專利名稱：一種用于復(fù)合材料成型的模具結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械類產(chǎn)品，特別涉及一種用于復(fù)合材料成型的模具結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料作為一種高新技術(shù)材料——輕巧、堅(jiān)韌，已經(jīng)在社會(huì)生活中， 特別是在飛機(jī)的生產(chǎn)制造中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。眾所周知，復(fù)合材料
零部件的成型需要在高溫(200QC)抽真空的環(huán)境下成型抽真空有嚴(yán)格的 氣密要求(抽真空后，關(guān)閉真空閥門，5分鐘內(nèi)真空滲漏不超過(guò)0.010MPa)。 特別是用于飛機(jī)的復(fù)合材料零部件，其精度要求嚴(yán)格。復(fù)合材料零件的成型 模具要求受熱升溫均勻以保證模具在升溫過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力變形各向均 勻，并且模具能在200OC以上，0.5MPa以上的條件下長(zhǎng)期使用。
現(xiàn)有技術(shù)中的復(fù)合材料成形模具大多使用普通鋼材、鋁材?，F(xiàn)有技術(shù)存 在的問(wèn)題是成形模具的熱膨脹系數(shù)和復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)相差懸殊。這種 熱膨脹率的差額致使復(fù)合材料零件在高溫真空成型后回到常溫自然條件產(chǎn) 生的變形具有很強(qiáng)的不可控性。特別是象飛機(jī)用的復(fù)合材料零件，其結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，常常帶有多個(gè)方向曲度，根據(jù)零件的曲度利用普通材料所設(shè)計(jì)的模具在 變形時(shí)，其變形量就沒(méi)有主次之分了，各個(gè)方向的變形是不同的，這種變形 和各種因素有關(guān)，包括零件的曲度、升溫速率、抽真空速率、最終溫度、保 溫時(shí)間等等。綜上所述，傳統(tǒng)成型模存在的問(wèn)題有1、模具材料(普通鋼材、鋁材)的熱膨脹系數(shù)和復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)相差懸殊，導(dǎo)致零件成型 后達(dá)不到精度要求。2、零件的結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的曲度，導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 模具變形不可控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的一種用于復(fù)合材料 成型的模具結(jié)構(gòu)。
一種用于，含有成型本體和支架，其特征在于所述的成型本體選用鐵鎳 低膨脹合金材料，支架選用普通鋼材料，成型本體與支架之間采用大間隙連 接方式。
上述的成型本體與支架之間的大間隙連接是指在支架上設(shè)有多個(gè)水平 的懸臂狀連接螺栓，成型本體由成型面和多個(gè)加強(qiáng)板組成，加強(qiáng)板垂直固定 在成型面的內(nèi)側(cè)，加強(qiáng)板的下端設(shè)有連接孔，支架上的懸臂螺栓支撐在加強(qiáng) 板的連接孔內(nèi)，該連接孔與懸臂螺栓之間有足夠的間隙。
鐵鎳低膨脹合金材料，英文INVAR鋼，也稱因瓦合金，學(xué)名鐵鎳低 膨脹合金4J36。俗稱殷鋼，不變鋼。INVAR鋼是一種含鎳36%的鎳鐵合金， 1896年由法國(guó)人C.E.Guillaume首先發(fā)現(xiàn)。此合金在室溫附近的熱膨脹系數(shù) 低。膨脹系數(shù)在常溫下平均為1.6X10-6/°C，且膨脹系數(shù)在80 20(TC比較 禾急定。
本發(fā)明的復(fù)合材料成型模具結(jié)構(gòu)，其成型本體采用鐵鎳低膨脹合金材料 制作，主要優(yōu)點(diǎn)是鐵鎳低膨脹合金材料的熱噴脹系數(shù)與復(fù)合材料的熱噴脹系 數(shù)接近，從而使零件成型后具有很高的精確度。
為了降低成形模具的制造成本，本發(fā)明的復(fù)合材料成型模具結(jié)構(gòu)的支架部分依然采用普通鋼材或鋁合金材料，為了協(xié)調(diào)模具成型本體支架部分的熱 膨脹系數(shù)，克服支架部分的受熱變形影響成型本體的形狀，本發(fā)明將成型本 體與支架的連接設(shè)計(jì)成一種大間隙連接，支架僅對(duì)成型本體起支撐作用，支 架的變形通過(guò)連接件之間的間隙吸收抵消，使支架的變形不影響成型本體的 變形。
