航空用复合材料热固化成型框架薄壳模具的制作方法

1.本实用新型涉及一种航空用复合材料热固化成型框架薄壳模具。


背景技术：

2.复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。现复合材料零件的成型主要有手糊成型工艺
‑ꢀ
湿法铺层成型法、喷射成型工艺、树脂传递模塑成型技术(rtm技术)、袋压法(压力袋法)成型、热压罐成型技术、热压釜法成型技术、热膨胀模塑法成型技术、夹层结构成型技术、模压成型工艺、纤维缠绕制品成型技术、压料生产工艺等二十余种制造工艺方法；由于航空用复合材料零件尺寸大，型面尺寸大的，型腔深，导致制造航空用复合材料零件的热固化成型模具体积大，重量大，移动难大，针对以上这些缺点或不足，本实用新型设计一种航空用复合材料热固化成型框架薄壳模具，适合于复合材料零件长度小于2000 mm米，腔深为850～1300mm，采用袋压法成型。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是由于航空用复合材料零件尺寸大，型面尺寸大的，型腔深，导致制造航空用复合材料零件的热固化成型模具体积大，重量大，移动难大，模具用料成本高，热成型的复合材料热成型的加热和散热均匀性差，导致热成型的复合材料精度下降；为了克服这些不足，本实用新型涉及一种航空用复合材料热固化成型框架薄壳模具由型架组件、型面板组件、可拆卸轮子组件、底座组件、锁销组件等组成，适合于复合材料零件长度小于2000mm米，腔深为850～1300mm，采用袋压法成型，该实用新型与传统航空用复合材料产品热压模具相比，具有能够实现模具产品移动方便、生产高效、制造成本低、模具重量轻的优点。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种航空用复合材料热固化成型框架薄壳模具，由型架组件(1)、薄壳型面板组件(2)、可拆卸轮子组件(3)、底座组件(4)、锁销组件(5)五部分组成，其特征在于：所述型架组件(1)与薄壳型面板组件(2)、底座组件(4)采用焊接刚性连接；所述底座组件(4)通过支座连接底座(4-7)、螺钉与可拆卸轮子组件(3)刚性连接，底座组件(4)通过锁销组件(5)与可拆卸轮子组件(3)间隙配合刚性连接。
6.型架组件(1)由10种型板组成，包括前面型板(1-1)、中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)、中间横型板三(1-4)、后面型板(1-5)、右侧面纵型板(1-6)、中间纵型板一(1-7)、中间纵型板二(1-8)、中间纵型板三(1-17)、左侧面纵型板(1-9)，10种型板相互之间通过插槽插接、卡扣与卡槽刚性连接网格式框架结构，网格间隔尺寸为200～300mm，网格间隔尺寸和数量由复合材料产品零件尺寸决定，10种型板采用7～8mm厚度普通钢板制成；
7.前面型板(1-1)与后面型板(1-5)分别与右侧面纵型板(1-6)、左侧面纵型板(1-9)采用焊接刚性连接；中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)、中间横型板三(1-4)分别与中间纵型板一(1-7)、中间纵型板二 (1-8)、中间纵型板三(1-17)相互之间采用型板插槽一
(1-28)、型板插槽二(1-40)、型板插槽三(1-48)插接连接，插接装配间隙为0.8-1.8mm；中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)、中间横型板三(1-4)分别与右侧面纵型板(1-6)与左侧面纵型板(1-9)相互之间采用型板卡扣一(1-29)、型板卡槽孔二(1-35)刚性连接；中间纵型板一(1-7)、中间纵型板二(1-8)分别与前面型板(1-1)与后面型板(1-5)相互之间采用型板卡扣二(1-41)、型板卡槽孔一(1-21)刚性连接；中间纵型板三(1-17)与前面型板(1-1)与后面型板(1-5)相互之间采用型板卡扣三(1-49)、型板卡槽孔一(1-21)刚性连接；
