CN102285032B - 大尺寸复合材料壁板成型模具的加强筋定位机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料成型技术，涉及对复合材料壁板成型模具的改进。它包括蒙皮成型模[1]、加强筋的左成型模[2]和右成型模[3]，其特征在于：在蒙皮成型模[1]型面部分的外部固定着至少为3个加强筋定位工装，加强筋定位工装沿加强筋[7]的长度方向分布；每个加强筋定位工装由拱形梁[4]、加强筋定位块[5]、连接底座[6]和定位板[9]组成。本发明能保证大尺寸复合材料壁板成型模具的加强筋准确定位，确保了加强筋成型模的位置精度。
Description
技术领域
本发明属于复合材料成型技术，涉及对复合材料壁板成型模具的改进。
背景技术
复合材料以其比强度、比刚度高，抗疲劳，可设计性好和易于整体成形等一系列优点，在航空航天领域得到广泛的应用，其用量的高低成为衡量飞行器先进性的重要指标。加筋壁板是复合材料最常用的结构之一，在大尺寸的翼面结构和机身结构中广泛使用，加强筋的截面包括工字形和倒T形等。复合材料在航空领域的应用从受力和尺寸较小的次承力结构（如舵面结构）扩展到受力和尺寸较大的主承力结构（如尾翼、机翼和机身等），对复合材料加筋壁板的制造提出了更高的要求。加强筋直线度和位置度的保证是大尺寸纤维增强复合材料壁板成型过程中的关键制造技术之一。图1是一种带有工字型加筋的复合材料壁板结构示意图，其中7是复合材料工字型加强筋，8是复合材料蒙皮。纤维增强复合材料加强筋的直线度和位置度的保证通常采用两端定位方式实现，如图2所示。图2中1是蒙皮成型模，11和12是加强筋的两端的定位块，将带有加强筋7的加强筋成型模的两端放入定位块11和定位块12的卡槽内，实现加强筋的两端定位，定位块与加强筋7的长度方向垂直。定位块的两端通过销钉与蒙皮成型模1型面的外部连接。其缺点是：加强筋的两端定位方式适合于加强筋尺寸较小的复合材料壁板。但随着复合材料壁板的尺寸变大，其加强筋的长度也随之变大。当加强筋的尺寸较大时，加强筋成型模的刚度较小，通常采用的两端定位方式不能保证加强筋成型模的位置精度，而且复合材料制件的成型质量差。原因是：第一、两端定位方式只能保证加强筋两端的位置，而加强筋中间部分无法定位，加强筋中间部分的位置精度无法保证；第二、在固化成型时，加强筋两端的定位块封装在真空袋内，容易形成架桥，影响复合材料制件的成型质量。
发明内容
本发明的目的是：提出一种大尺寸复合材料壁板成型模具的加强筋定位机构，以保证加强筋成型模的位置精度，提高复合材料制件的成型质量。
本发明的技术方案是：大尺寸复合材料壁板成型模具的加强筋定位机构，包括蒙皮成型模1、加强筋的左成型模2和右成型模3，在蒙皮成型模1的型面上铺有蒙皮8；在蒙皮8上放置有相互平行的带有加强筋7的加强筋成型模，加强筋成型模的数量和位置由复合材料壁板的图纸确定；每个加强筋成型模由左成型模2和右成型模3组成，左成型模2下表面的型面与对应的加强筋7左下凸缘的上表面一致，左成型模2的右表面与加强筋腹板的左侧面贴合，左成型模2的左表面为平面；右成型模3下表面的型面与对应的加强筋7右下凸缘的上表面一致，右成型模3的左表面与加强筋腹板的右侧面贴合，右成型模3的右表面为平面；其特征在于：在蒙皮成型模1型面部分的外部固定着至少为3个加强筋定位工装，加强筋定位工装沿加强筋7的长度方向分布；每个加强筋定位工装由拱形梁4、加强筋定位块5、连接底座6和定位板9组成；
（1）拱形梁4由截面为矩形的横梁4a和与横梁4a两端连接的立柱4b组成，在立柱4b的下端固定着连接底座6，拱形梁4两侧的连接底座6通过螺栓和连接底座销钉分别固定在蒙皮成型模1型面部分的外部两侧，横梁4a与加强筋7的长度方向垂直，横梁4a的下表面与加强筋成型模的距离不小于10mm；
（2）加强筋定位块5是一个长方体，每个加强筋成型模配置一个加强筋定位块5，加强筋定位块5的上部通过螺钉和定位块销钉竖直固定在横梁4a的侧面上，加强筋定位块5的左表面与右成型模3的右表面贴合或者加强筋定位块5的右表面与左成型模2的左表面贴合，在每个横梁4a上的加强筋定位块5的数量与加强筋成型模的数量相等；
