CN116001322A - 一种导流片复合材料零件rtm成型工装及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导流片复合材料零件RTM成型工装，成型工装包括蒙皮预制体成型模、左端肋预制体成型模、右端肋预制体成型模、填丝区预制体成型模、泡沫夹芯层胶接成型模和RTM主体成型模；蒙皮预制体成型模用于铺贴成型出蒙皮的等厚区域，左端肋预制体成型模和右端肋预制体成型模分别用于铺贴成型出左端肋和右端肋的等厚区域，填丝区预制体成型模用于成型蒙皮和端肋的非等厚闭合区域，泡沫夹芯层胶接成型模用于将泡沫夹芯、端肋及玻璃钢镶嵌块采用发泡胶固化成型，RTM主体成型模用于将上述成型的蒙皮、左端肋、右端肋、泡沫夹芯和玻璃钢镶嵌块整体固化成型。本发明解决了利用复合材料难以成型的问题，保证了装配精度和整体的成型精度。

Description

一种导流片复合材料零件RTM成型工装及其成型方法

技术领域

本公开了一种导流片复合材料零件RTM成型工装及其成型方法，特别是适合用于一种襟翼导流片复合材料零件的成型。

背景技术

随着复合材料在飞机上的应用越来越广泛，以及成型复合材料零件的工艺越来越多，制造技术也越来越成熟，原金属材料的复杂结构件也开始使用复合材料，特别是襟翼导流片，改为复合材料零件后，为变曲率、细长条、碳纤维复合材料泡沫夹层结构，如图1所示，导流片100由蒙皮101、泡沫夹芯104、端肋103、玻璃钢镶嵌块105组成，蒙皮101和端肋103都是闭合零件，且泡沫夹芯104和玻璃钢镶嵌块105镶嵌在蒙皮101内部，目前复合材料零件常用的铺贴、固化、胶接工序已无法成型该类零件，需要应用到目前较为先进的RTM成型技术来成型该零件，为此，需要设计出一种基于RTM成型技术的工装来成型该复合材料导流片。

发明内容

本发明的目的是提供一种导流片复合材料零件RTM成型工装及其成型方法，该模具特别适合用于襟翼导流片复合材料零件成型，可成型内嵌泡沫夹芯和玻璃钢镶嵌块的闭合零件。

本发明提供了一种导流片复合材料零件RTM成型工装，所述成型工装包括蒙皮预制体成型模、左端肋预制体成型模、右端肋预制体成型模、填丝区预制体成型模、泡沫夹芯层胶接成型模和RTM主体成型模；其中：蒙皮预制体成型模用于铺贴成型出蒙皮的等厚区域，左端肋预制体成型模和右端肋预制体成型模分别用于铺贴成型出左端肋和右端肋的等厚区域，填丝区预制体成型模用于成型蒙皮和端肋的非等厚闭合区域，泡沫夹芯层胶接成型模用于将泡沫夹芯、端肋及玻璃钢镶嵌块采用发泡胶固化成型，RTM主体成型模用于将上述成型的蒙皮、左端肋、右端肋、泡沫夹芯和玻璃钢镶嵌块整体固化成型。

进一步，所述蒙皮预制体成型模包括底板、蒙皮预制体成型模体和限位块，所述底板的两端分别设有限位块，蒙皮预制体成型模体设于底板上且位于两限位块之间，所述底板的前端面两侧分别设有吊环。

进一步，所述填丝区预制体成型模包括端肋填丝区预制体成型模和蒙皮填丝区预制体成型模，端肋填丝区预制体成型模及蒙皮填丝区预制体成型模分别由底板和填丝模体组成，底板上均设有吊环，填丝模体由三块单边带有型面的模板前后叠加组成。

进一步，所述泡沫夹芯层胶接成型模由两个胶接模体组成，其中一个胶接模体的内部两端分别设有端头挡块，内部两侧分别设有前缘挡块。

进一步，所述RTM主体成型模包括RTM成型上模和设置在RTM成型上模上的上模框架，所述RTM成型上模的底部设有上成型模腔，所述RTM成型上模的上表面一侧均布有若干注胶铜嘴，RTM成型上模的上表面的另一侧均布有若干出胶铜嘴；

