[發(fā)明專利]一種用于復合材料自動鋪放工藝的組合模具及工作方法

有效

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• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111688234B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 崔海超;翟全勝;苗春卉;張洋;劉立朋
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B29C70/30
• 分類號: B29C70/30;B29C70/54;B29C33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種用于復合材料自動鋪放工藝的組合模具及工作方法，組合模具包括主模胎、柔性鑲塊模具、擋塊和剛性鑲塊模具，主模胎用于成形復合材料坯件，在主模胎的型面上鋪放用于成型復合材料坯件的預浸料時，柔性鑲塊模具為剛性氣囊結構，設置在主模胎的邊緣型面位置上，在柔性鑲塊模具上設有進氣閥，擋塊設置在主模胎的側(cè)端面，且擋塊至少高出柔性鑲塊模具的底面位置，用于對其限位，當預浸料鋪放完成后，剛性鑲塊模具取代柔性鑲塊模具，設置在主模胎的邊緣型面位置上，且剛性鑲塊模具的上表面型面與復合材料坯件的表面形狀相匹配，柔性鑲塊模具上表面的工作面曲率小于剛性鑲塊模具上表面的工作面曲率。

技術領域

本發(fā)明涉及復合材料零件制造技術領域，特別是涉及一種用于復合材料自動鋪放工藝的組合模具及工作方法。

背景技術

樹脂基復合材料廣泛的應用于航空航天、高鐵等軍用或民用領域，應用結構越來越復雜，對于制造質(zhì)量和制造效率的要求也越來越高。目前，樹脂基復合材料零件的制造依然以手工為主，但是隨著自動化、智能化技術的發(fā)展，越來越多的自動化制造技術被應用于復合材料成型制造領域，基于預浸料自動鋪絲的復合材料零件制造是近幾年迅速發(fā)展的一種自動化制造技術，該技術利用仿真軟件規(guī)劃絲束路徑，并采用鋪放機械頭實現(xiàn)預浸料鋪貼，使變曲率復雜結構的鋪貼更高效、更準確、低成本。然而，自動鋪絲技術由于機械鋪絲頭的存在，對于復合材料結構型面及模具有著嚴格的要求，尤其在陰模結構中，若存在超過設備轉(zhuǎn)彎半徑的位置存在，則會產(chǎn)生設備與模具的碰撞干涉問題。同時，由于氣動面結構精度的要求，航空飛行器較多的氣動面需要在陰模中成型，但對于曲率較大的零件無法直接實現(xiàn)自動鋪絲，而是首先在陽模上完成自動鋪絲，而后使復合材料坯體脫離陽模，轉(zhuǎn)放入陰模中固化成型，這種操作工藝不利于制造穩(wěn)定性和制造效率。

本發(fā)明為了解決這些問題，在復合材料零件高曲率部位的模具采用鑲塊模具，主動降低局部曲率，自動鋪放時使用低曲率柔性模具，鋪放完成后，再使用剛性模具使復合材料坯體變形恢復到理論曲率，從而避免高曲率曲面的直接鋪放導致的干涉問題。

發(fā)明內(nèi)容

(1)要解決的技術問題

本發(fā)明提出一種用于復合材料自動鋪放工藝的組合模具及工作方法，利用組合模具解決了在復合材料零件的制造中，復合材料鋪放模具與設備容易碰撞干涉，導致復合材料零件制造穩(wěn)定性差和制造效率低的技術問題。

(2)技術方案

第一方面，本發(fā)明的實施例提出了一種用于復合材料自動鋪放工藝的組合模具，所述組合模具包括主模胎、柔性鑲塊模具、擋塊和剛性鑲塊模具，所述主模胎用于成形復合材料坯件，在所述主模胎的型面上鋪放用于成型所述復合材料坯件的預浸料時，所述柔性鑲塊模具設置在所述主模胎的邊緣型面位置上，在所述柔性鑲塊模具上設有進氣閥，所述擋塊設置在所述主模胎的側(cè)端面，且所述擋塊至少高出所述柔性鑲塊模具的底面位置，用于對其限位，當所述預浸料鋪放完成后，所述剛性鑲塊模具取代所述柔性鑲塊模具，設置在所述主模胎的邊緣型面位置上，且所述剛性鑲塊模具的上表面型面與所述復合材料坯件的表面形狀相匹配，所述柔性鑲塊模具上表面的工作面曲率小于所述剛性鑲塊模具上表面的工作面曲率。

進一步地，所述柔性鑲塊模具為矩形框架結構，包括柔性外殼、剛性面板和柔性支撐桿，所述柔性鑲塊模具的四周外表面為所述柔性外殼，多個等長的所述柔性支撐桿并排間隔支撐在中間區(qū)域，形成縱向空腔，在并排設置的所述柔性支撐桿的兩側(cè)桿端分別連接等長的所述剛性面板，所述進氣閥設在所述柔性外殼的側(cè)壁上，通向所述柔性支撐桿形成的中間空腔部分。

進一步地，所述柔性外殼為橡膠材質(zhì)，厚度不大于2mm。

進一步地，所述剛性鑲塊模具的上表面的型面與待成型的所述復合材料坯件邊緣區(qū)域的目標型面匹配，均為曲面。

進一步地，所述主模胎的型面邊緣處開有臺階槽，用于安裝所述柔性鑲塊模具或所述剛性鑲塊模具。

進一步地，所述臺階槽的槽長與所述柔性鑲塊模具或所述剛性鑲塊模具的長度相同。