（3）定位板9是由金属板或者橡胶板制成的矩形板，定位板9位于相邻两个加强筋成型模之间，定位板9的左、右侧面分别与相邻两个加强筋成型模的右成型模3的右表面、左成型模2的左表面贴合，在相邻两个加强筋成型模之间的定位板9的间隔为400mm～2000mm，定位板9的长度为40mm～400mm，厚度为2mm～10mm；定位板9的下表面与所对应的蒙皮或工艺蒙皮8的上表面贴合。
本发明的优点是：能保证大尺寸复合材料壁板成型模具的加强筋准确定位，确保了加强筋成型模的位置精度。由于在固化成型时，加强筋定位机构不封装在真空袋内，消除了架桥现象，提高了复合材料制件的成型质量。
附图说明
图1是一种带有工字型加强筋的大尺寸复合材料壁板的结构示意图。
图2是目前用于图1所示大尺寸复合材料壁板的加强筋定位示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是本发明的轴侧图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图3和图4，大尺寸复合材料壁板成型模具的加强筋定位机构，包括蒙皮成型模1、加强筋的左成型模2和右成型模3，在蒙皮成型模1的型面上铺有蒙皮8；在蒙皮8上放置有相互平行的带有加强筋7的加强筋成型模，加强筋成型模的数量和位置由复合材料壁板的图纸确定；每个加强筋成型模由左成型模2和右成型模3组成，左成型模2下表面的型面与对应的加强筋7左下凸缘的上表面一致，左成型模2的右表面与加强筋腹板的左侧面贴合，左成型模2的左表面为平面；右成型模3下表面的型面与对应的加强筋7右下凸缘的上表面一致，右成型模3的左表面与加强筋腹板的右侧面贴合，右成型模3的右表面为平面；其特征在于：在蒙皮成型模1型面部分的外部固定着至少为3个加强筋定位工装，加强筋定位工装沿加强筋7的长度方向分布；每个加强筋定位工装由拱形梁4、加强筋定位块5、连接底座6和定位板9组成；
（1）拱形梁4由截面为矩形的横梁4a和与横梁4a两端连接的立柱4b组成，在立柱4b的下端固定着连接底座6，拱形梁4两侧的连接底座6通过螺栓和连接底座销钉分别固定在蒙皮成型模1型面部分的外部两侧，横梁4a与加强筋7的长度方向垂直，横梁4a的下表面与加强筋成型模的距离不小于10mm；
（2）加强筋定位块5是一个长方体，每个加强筋成型模配置一个加强筋定位块5，加强筋定位块5的上部通过螺钉和定位块销钉竖直固定在横梁4a的侧面上，加强筋定位块5的左表面与右成型模3的右表面贴合或者加强筋定位块5的右表面与左成型模2的左表面贴合，在每个横梁4a上的加强筋定位块5的数量与加强筋成型模的数量相等；
（3）定位板9是由金属板或者橡胶板制成的矩形板，定位板9位于相邻两个加强筋成型模之间，定位板9的左、右侧面分别与相邻两个加强筋成型模的右成型模3的右表面、左成型模2的左表面贴合，在相邻两个加强筋成型模之间的定位板9的间隔为400mm～2000mm，定位板9的长度为40mm～400mm，厚度为2mm～10mm；定位板9的下表面与所对应的蒙皮或工艺蒙皮8的上表面贴合。
本发明的工作原理是：通过在复合材料加强筋的长度方向设置多个加强筋定位工装，保证了加强筋的直线度和位置精度。在固化成型时，加强筋定位工装不封装在真空袋内，消除架桥现象，易于保证复合材料制件的成型质量。
实施例1
某一复合材料加筋壁板，工字形加强筋共14根，长度6000mm～7000mm，此壁板采用一次共固化成型。
在蒙皮成型模1型面部分的外部固定着6件加强筋定位工装，6件加强筋定位工装沿加强筋7的长度方向分布；每个加强筋定位工装由拱形梁4、加强筋定位块5、连接底座6和定位板9组成；
（1）拱形梁4由截面为矩形的横梁4a和与横梁4a两端连接的立柱4b组成，在立柱4b的下端固定着连接底座6，拱形梁4两侧的连接底座6通过螺栓和连接底座销钉分别固定在蒙皮成型模1型面部分的外部两侧，横梁4a与加强筋7的长度方向垂直，横梁4a的下表面与加强筋成型模的距离为130mm；
（2）加强筋定位块5是一个长方体，每个加强筋成型模配置一个加强筋定位块5，加强筋定位块5的上部通过螺钉和定位块销钉竖直固定在横梁4a的侧面上，加强筋定位块5的左表面与右成型模3的右表面贴合，在每个横梁4a上的加强筋定位块5的数量与加强筋成型模的数量相等；