所述下模包括RTM成型下模和设置在RTM成型下模底部的下模框架，所述RTM成型下模上设有与上成型模腔匹配的下成型模腔，所述下成型模腔的两端分别设有端肋定位块，下成型模腔内设有若干流胶槽和泡沫定位压板；

所述RTM成型下模的***设有两道密封槽，密封槽内设有密封件，

所述RTM成型上模与RTM成型下模之间的四周分别设有定位结构，所述RTM成型上模与RTM成型下模之间的对角设有精定位结构。

进一步，所述定位结构包括导柱和导套，所述导柱通过螺钉安装在RTM成型下模的四周，所述导套通过挡块和螺钉安装在RTM成型上模四周的导套孔中。

进一步，所述精定位结构包括锥度销和内胀器，锥度销与内胀器锥面配合，所述锥度销通过螺钉安装在RTM成型下模的销孔中，所述内胀器通过螺钉安装在RTM成型上模的安装孔中。

进一步，所述RTM成型上模和RTM成型下模上均设有万向吊环，所述RTM成型上模的四周分布有压紧螺钉和起模螺钉。

进一步，所述端肋定位块采用楔形镶块，且端肋定位块采用分块设计。

本发明还提供了一种导流片成型方法，其采用上述导流片复合材料零件RTM成型工装，具体包括以下步骤：

S1、分别利用蒙皮预制体成型模、左端肋预制体成型模和右端肋预制体成型模，将蒙皮、左端肋和右端肋的等厚区域铺贴成型；

S2、利用填丝区预制体成型模将蒙皮、左端肋和右端肋的非等厚区域填丝成型；

S3、利用泡沫夹芯层胶接成型模将左端肋、右端肋、泡沫夹芯及玻璃钢镶嵌块利用发泡胶固化成型；

S4、将蒙皮置于RTM主体成型模的下成型模腔内，打开蒙皮，将已固化的端肋、泡沫夹芯、玻璃钢镶嵌块整体置于蒙皮内部；

S5、将蒙皮闭合，然后将端肋定位块安装在下模内，将产品进行定位，定位后将密封件装入密封槽内，合模；

S6、将合模后的上、下模翻转90°，使得注胶铜嘴在上，出胶铜嘴在下，由注胶铜嘴注胶，多余的胶从出胶铜嘴流出，固化成型，成型完成后，拧开压紧螺钉，拧紧起模螺钉，将上模从下模上脱模，取出端肋定位块，取出产品，完成整个成型过程。

本发明有益效果：

1）本发明利用蒙皮预制体成型模成型出蒙皮的等厚区域，利用左端肋预制体成型模和右端肋预制体成型模分别成型出左端肋和右端肋的等厚区域，然后利用填丝区预制体成型模成型蒙皮和端肋的非等厚闭合区域，接着通过泡沫夹芯层胶接成型模将泡沫夹芯、端肋及玻璃钢镶嵌块采用发泡胶固化成型，最后利用RTM主体成型模整体固化成型，解决了利用复合材料难以成型的问题，保证了附属零件之间的装配精度和整体的成型精度。

2）蒙皮预制体成型模中模体两端设置限位块可防止蒙皮预制体成型模体倒塌，排除安全隐患，蒙皮预制体成型模体与限位块分块设计，方便制造，且节省材料；

3）填丝区预制体成型模分块设计，方便制造；

4）RTM主体成型模6上设置两道密封槽，确保型腔内部的密封性；

5）端肋定位块采用楔形镶块，且定位块设置成分块，保证模具型腔的气密性；

6）RTM主体成型模采用导柱、导套和挡块组成定位结构，四个导柱对角设置的导柱长度分别等长，相邻两个分别长度不等，方便对模，导柱和导套用于粗定位，间隙比较大，先对角两个高点的导柱先定位，然后对另外两个再次定位，最后靠精***精准定位，从而确保上下模精准定位，RTM成型中对上下模的定位要求特别高，再一个是密封要求；导套与上模有间隙，实现上、下模初步导向的作用，保证使用方便，且导套保护上模，避免导柱损伤上模；挡块压住导套，避免导套脱落；