8.前面型板(1-1)与后面型板(1-5)采用相同结构，前面型板(1-1)与后面型板(1-5)采用对称结构布置，以前面型板(1-1)为代表，说明这两种型板的结构组成，前面型板(1-1)由基体一(1-18)、型面一(1-19)、型板半圆型槽孔一(1-20)、3个型板卡槽孔一(1-21)、2个型板孔一(1-22)、2个型板孔二(1-23)、2个型板孔三(1-24)组成，基体一(1-18)的外形采用线切割设备进行加工，型面(1-19)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔一(1-20)间距尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔一(1-20)的数量和间距尺寸由复合材料产品零件尺寸决定；
9.中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)与中间横型板三(1-4)采用相同结构，中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)与中间横型板三(1-4)采用对称结构布置，以中间横型板一(1-2)为代表，说明这三种型板的结构组成，中间横型板一(1-2)由基体二(1-25)、型面二(1-26)、型板半圆型槽孔二(1-27)、3个型板插槽一(1-28)、4个型板卡扣一(1-29)、4个型板孔四(1-30)、2个型板孔五(1-31)组成，基体二(1-25) 的外形采用线切割设备进行加工，型面二(1-26)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔二(1-27)间距尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔二(1-27)的数量间和距尺寸由复合材料产品零件尺寸决定；
10.右侧面纵型板(1-6)与左侧面纵型板(1-9)采用相同结构，右侧面纵型板(1-6)与左侧面纵型板(1-9)采用对称结构布置，以右侧面纵型板(1-6)为代表，说明这两种型板的结构组成，右侧面纵型板(1-6)由基体三(1-32)、型面三(1-33)、型板半圆型槽孔三(1-34)、6个型板卡槽孔二(1-35)、8个型板孔六(1-36)组成，基体三(1-32)的外形采用线切割设备进行加工，型面三(1-33)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔三(1-34)间距尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔三(1-34)的数量和间距尺寸由复合材料产品零件尺寸决定；
11.中间纵型板一(1-7)与中间纵型板二(1-8)采用相同结构，中间纵型板一(1-7)与中间纵型板二(1-8)采用对称结构布置，以中间纵型板一(1-7)为代表，说明这两种型板的结构组成，中间纵型板一(1-7)由基体四(1-37)、型面四(1-38)、型板半圆型槽孔四(1-39)、3个型板插槽二(1-40)、3个型板卡扣二(1-41)、6 个型板孔七(1-42)、型板孔八(1-43)、型板孔九(1-44)组成，基体四(1-37)的外形采用线切割设备进行加工，型面四(1-38)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔四(1-39)间距尺寸为80～ 120mm，型板半圆型槽孔四(1-39)的数量和距尺寸由复合材料产品零件尺寸决定；
12.中间纵型板三(1-17)由基体五(1-10)、型面五(1-11)、型板半圆型槽孔五(1-12)、3个型板插槽四 (1-13)、2个型板卡扣四(1-14)、型板孔十(1-15)、型板孔十一(1-16)、型板孔十二(1-45)、型板孔十三(1-46) 组成，基体五(1-10)的外形采用线切割设备进行加工，型面五(1-11)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔五(1-12)间距
尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔五(1-12)数量和距尺寸由复合材料产品零件尺寸决定；
