类工装，是指四周翻边，中部带有连接角片的盒形复合材料工装，主要应用于复合材料异形零件成型时使用。

复合材料异形零件形状为中间大，两端小的整体筒状零件，其成型时要求零件整体成型，成型此零件的工装需要分块并进行拼接，拼接时对不同分块之间连接形式、连接面精度均要求较高。

公开号为CN112476881A的专利说明书中公开了一种可伸缩式复合材料筒体铺叠工装，包括主轴、第一工装模块组、第二工装模块组，第一工装模块组和第二工装模块组均由若干块呈弧形的工装模块组成，第一工装模块组内的工装模块和第二工装模块组内的工装模块能够拼接成一个环绕在主轴外部的筒体铺叠工装；主轴中部固定套设有固定套筒，主轴两端分别套设有第一滑动套筒和第二滑动套筒，固定套筒、第一滑动套筒均通过机械连杆与第一工装模块组内的每个工装模块中部铰接；第二滑动套筒、固定套筒均通过机械连杆与第二工装模块组内的每个工装模块中部铰接；第一工装模块组和第二工装模块组内的工装模块内侧中部均设置有竖向的双孔耳型键；第一工装模块组中工装模块的双孔耳型键的上孔与第一滑动套筒的外壁铰接在同一个机械连杆的两端，第一工装模块组中工装模块的双孔耳型键的下孔与固定套筒的外壁铰接在同一个机械连杆的两端；所述第二工装模块组中工装模块的双孔耳型键的上孔与固定套筒的外壁铰接在同一个机械连杆的两端，第二工装模块组中工装模块的双孔耳型键的下孔与第二滑动套筒的外壁铰接在同一个机械连杆的两端。

上述飞机异形零件材料为复合材料，这就要求成型此零件的工装也为复合材料工装，相应的对成形此工装的模具结构及材料也有较高要求。我国航空制造业对于飞机用复合材料零件基本采用高温状态下进热压罐加压保温的成型方法。此种加工方式所需要的模具材料为殷钢，这种材料耐高温，热膨胀系数相比其他金属模具，与复合材料零件热膨胀系数更加接近，但是加工周期长，加工难度较高，返修率低，模具材料费用较高，并不适合所有复合材料零件成型要求，特别不适合短周期、需求急的复合材料零件生产。

飞机用复合材料薄壁拼接类工装材料为一种可低温固化的复合材料，此类材料低温时，在模具上成型出需要的形状后脱模，再进入高温热压罐中加压保温二次固化，成型出合格工装。此时，在低温时，传统的殷钢模具就不适合此类复合材料零件成型。所以，需要考虑一种操作结构简单、加工简单、成本低、能低温使用的方法来解决复合材料薄壁拼接类工装的成型。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种复合材料薄壁拼接类工装成型模具，结构简单、成本低、对飞机复合材料薄壁拼接类工装及零件具有普遍适用性。

一种复合材料薄壁拼接类工装成型模具，包括基体，沿所述基体的四周立面贴合设置有盖板，所述盖板上沿其长度方向均布有嵌槽，所述嵌槽内设置有凸出盖板内型面的镶块，所述基体上方沿其长度方向悬空设置有搭载于盖板上的固定板，所述固定板上靠近其两端部位置设置有金属板，所述金属板的部分伸出固定板下沿并悬挂于基体型面上。

本方案利用镶块镶入嵌槽进行铺贴，实现连接槽的精准成型；利用盖板的分块设计，实现成型后闭角的顺利脱模。

作为优选，所述基体为多块粘接而成，每块之间设有粘接缝。

作为优选，所述基体型面为曲面。

作为优选，所述嵌槽为“L”形槽，所述镶块对应为“L”形，镶块凸出盖板内型面3-7mm。

进一步优选，所述镶块凸出盖板内型面5mm。

作为优选，所述盖板上对应固定板端部位置设置有凸边，固定板端部卡接于所述凸边内。

作为优选，所述金属板长度方向的至少二分之一伸出固定板下沿。

本发明的另一目的在于提供一种复合材料薄壁拼接类工装成型方法，包括如下步骤：

(1)将基体进行粘接，待基体粘接完成后，处理基体可换型面及四周立面，保证成型棱边的完整性，再利用填补剂填充粘接缝；

(2)分别将“L”形镶块镶嵌至盖板上“L”形嵌槽内，安装后凸出盖板内型面3-7mm，再将四个盖板分别安装至基体上，保证盖板内型面与基体四周立面贴合；

(3)对复合材料薄壁拼接类工装进行铺贴，铺贴至“L”形镶块时，在“L”形镶块凸起处进行躲避，保证工装成型后出现“L”形连接槽；

(4)将金属板安装于固定板上，再将固定板搭载于盖板上，利用金属板外型面与基体可换型面进行铺贴，用于成型工装中部的连接角片；

(5)低温固化，成型后，进行脱模。

本发明的有益效果：

本发明利用快速可换和低温成型的基本原理，利用可加工塑料的可换原理实现基体在使用过程中的可换以及成型棱边的快速加工；利用复合材料薄壁类工装需要拼接的特点，将其四周翻边处的连接设计为“L”形，实现连接时的方便性和牢固性；利用“L”形镶块镶入盖板“L”形嵌槽进行铺贴，实现连接槽的精准成型；利用盖板的分块设计，实现成型后闭角的顺利脱模；最终实现了飞机复合材料薄壁拼接类工装低成本、高效率的精准成型，对飞机复合材料薄壁拼接类工装及零件具有普遍适用性。