7）RTM主体成型模的上下模对角各设置一套精定位结构，保证合模精度；

8）注胶铜嘴和出胶铜嘴与上模接触部分设置O型橡胶圈，保证模具的气密性；

9）RTM主体成型模的上、下模四周设置大量压紧螺钉，起到压紧密封胶条的作用，保证型腔的气密性；

10）RTM主体成型模的上模上设置多个起模螺钉，方便上模与下模脱模。

附图说明

图1为现有技术中一款导流片的结构示意图；

图2为蒙皮预制体成型模的轴测图；

图3为右端肋预制体成型模的示意图；

图4为左端肋预制体成型模的示意图；

图5为端肋填丝区预制体成型模的示意图；

图6为蒙皮填丝区预制体成型模的示意图；

图7为胶接模体的示意图；

图8为RTM成型模的示意图；

图9为RTM成型模的俯视图；

图10为图9沿A-A所示定位结构的剖视图；

图11为图9沿B-B所示精定位结构的剖视图；

图12为图9沿C-C所示出胶铜嘴剖视图；

图13为RTM成型模的剖视图；

图14为RTM成型下模的结构示意图；

图15为RTM成型下模的俯视图；

图中：蒙皮预制体成型模1，左端肋预制体成型模2，右端肋预制体成型模3，填丝区预制体成型模4，胶接模体5， RTM主体成型模6，底板11，蒙皮预制体成型模体12，限位块13，吊环14，端肋填丝区预制体成型模41，蒙皮填丝区预制体成型模42，端头挡块51，前缘挡块52， RTM成型上模61，上模框架62，RTM成型下模63，下模框架64，导流片100，蒙皮101、左端肋102，右端肋103，泡沫夹芯104，玻璃钢镶嵌块105，填丝模体411、421，上成型模腔610，注胶铜嘴611，出胶铜嘴612；压紧螺钉613，起模螺钉614，万向吊环615，导套616，挡块617，螺钉618，内胀器619，下成型模腔630，导柱631，螺钉632，锥度销633，螺钉634，O形橡胶圈6121，端肋定位块6301-6304，流胶槽6305，密封槽6306。

具体实施方式

本发明通过下面的实施案例可以对本发明做进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。

实施例：如图1-8所示的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，主要包括：蒙皮预制体成型模1、左端肋预制体成型模2、右端肋预制体成型模3、填丝区预制体成型模4、泡沫夹芯层胶接成型模、RTM主体成型模6，其中：蒙皮预制体成型模1用于铺贴成型出蒙皮101的等厚区域，左端肋预制体成型模2和右端肋预制体成型模3分别用于铺贴成型出左端肋102和右端肋103的等厚区域，填丝区预制体成型模4用于成型蒙皮101和端肋的非等厚闭合区域，泡沫夹芯层胶接成型模用于将泡沫夹芯104、端肋及玻璃钢镶嵌块105采用发泡胶固化成型，RTM主体成型模6用于将上述成型的蒙皮101、左端肋102、右端肋103、泡沫夹芯104和玻璃钢镶嵌块105整体固化成型。

如图2所示，蒙皮预制体成型模1包括底板11、蒙皮预制体成型模体12和限位块13，所述底板11的两端分别设有限位块13，蒙皮预制体成型模体12设于底板11上且位于两限位块13之间，所述底板11的前端面两侧分别设有吊环14，蒙皮预制体成型模中模体两端设置限位块可防止蒙皮预制体成型模体倒塌，排除安全隐患，蒙皮预制体成型模体与限位块分块设计，方便制造，且节省材料。

如图5和图6所示，填丝区预制体成型模4包括端肋填丝区预制体成型模41和蒙皮填丝区预制体成型模42，端肋填丝区预制体成型模41及蒙皮填丝区预制体成型模42分别由底板和填丝模体411、421组成，底板上均设有吊环，填丝模体411、421由三块单边带有型面的模板前后叠加组成，填丝区预制体成型模分块设计，方便制造。