13.薄壳型面板组件(2)由薄壳折弯型面板板一(2-1)、薄壳折弯型面板板二(2-2)、薄壳基准板一(2-3)、薄壳基准板二(2-4)四部分组成，采用对称结构相互之间采用焊接刚性连接方式，薄壳型面板组件全部采用热膨胀系数与复合材料零件接近的厚度10～15mm的invar金属材料制成；薄壳折弯型面板板一(2-1)与薄壳折弯型面板板二(2-2)结构相同,对焊在一起，面板的数模由复合材料产品零件工艺数模决定，将复合材料产品零件工艺数模对称分开两部分作为薄壳折弯型面板板一(2-1)与薄壳折弯型面板板二(2-2)数模，薄壳折弯型面板板一(2-1)与薄壳折弯型面板板二(2-2)采用成套凸模和凹模辅助工装组合热压成形加工而成，以薄壳折弯型面板板二(2-2)为代表，说明两种折弯型面板的结构组成，薄壳折弯型面板板二(2-2)由基体八(2-5)、型面八(2-6)、型面六(2-7)组成，基体八(2-5)的外形采用线切割设备进行加工，型面八(2-6) 与型面六(2-7)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致；薄壳基准板一(2-3)与薄壳基准板二(2-4)结构相同，以薄壳基准板二(2-4)为代表，说明两种薄壳基准板的结构组成，薄壳基准板二(2-4)由基体六 (2-8)、型面七(2-9)组成，基体六(2-8)的外形采用线切割设备进行加工，型面七(2-9)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致。
14.底座组件(4)由底部型板组件(4-1)、底部支持组件(4-2)、4个支座连接组件(4-3)组成，相互之间采用焊接刚性连接；底部型板组件(4-1)由采用厚度为10～12mm钢板焊接成田字型结构；底部支持组件(4-2) 采用工字钢焊接成口字型结构；支座连接组件(4-3)由2个支座连接纵向支板(4-4)、支座连接套筒(4-5)、支座连接u型钩(4-6)、支座连接底座(4-7)组成，相互之间采用焊接刚性连接，2个支座连接纵向支板(4-4) 分别对称布置在支座连接套筒(4-5)两侧；支座连接套筒(4-5)由支座连接套筒基体(4-13)、支座连接套底孔一(4-14)、支座连接套筒底孔二(4-15)组成；支座连接底座(4-7)由支座底板(4-8)、支座销轴(4-9)、支座轴向定位台间(4-10)、锁止定位销孔(4-11)、轮子连接孔(4-12)组成。
15.锁销组件(5)由锁销轴(5-1)、操纵臂(5-2)组成，锁销轴(5-1)与操纵臂(5-2)刚性连接。
附图说明
16.图1是本实用新型的立体结构示意图。
17.图2是本实用新型的型架组件(1)立体结构示意图。
18.图3是本实用新型的前面型板(1-1)结构示意图。
19.图4是本实用新型的中间横型板一(1-2)立体结构示意图。
20.图5是本实用新型的右侧面纵型板(1-6)立体结构示意图。
21.图6是本实用新型的中间纵型板一(1-7)立体结构示意图。
22.图7是本实用新型的中间纵型板三(1-17)立体结构示意图。
23.图8是本实用新型的薄壳型面板组件(2)立体结构示意图。
24.图9是本实用新型的薄壳折弯型面板板二(2-2)立体结构示意图。
25.图10是本实用新型的薄壳基准板一(2-3)立体结构示意图。
26.图11是本实用新型的底座组件(4)立体结构示意图。
27.图12是本实用新型的支座连接套筒(4-5)立体结构示意图。
28.图13是本实用新型的支座连接底座(4-7)立体结构示意图。
29.图14是本实用新型的锁销组件(5)立体结构示意图。
30.1-型架组件、2-薄壳型面板组件、3-可拆卸轮子组件、4-底座组件、5-锁销组件。
具体实施方式
31.本技术方案还可以通过以下技术措施来实现并下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：
32.图1是本实用新型的立体结构示意图，一种航空用复合材料热固化成型框架薄壳模具，由型架组件(1)、薄壳型面板组件(2)、可拆卸轮子组件(3)、底座组件(4)、锁销组件(5)五部分组成，其特征在于：所述型架组件(1)与薄壳型面板组件(2)、底座组件(4)采用焊接刚性连接方式；所述底座组件(4)通过支座连接底座(4-7)、螺钉与可拆卸轮子(3)刚性连接，底座组件(4)通过锁销组件(5)与可拆卸轮子组件(3)间隙配合刚性连接；可拆卸轮子组件(3)共采用4套轮子组件的标准件，即采用2套带锁目结构的万向轮子组件和2 套定向轮子组件组成，提供移动方便，并可锁止在某一位置；在框架薄壳模具采用袋压法进行航空用复合材料热固化成型，模具型面板组件(2)和网格式框架结构的型架组件(1)更好保证在180
±
5℃工作状态受热更加均匀，在工作完成后这种结构散热均匀，有利于复合材料的成型固化。
