[發明專利]一種整體成型“工”型加筋復合材料壁板的模具

有效

• 申請號: 201210180480.5
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102806617A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 高艷秋;趙龍
• 申請（專利權）人: 中航復合材料有限責任公司
• 主分類號: B29C33/42
• 分類號: B29C33/42
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于樹脂基復合材料成型技術，涉及一種整體成型“工”型加筋復合材料壁板的模具。

背景技術

目前，飛機上越來越多的部位采用了復合材料，利用先進復合材料高比強度、高比剛度以及可設計性等優點減輕結構重量，提高飛機機動性或運載能力。

加筋壁板類復合材料構件因其具有較好的剛度而成為復合材料機身、機翼和垂尾等構件廣泛采用的結構形式。通常采用的加筋壁板按加筋截面的不同，分為“T”型加筋壁板、“J”型加筋壁板、“工”型加筋壁板和混合型加筋壁板等。傳統的成型方法一般是將蒙皮及加筋分別固化后，采用緊固件進行機械連接，或采用膠接的手段形成壁板結構。這種成型方案分別按單個零件設計模具，模具結構比較簡單，但構件整體性較差，緊固件成本和裝配成本高，且緊固件的大量應用降低了結構的減重效率，不利于結構減重。隨著復合材料用量的不斷擴大，結構減重和降低成本的需求更顯突出，因此設計部門將越來越多的飛機結構設計為整體結構，為滿足整體成型過程中零件外型及各部分加壓的需要，模具結構是否合理是關系零件成型成敗的一項關鍵因素。

對于一般的沒有裝配要求或精度要求不高的加筋壁板，其成型模具相對還比較簡單。通常在“工”型加筋兩側采用陽模，加筋上凸緣外型面則采用剛性較小的模具，成型過程中加筋按陽模型面成型，上凸緣外型面隨形，這樣的模具結構加筋上凸緣外型面尺寸偏差較大。

由于某些加筋壁板類構件不僅需要加筋來增強壁板剛度還需要通過加筋與上蒙皮或金屬件進行連接，對加筋的位置及上凸緣外型面的型面精度提出了比較高的要求。為解決型面偏差造成的裝配協調問題，通常采用二次補償的方法，即零件成型后在專用工裝上對上凸緣外型面進行二次補償，不僅增加了工裝成本，而且增加了材料和工藝成本。

發明內容

本發明的目的是，提供一種整體成型“工”型加筋復合材料壁板的模具，以滿足裝配和外形對“工”型加筋復合材料壁板上凸緣外型面的精度要求。

本發明的技術解決方案：模具由外形模、定位塊、橫梁、加筋成型模a、下凸緣成型模及加筋成型模b構成；

（a）外形模的型面依據“工”型加筋壁板蒙皮理論外形設計，長度、寬度方向尺寸較零件理論外形單邊各增加50～300mm；

（b）定位塊位于外形模上“工”型加筋軸線位置的兩端，與外形模采用焊接或機械連接；截面設計為“U”型，上表面對橫梁提供定位，側表面對加筋成型模限位，側表面的位置按加筋的腹板面確定，定位塊的高度依據上凸緣成型模與外形模之間的距離確定；定位塊長度為30～100mm，寬度與上凸緣成型模寬度一致；

（c）橫梁位于“工”型加筋上凸緣外型面，橫梁采用剛性材料，截面為“工”字型、“T”字型或其它滿足剛度要求的截面形式，橫梁的腹板軸線與“工”型加筋軸線一致；橫梁的下凸緣的下表面為“工”型加筋上凸緣外型面的型面，橫梁的型面依據“工”型加筋上凸緣理論外形確定；橫梁的長度與固定在外形模上的相應加筋軸線兩端的定位塊外側的距離相等，橫梁的型面寬度大于“工”型加筋上凸緣寬度10～60mm，橫梁與定位塊采用銷釘定位后，再用螺釘連接；

（d）加筋成型模位于“工”型加筋的一側，設計為“L”型截面形式，厚度為5～15mm，長度與固定在外形模上的相應加筋軸線兩端的定位塊外側的距離相等；利用“L”型剛性較好的特點，通過兩端定位塊的側表面對加筋成型模a限位，保證加筋的軸線位置；加筋成型模a的型面依據所在“工”型加筋的理論內形確定，加筋成型模a的下型面依據下凸緣成型模的上表面的理論外形確定；

（e）下凸緣成型模位于加筋成型模a的下表面、“工”型加筋下凸緣的上表面，與加筋成型模a組合成加筋內側成型模；

（f）加筋成型模b位于“工”型加筋的另一側，加筋成型模b側型面和上、下凸緣型面采用鋁板或玻璃鋼板，鋁板或玻璃鋼板厚度1～5mm，上下R角區采用AIRPAD橡膠與鋁板或玻璃鋼板復合，在保證成型過程中加筋部位加壓的同時，利用鋁板或玻璃鋼板的剛性保證上、下凸緣內型面及腹板型面的表面質量。

所述的加筋成型模a的“L”型材上邊緣的外邊緣突出于“工”型加筋的上凸緣邊緣5～30mm。

所述的置于“工”型加筋一側下凸緣的上表面的下凸緣成型模的外邊緣突出于“工”型加筋下凸緣的0～15mm。

所述的加筋成型模b的下邊緣的外邊緣突出于“工”型加筋下凸緣0～15mm，加筋成型模b的上邊緣的外邊緣突出于“工”型加筋的上凸緣邊緣5～30mm。

本發明的優點：