附图说明

图1为工装结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为基体结构示意图；

图4为盖板局部结构示意图；

图5为固定板局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2-5所示，一种复合材料薄壁拼接类工装成型模具，包括基体4，基体4为多块粘接结构，设有三块，每块中间设有粘接缝5，基体4型面为可换型面6，且为曲面，可换型面6四周为成型棱边7，成型棱边7为可换型面6与基体4四周立面8的交汇边。

沿基体4的四周立面贴合设置有四个盖板9，即每个盖板9的内型面10与基体4的四周立面8贴合；每个盖板9内型面10上沿其长度方向均布有“L”形嵌槽11，用于“L”形镶块12安装，即镶块12整体形状为“L”形，镶嵌于“L”形嵌槽11中，安装后凸出盖板9内型面10五毫米。

基体4上方沿其长度方向悬空设置有搭载于盖板9上的固定板13，具体地，盖板9上对应固定板13端部位置设置有凸边14，凸边14上设置有滑动槽15，固定板13端部卡接于凸边14上的滑动槽15内，中间部位悬空于可换型面6上方。

固定板13上靠近其两端部位置设置有金属板16，具体地，金属板16处对应设置有安装槽17，金属板16固定在该安装槽17内，同时金属板16长度方向的二分之一伸出固定板13下沿，悬挂于可换型面6上。

使用本发明成型模具对如图1所示的工装进行成型的方法，包括以下步骤：

(1)利用可加工塑料板材将基体4进行粘接，粘接每一层时需带压力粘接，待基体4粘接完成后，数控铣切可换型面6及基体4四周立面8，保证成型棱边7的完整性，再利用填补剂填充粘接缝5；

(2)分别将“L”形镶块12镶嵌至盖板9上“L”形嵌槽11内，安装后凸出盖板9内型面10五毫米，再将四个盖板9分别安装至基体4上，保证盖板9内型面10与基体4四周立面8贴合；

(3)对复合材料薄壁拼接类工装1进行铺贴，利用基体4可换型面6与盖板9内型面10保证工装外形面成型精度，铺贴至“L”形镶块12时，在“L”形镶块12凸起处进行躲避，保证工装成型后出现“L”形连接槽2；

(4)将金属板16置于固定板13安装槽17内，再将固定板13沿滑动槽15安装于盖板9上，利用金属板16外型面与可换型面6进行铺贴，用于成型工装中部的连接角片3；

(5)进入烘箱进行低温固化，成型后，由于工装四周翻边均带有闭角，先进行固定板13拆除，再分别将盖板9陆续拆除后，工装即可成功脱模。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合材料薄壁拼接类工装成型模具，其特征在于，包括基体，沿所述基体的四周立面贴合设置有盖板，所述盖板上沿其长度方向均布有嵌槽，所述嵌槽内设置有凸出盖板内型面的镶块，所述嵌槽为“L”形槽，所述镶块对应为“L”形，镶块凸出盖板内型面3-7mm，所述基体上方沿其长度方向悬空设置有搭载于盖板上的固定板，所述固定板上靠近其两端部位置设置有金属板，所述金属板的部分伸出固定板下沿并悬挂于基体型面上；所述基体为多块粘接而成，每块之间设有粘接缝。

2.根据权利要求1所述的复合材料薄壁拼接类工装成型模具，其特征在于，所述基体型面为曲面。

3.根据权利要求1所述的复合材料薄壁拼接类工装成型模具，其特征在于，所述镶块凸出盖板内型面5mm。

4.根据权利要求1所述的复合材料薄壁拼接类工装成型模具，其特征在于，所述盖板上对应固定板端部位置设置有凸边，固定板端部卡接于所述凸边内。

5.根据权利要求1所述的复合材料薄壁拼接类工装成型模具，其特征在于，所述金属板长度方向的至少二分之一伸出固定板下沿。

6.一种复合材料薄壁拼接类工装成型方法，其特征在于，基于如权利要求1至5任一项所述的复合材料薄壁拼接类工装成型模具实现，包括如下步骤：

(1)将基体进行粘接，待基体粘接完成后，处理基体可换型面及四周立面，保证成型棱边的完整性，再利用填补剂填充粘接缝；

(2)分别将“L”形镶块镶嵌至盖板上“L”形嵌槽内，安装后凸出盖板内型面3-7mm，再将四个盖板分别安装至基体上，保证盖板内型面与基体四周立面贴合；

(3)对复合材料薄壁拼接类工装进行铺贴，铺贴至“L”形镶块时，在“L”形镶块凸起处进行躲避，保证工装成型后出现“L”形连接槽；

(4)将金属板安装于固定板上，再将固定板搭载于盖板上，利用金属板外型面与基体可换型面进行铺贴，用于成型工装中部的连接角片；

(5)低温固化，成型后，进行脱模。