如图7所示，泡沫夹芯层胶接成型模由两个胶接模体组成，其中一个胶接模体的内部两端分别设有端头挡块，内部两侧分别设有前缘挡块。

如图8——图15所示， RTM主体成型模6包括RTM成型上模61和设置在RTM成型上模61上的上模框架62，所述RTM成型上模61的底部设有上成型模腔610，所述RTM成型上模61的上表面靠近后缘填丝区的一侧均布有若干注胶铜嘴611，RTM成型上模61的上表面远离后缘填丝区的一侧均布有若干出胶铜嘴612；注胶铜嘴611和出胶铜嘴612与RTM成型上模61触部分设置O型橡胶圈6121，可以保证模具的气密性；下模包括RTM成型下模63和设置在RTM成型下模63底部的下模框架64，所述RTM成型下模63上设有与上成型模腔610匹配的下成型模腔630，所述下成型模腔630的两端分别设有端肋定位块，下成型模腔630内设有若干流胶槽6305和泡沫定位压板，流胶槽6305用于注胶和出胶，流胶槽6305的槽深为2.5 mm，流胶槽6305的槽宽为16.5mm，所述RTM成型下模63的***设有两道密封槽6306，密封槽6306内设有密封件，所述RTM成型上模61与RTM成型下模63之间的四周分别设有定位结构，所述RTM成型上模61与RTM成型下模63之间的对角设有精定位结构，通过设置定位结构和精定位结构可以保证合模精度。

进一步，定位结构包括导柱631和导套616，所述导柱631通过螺钉632安装在RTM成型下模63的四周，所述导套616通过挡块617和螺钉618安装在RTM成型上模61四周的导套孔中，四个导柱631中对角设置的导柱631长度相等，相邻两个分别长度不等，方便对模；导套616与上模有间隙，实现上、下模初步导向的作用，保证使用方便，且导套616保护上模，避免导柱631损伤上模；挡块617压住导套616，避免导套616脱落。

进一步，所述精定位结构包括锥度销633和内胀器619，锥度销633与内胀器619锥面配合，所述锥度销633通过螺钉634安装在RTM成型下模63的销孔中，所述内胀器619通过螺钉634安装在RTM成型上模61的安装孔中。

进一步，所述RTM成型上模61和RTM成型下模63上均设有万向吊环615，所述RTM成型上模61的四周分布有压紧螺钉613和起模螺钉614。

进一步，所述端肋定位块采用楔形镶块，且端肋定位块采用分块设计。

本发明还提供了一种导流片成型方法，其采用上述导流片复合材料零件RTM成型工装，具体包括以下步骤：

S1、分别利用蒙皮预制体成型模1、左端肋预制体成型模2和右端肋预制体成型模3，将蒙皮101、左端肋102和右端肋103的等厚区域铺贴成型；

S2、利用填丝区预制体成型模4将蒙皮101、左端肋102和右端肋103的非等厚区域填丝成型；

S3、利用泡沫夹芯层胶接成型模将左端肋102、右端肋103、泡沫夹芯104及玻璃钢镶嵌块105发泡胶固化成型；

S4、将蒙皮101置于RTM主体成型模6的下成型模腔630内，打开蒙皮101，将已固化的端肋103、泡沫夹芯104、玻璃钢镶嵌块105整体置于蒙皮101内部；

S5、将蒙皮101闭合，然后将端肋定位块安装在下模内，将产品进行定位，定位后将密封件装入密封槽6306内，合模；

S6、将合模后的上、下模翻转90°，使得注胶铜嘴611在上，出胶铜嘴612在下，由注胶铜嘴611注胶，多余的胶从出胶铜嘴612流出，固化成型，成型完成后，拧开压紧螺钉613，拧紧起模螺钉614，将上模从下模上脱模，取出端肋定位块，取出产品，完成整个成型过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，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等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，各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 (10)