（3）定位板9是由橡胶板制成的矩形板，定位板9位于相邻两个加强筋成型模之间，定位板9的左、右侧面分别与相邻两个加强筋成型模的右成型模3的右表面、左成型模2的左表面贴合，在相邻两个加强筋成型模之间的定位板9的间隔为1000mm，定位板9的长度为200mm，厚度为4mm；定位板9的下表面与所对应的蒙皮或工艺蒙皮8的上表面贴合。
实施例2
某一复合材料加筋壁板，T形加强筋共6根，长度4000mm～5000mm，此壁板采用一次共固化成型。本发明的方案是：
在蒙皮成型模1型面部分的外部固定着4件加强筋定位工装，4件加强筋定位工装沿加强筋7的长度方向分布；每个加强筋定位工装由拱形梁4、加强筋定位块5、连接底座6和定位板9组成；
（1）拱形梁4由截面为矩形的横梁4a和与横梁4a两端连接的立柱4b组成，在立柱4b的下端固定着连接底座6，拱形梁4两侧的连接底座6通过螺栓和连接底座销钉分别固定在蒙皮成型模1型面部分的外部两侧，横梁4a与加强筋7的长度方向垂直，横梁4a的下表面与加强筋成型模的距离为100mm；
（2）加强筋定位块5是一个长方体，每个加强筋成型模配置一个加强筋定位块5，加强筋定位块5的上部通过螺钉和定位块销钉竖直固定在横梁4a的侧面上，加强筋定位块5的右表面与左成型模2的左表面贴合，在每个横梁4a上的加强筋定位块5的数量与加强筋成型模的数量相等；
（3）定位板9是由橡胶板制成的矩形板，定位板9位于相邻两个加强筋成型模之间，定位板9的左、右侧面分别与相邻两个加强筋成型模的右成型模3的右表面、左成型模2的左表面贴合，在相邻两个加强筋成型模之间的定位板9的间隔为800mm，定位板9的长度为150mm，厚度为3.5mm。
Claims (1)
1.大尺寸复合材料壁板成型模具的加强筋定位机构，包括蒙皮成型模[1]、加强筋的左成型模[2]和右成型模[3]，在蒙皮成型模[1]的型面上铺有蒙皮[8]；在蒙皮[8]上放置有相互平行的带有加强筋[7]的加强筋成型模，加强筋成型模的数量和位置由复合材料壁板的图纸确定；每个加强筋成型模由左成型模[2]和右成型模[3]组成，左成型模[2]下表面的型面与对应的加强筋[7]左下凸缘的上表面一致，左成型模[2]的右表面与加强筋腹板的左侧面贴合，左成型模[2]的左表面为平面；右成型模[3]下表面的型面与对应的加强筋[7]右下凸缘的上表面一致，右成型模[3]的左表面与加强筋腹板的右侧面贴合，右成型模[3]的右表面为平面；其特征在于：在蒙皮成型模[1]型面部分的外部固定着至少为3个加强筋定位工装，加强筋定位工装沿加强筋[7]的长度方向分布；每个加强筋定位工装由拱形梁[4]、加强筋定位块[5]、连接底座[6]和定位板[9]组成；
（1）拱形梁[4]由截面为矩形的横梁[4a]和与横梁[4a]两端连接的立柱[4b]组成，在立柱[4b]的下端固定着连接底座[6]，拱形梁[4]两侧的连接底座[6]通过螺栓和连接底座销钉分别固定在蒙皮成型模[1]型面部分的外部两侧，横梁[4a]与加强筋[7]的长度方向垂直，横梁[4a]的下表面与加强筋成型模的距离不小于10mm；
（2）加强筋定位块[5]是一个长方体，每个加强筋成型模配置一个加强筋定位块[5]，加强筋定位块[5]的上部通过螺钉和定位块销钉竖直固定在横梁[4a]的侧面上，加强筋定位块[5]的左表面与右成型模[3]的右表面贴合或者加强筋定位块[5]的右表面与左成型模[2]的左表面贴合，在每个横梁[4a]上的加强筋定位块[5]的数量与加强筋成型模的数量相等；
（3）定位板[9]是由金属板或者橡胶板制成的矩形板，定位板[9]位于相邻两个加强筋成型模之间，定位板[9]的左、右侧面分别与相邻两个加强筋成型模的右成型模[3]的右表面、左成型模[2]的左表面贴合，在相邻两个加强筋成型模之间的定位板[9]的间隔为400mm～2000mm，定位板[9]的长度为40mm～400mm，厚度为2mm～10mm；定位板[9]的下表面与所对应的蒙皮或工艺蒙皮[8]的上表面贴合。
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