33.图2是本实用新型的型架组件(1)立体结构示意图，图3是本实用新型的前面型板(1-1)结构示意图，图4是本实用新型的中间横型板一(1-2)立体结构示意图，图5是本实用新型的右侧面纵型板(1-6)立体结构示意图，图6是本实用新型的中间纵型板一(1-7)立体结构示意图，图7是本实用新型的中间纵型板三 (1-17)立体结构示意图，所述型架组件(1)由10种型板组成，包括前面型板(1-1)、中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)、中间横型板三(1-4)、后面型板(1-5)、右侧面纵型板(1-6)、中间纵型板一(1-7)、中间纵型板二(1-8)、中间纵型板三(1-17)、左侧面纵型板(1-9)，10种型板相互之间通过插槽插接、卡扣与卡槽刚性连接网格式框架结构，网格间隔尺寸为200～300mm，网格数量和间隔尺寸由复合材料产品零件尺寸决定，10种型板采用7～8mm厚度普通钢板制成；前面型板(1-1)与后面型板(1-5)分别与右侧面纵型板 (1-6)、左侧面纵型板(1-9)采用焊接刚性连接；中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)、中间横型板三 (1-4)分别与中间纵型板一(1-7)、中间纵型板二(1-8)、中间纵型板三(1-17)相互之间采用型板插槽一 (1-28)、型板插槽二(1-40)、型板插槽三(1-48)插接连接，插接装配间隙为0.8-1.8mm；中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)、中间横型板三(1-4)分别与右侧面纵型板(1-6)与左侧面纵型板(1-9)相互之间采用型板卡扣一(1-29)、型板卡槽孔二(1-35)刚性连接；中间纵型板一(1-7)、中间纵型板二(1-8)分别与前面型板(1-1)与后面型板(1-5)相互之间采用型板卡扣二(1-41)、型板卡槽孔一(1-21)刚性连接；中间纵型板三 (1-17)与前面型板(1-1)与后面型板(1-5)相互之间采用型板卡扣三(1-49)、型板卡槽孔一(1-21)刚性连接；前面型板(1-1)与后面型板(1-5)采用相同结构，前面型板(1-1)与后面型板(1-5)采用对称结构布置，以前面型板(1-1)为代表，说明这两种型板的结构组成，前面型板(1-1)由基体一(1-18)、型面一(1-19)、型板半圆型槽孔一(1-20)、3个型板卡槽孔一(1-21)、2个型板孔一(1-22)、2个型板孔二(1-23)、2个型板孔三(1-24)组成，基体一(1-18)的外形采用线切割设备进行加工，型面(1-19)的数模与
复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔一(1-20)间距尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔一(1-20)和间距尺寸的数量由复合材料产品零件尺寸决定；中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)与中间横型板三(1-4) 采用相同结构，中间横型板一(1-2)、中间横型板二(1-3)与中间横型板三(1-4)采用对称结构布置，以中间横型板一(1-2)为代表，说明这三种型板的结构组成，中间横型板一(1-2)由基体二(1-25)、型面二 (1-26)、型板半圆型槽孔二(1-27)、3个型板插槽一(1-28)、4个型板卡扣一(1-29)、4个型板孔四(1-30)、 2个型板孔五(1-31)组成，基体二(1-25)的外形采用线切割设备进行加工，型面二(1-26)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔二(1-27)间距尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔二(1-27) 的数量和间距尺寸由复合材料产品零件尺寸决定；右侧面纵型板(1-6)与左侧面纵型板(1-9)采用相同结构，右侧面纵型板(1-6)与左侧面纵型板(1-9)采用对称结构布置，以右侧面纵型板(1-6)为代表，说明这两种型板的结构组成，右侧面纵型板(1-6)由基体三(1-32)、型面三(1-33)、型板半圆型槽孔三(1-34)、6 个型板卡槽孔二(1-35)、8个型板孔六(1-36)组成，基体三(1-32)的外形采用线切割设备进行加工，型面三(1-33)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔三(1-34)间距尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔三(1-34)的数量由复合材料产品零件尺寸决定；中间纵型板一(1-7)与中间纵型板二(1-8) 