[發明專利]一種復合材料模具母模及其制造方法和應用

有效

• 申請號: 201810211150.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108407333B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 段軼鋒
• 申請（專利權）人: 天津愛思達航天科技有限公司
• 主分類號: B29C70/36
• 分類號: B29C70/36;B29C70/54;B29C33/38
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝;周嬌嬌

本發明涉及一種復合材料模具母模及其制造方法和應用。本發明方法包括：制作鋼架并在鋼架上堆積鋼條以形成鋼材型面；在鋼材型面上鋪覆木板層，形成木板層型面；在木板層型面上粘結泡沫層并進行粗加工，形成粗加工型面；在泡沫型面上鋪覆玻璃鋼層，形成玻璃鋼層型面；在玻璃鋼型面上鋪覆代木樹脂層并進行精加工，得到具有精加工型面的母模。本發明還提供所述方法制得的母模以及所述母模在制造復合材料模具中的應用。本發明方法具有成本低、加工難度小、生產周期短等優點，所制得的母模和復合材料模具具有良好耐溫性、高模具精度和輕質等優點，克服了傳統復合材料模具的表面裂紋和形變等問題，在航空器和車輛制造等領域具有巨大的潛在市場。

技術領域

本發明涉及復合材料模具制造領域，尤其涉及復合材料模具母模、復合材料模具及其制造方法和應用。

背景技術

近年來，航空航天、兵器、船舶、高鐵等行業迅猛發展，輕量化與低碳高效是時代發展的主題，復合材料替代傳統金屬材料是軍轉民及軍民融合的一個重要發展方向。大型復雜復合材料構件在研制時存在一些難以逾越的技術鴻溝，研制周期長也是其開疆拓土的剛性障礙，居高不下的模具制造成本等都嚴重影響了復合材料的廣泛應用。

近年來，在風電葉片的浪潮逐漸退去的同時，其衍生出來的復合材料材質模具(后文有時簡稱復材模具)技術得到了長足的發展與繼承。與傳統的金屬材質模具(后續簡稱金屬模具)技術相比，復合材料模具技術在研制大尺寸復雜型面制件領域具有壓倒性的優勢。首先，在成型復合材料制件時，由于模具與制件材質相近，熱膨脹系數差幾乎為零，因而制件在固化后尺寸精度高；其次，復合材料模具加工難度低，效率高，刀具損耗小，周期短；再者，復合材料模具加工成本相對較低，更適用于批量化生產。

普遍認為，復合材料模具為制造大型平面、曲面及復雜型面結構制件提供了嶄新的模具思路，克服了傳統金屬模具加工成本高、周期長、效率低、尺寸精度低等一系列問題，在航空航天、船舶、軌道交通、電子系統等領域具備巨大的應用潛力。

但是，現有技術制得的復合材料模具還存在如下問題：母模耐溫等級不足，容易在真空灌注過程中發生塌陷；復合材料模具的表面不美觀，成本高；因此鋪層材料發生變形導致難以鋪層；因材料問題導致的樹脂灌注不充分；行程模具的不同材料的膨脹系數差異造成的內應力引起尺寸發生偏差、表面產生裂紋、模具受損等。

發明內容

為了解決現有技術存在的一個或者多個問題，本發明在第一方面提供了一種復合材料模具母模的制造方法，所述方法包括如下步驟：

(a)制作鋼架并在鋼架上堆積鋼條以形成鋼材型面；

(b)在鋼材型面上鋪覆木板層，形成木板層型面；

(c)在木板層型面上粘結泡沫層并進行粗加工，形成粗加工型面；

(d)在泡沫型面上鋪覆玻璃鋼層，形成玻璃鋼層型面；

(e)在玻璃鋼型面上鋪覆代木樹脂層并進行精加工，得到具有精加工型面的母模。

本發明在第二方面提供了一種復合材料模具母模，所述母模包括：

(1)鋼架；

(2)堆積在鋼架上從而形成鋼材型面的鋼條；

(3)鋪覆在鋼材型面上的木板層；

(4)粘結在木板層上的泡沫層；

(5)鋪覆在泡沫層上的玻璃鋼層；和

(6)鋪覆在玻璃鋼層上的代木樹脂層。

在一些優選的實施方式中，所述復合材料模具母模由本發明第一方面所述的方法制得。

本發明在第三方面提供了本發明第二方面所述的母模在制造復合材料模具中的應用。