1.一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述成型工装包括蒙皮预制体成型模、左端肋预制体成型模、右端肋预制体成型模、填丝区预制体成型模、泡沫夹芯层胶接成型模和RTM主体成型模；其中：蒙皮预制体成型模用于铺贴成型出蒙皮的等厚区域，左端肋预制体成型模和右端肋预制体成型模分别用于铺贴成型出左端肋和右端肋的等厚区域，填丝区预制体成型模用于成型蒙皮和端肋的非等厚闭合区域，泡沫夹芯层胶接成型模用于将泡沫夹芯、端肋及玻璃钢镶嵌块采用发泡胶固化成型，RTM主体成型模用于将上述成型的蒙皮、左端肋、右端肋、泡沫夹芯和玻璃钢镶嵌块整体固化成型。

2.根据权利要求1所述的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述蒙皮预制体成型模包括底板、蒙皮预制体成型模体和限位块，所述底板的两端分别设有限位块，蒙皮预制体成型模体设于底板上且位于两限位块之间，所述底板的前端面两侧分别设有吊环。

3.根据权利要求1所述的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述填丝区预制体成型模包括端肋填丝区预制体成型模和蒙皮填丝区预制体成型模，端肋填丝区预制体成型模及蒙皮填丝区预制体成型模分别由底板和填丝模体组成，底板上均设有吊环，填丝模体由三块单边带有型面的模板前后叠加组成。

4.根据权利要求1所述的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述泡沫夹芯层胶接成型模由两个胶接模体组成，其中一个胶接模体的内部两端分别设有端头挡块，内部两侧分别设有前缘挡块。

5.根据权利要求1所述的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述RTM主体成型模包括RTM成型上模和设置在RTM成型上模上的上模框架，所述RTM成型上模的底部设有上成型模腔，所述RTM成型上模的上表面一侧均布有若干注胶铜嘴，RTM成型上模的上表面的另一侧均布有若干出胶铜嘴；

所述下模包括RTM成型下模和设置在RTM成型下模底部的下模框架，所述RTM成型下模上设有与上成型模腔匹配的下成型模腔，所述下成型模腔的两端分别设有端肋定位块，下成型模腔内设有若干流胶槽和泡沫定位压板；

所述RTM成型下模的***设有两道密封槽，密封槽内设有密封件，

所述RTM成型上模与RTM成型下模之间的四周分别设有定位结构，所述RTM成型上模与RTM成型下模之间的对角设有精定位结构。

6.根据权利要求5所述的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述定位结构包括导柱和导套，所述导柱通过螺钉安装在RTM成型下模的四周，所述导套通过挡块和螺钉安装在RTM成型上模四周的导套孔中。

7.根据权利要求5所述的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述精定位结构包括锥度销和内胀器，锥度销与内胀器锥面配合，所述锥度销通过螺钉安装在RTM成型下模的销孔中，所述内胀器通过螺钉安装在RTM成型上模的安装孔中。

8.根据权利要求5所述的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述RTM成型上模和RTM成型下模上均设有万向吊环，所述RTM成型上模的四周分布有压紧螺钉和起模螺钉。

9.根据权利要求5所述的一种导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于：所述端肋定位块采用楔形镶块，且端肋定位块采用分块设计。

10.一种导流片成型方法，其采用如权利要求1-8任一所述的导流片复合材料零件RTM成型工装，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、分别利用蒙皮预制体成型模、左端肋预制体成型模和右端肋预制体成型模，将蒙皮、左端肋和右端肋的等厚区域铺贴成型；

S2、利用填丝区预制体成型模将蒙皮、左端肋和右端肋的非等厚区域填丝成型；

S3、利用泡沫夹芯层胶接成型模将左端肋、右端肋、泡沫夹芯及玻璃钢镶嵌块利用发泡胶固化成型；

S4、将蒙皮置于RTM主体成型模的下成型模腔内，打开蒙皮，将已固化的端肋、泡沫夹芯、玻璃钢镶嵌块整体置于蒙皮内部；

S5、将蒙皮闭合，然后将端肋定位块安装在下模内，将产品进行定位，定位后将密封件装入密封槽内，合模；

S6、将合模后的上、下模翻转90°，使得注胶铜嘴在上，出胶铜嘴在下，由注胶铜嘴注胶，多余的胶从出胶铜嘴流出，固化成型，成型完成后，拧开压紧螺钉，拧紧起模螺钉，将上模从下模上脱模，取出端肋定位块，取出产品，完成整个成型过程。

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