采用相同结构，中间纵型板一(1-7)与中间纵型板二(1-8)采用对称结构布置，以中间纵型板一(1-7)为代表，说明这两种型板的结构组成，中间纵型板一(1-7)由基体四(1-37)、型面四(1-38)、型板半圆型槽孔四(1-39)、3个型板插槽二(1-40)、3个型板卡扣二(1-41)、6个型板孔七(1-42)、型板孔八(1-43)、型板孔九(1-44)组成，基体四(1-37)的外形采用线切割设备进行加工，型面四(1-38)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔四(1-39)间距尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔四(1-39)的数量由复合材料产品零件尺寸决定；中间纵型板三(1-17)由基体五(1-10)、型面五(1-11)、型板半圆型槽孔五 (1-12)、3个型板插槽四(1-13)、2个型板卡扣四(1-14)、型板孔十(1-15)、型板孔十一(1-16)、型板孔十二(1-45)、型板孔十三(1-46)组成，基体五(1-10)的外形采用线切割设备进行加工，型面五(1-11)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致，型板半圆型槽孔五(1-12)间距尺寸为80～120mm，型板半圆型槽孔五(1-12)数量和间距尺寸由复合材料产品零件尺寸决定。
34.图8是本实用新型的薄壳型面板组件(2)立体结构示意图，图9是本实用新型的薄壳折弯型面板板二 (2-2)立体结构示意图，图10是本实用新型的薄壳基准板一(2-3)立体结构示意图。所述薄壳型面板组件(2) 由薄壳折弯型面板板一(2-1)、薄壳折弯型面板板二(2-2)、薄壳基准板一(2-3)、薄壳基准板二(2-4)四部分组成，采用对称结构相互之间采用焊接刚性连接方式，薄壳型面板组件全部采用热膨胀系数与复合材料零件接近的厚度10～15mm的invar金属材料制成；薄壳折弯型面板板一(2-1)与薄壳折弯型面板板二(2-2) 结构相同,对焊在一起，面板的数模由复合材料产品零件工艺数模决定，将复合材料产品零件工艺数模对称分开两部分作为薄壳折弯型面板板一(2-1)与薄壳折弯型面板板二(2-2)数模，薄壳折弯型面板板一(2-1) 与薄壳折弯型面板板二(2-2)采用成套凸模和凹模辅助工装组合热压成形加工而成，以薄壳折弯型面板板二(2-2)为代表，说明两种折弯型面板的结构组成，薄壳折弯型面板板二(2-2)由基体八(2-5)、型面八 (2-6)、型面六(2-7)组成，基体八(2-5)的外形采用线切割设备进行加工，型面五(2-6)与型面六(2-7)的数模与复合材料产
品零件工艺数模相一致；薄壳基准板一(2-3)与薄壳基准板二(2-4)结构相同，以薄壳基准板二(2-4)为代表，说明两种薄壳基准板的结构组成，薄壳基准板二(2-4)由基体六(2-8)、型面七(2-9) 组成，基体六(2-8)的外形采用线切割设备进行加工，型面七(2-9)的数模与复合材料产品零件工艺数模相一致。
35.图11是本实用新型的底座组件(4)立体结构示意图，图12是本实用新型的支座连接套筒(4-5)立体结构示意图，图13是本实用新型的支座连接底座(4-7)立体结构示意图，所述底座组件(4)由底部型板组件 (4-1)、底部支持组件(4-2)、4个支座连接组件(4-3)组成，相互之间采用焊接刚性连接；底部型板组件(4-1) 由采用钢板型板厚度为10-15mm，焊接成田字型结构；底部支持组件(4-2)采用工字钢焊接成口字型结构；支座连接组件(4-3)由2个支座连接纵向支板(4-4)、支座连接套筒(4-5)、支座连接u型钩(4-6)、支座连接底座(4-7)组成，相互之间采用焊接刚性连接，2个支座连接纵向支板(4-4)分别对称布置在支座连接套筒(4-5)两侧，支座连接u型钩(4-6)用于吊运航空用复合材料热固化成型框架薄壳模具；支座连接套筒(4-5) 由支座连接套筒基体(4-13)、支座连接套底孔一(4-14)、支座连接套筒底孔二(4-15)组成；支座连接底座 (4-7)由支座底板(4-8)、支座销轴(4-9)、支座轴向定位台间(4-10)、锁止定位销孔(4-11)、轮子连接孔 (4-12)组成。
36.图14是本实用新型的锁销组件(5)立体结构示意图，所述锁销组件(5)由锁销轴(5-1)、操纵臂(5-2) 组成，锁销轴(5-1)与操纵臂(5-2)刚性连接，结构简单，更换方便。