以下結(jié)合某飛機(jī)復(fù)合材料零件的成型模具結(jié)構(gòu)，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì) 描述，以便更能理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)。


圖1是復(fù)合材料成形模具的整體結(jié)構(gòu)示意
圖2是模具成型本體的結(jié)構(gòu)示意 圖3是模具支架的結(jié)構(gòu)示意
圖4是模具成型本體與支架連接橫向剖面結(jié)構(gòu)示意 圖5是模具成型本體與支架連接縱向剖面結(jié)構(gòu)示意 圖6是模具部分輔助抽氣結(jié)構(gòu)示意
圖中編號(hào)說(shuō)明l零件本體、2成型本體、3加強(qiáng)板、4型面體、5支架、 6連接板、7斜撐板、8懸臂螺栓、9螺釘、10壓板、ll連接槽、12基座， 13輔助抽氣結(jié)構(gòu)、14通孔、15大間隙 實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的實(shí)施例是某飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)外罩蒙皮支撐件的成型模具，該飛 機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)外罩蒙皮支撐件是一個(gè)復(fù)合材料，外形是半圓形，直徑達(dá)3.7m，截 面是L形。零件外形尺寸要求精度高，理論外形與外部蒙皮裝配時(shí)不許有較 大縫隙。這就加大了零件的制造難度。而模具的制造公差是零件公差的三分之一。這使模具的設(shè)計(jì)及制造的難度也更加困難。
參見附圖，圖1是該零件成型模具的整體結(jié)構(gòu)示意，圖中，模具主體由
上部的成型本體2和下部的支架5兩部分組成。成型本體2由鐵鎳低膨脹合 金材料制成，含有型面體4和加強(qiáng)板3，型面體4是一個(gè)依據(jù)零件本體1的 外形參數(shù)而設(shè)計(jì)的圓弧形槽板結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)板4是一種為增加成型本體強(qiáng)度的 板狀結(jié)構(gòu)，有多個(gè)加強(qiáng)板3分布固定在型面體4的內(nèi)側(cè)，每個(gè)加強(qiáng)板的空間 平面與型面體4最好呈垂直狀態(tài)；模具的支架5由普通鋼材制作，含有方綱 焊接的框架式基座12和垂直固定在基座上的多個(gè)連接板6，該連接板6的位 置和數(shù)量與成型本體的加強(qiáng)板3相對(duì)應(yīng)。
為了實(shí)現(xiàn)成型本體與支架部分的大間隙連接，如圖2和圖3所示，在 成型本體加強(qiáng)板3的下側(cè)設(shè)有兩個(gè)倒U型連接槽11;在支架的每個(gè)連接板的 上端固定有兩個(gè)懸臂螺栓8，為了穩(wěn)定支撐，在懸臂螺栓的反方向連接板的 下端與基座12之間固定有斜撐板7。值得特別強(qiáng)調(diào)的是，該U型連接槽ll 的高度和寬度大于懸臂螺栓8的直徑。裝配時(shí)，將成型本體加強(qiáng)板的連接槽 11置于支架連接板的懸臂螺栓8上，再用螺釘9將壓板10固定封閉在連接 槽11的槽口上，使懸臂螺栓除頂部以外與成型本體的加強(qiáng)板3之間有足夠 大的間隙15，以適應(yīng)支架的變形。
為了進(jìn)一步滿足成型本體與支架兩種不同材料之間的大間隙結(jié)合，實(shí)施 例中將成型本體加強(qiáng)板的中部設(shè)有條狀通孔14，用于安裝輔助抽氣結(jié)構(gòu)13， 如圖6所示，即使模具中的輔助抽氣結(jié)構(gòu)13與成型本體之間也是一種大間 隙或柔性連接，為的是輔助抽氣結(jié)構(gòu)的熱變形不至于影響到成型本體。
權(quán)利要求
1、一種用于復(fù)合材料成型的模具結(jié)構(gòu)，含有成型本體和支架，其特征在于所述的成型本體選用鐵鎳低膨脹合金材料，支架選用普通鋼材料，成型本體與支架之間采用大間隙連接方式。
2、 如權(quán)利要求1所述的用于復(fù)合材料成型的模具結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的成型本體與支架之間的大間隙連接是指在支架上設(shè)有多個(gè)水平的懸臂螺栓，成型本體由成型面和多個(gè)加強(qiáng)板組成，加強(qiáng)板垂直固定在成型面的內(nèi)側(cè)，加強(qiáng)板的下端設(shè)有連接孔，支架上的懸臂螺栓支撐在加強(qiáng)板的連接孔內(nèi)，該連接孔與懸臂螺栓之間有足夠的間隙。
3、如權(quán)利要求2所述的用于復(fù)合材料成型的模具結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的加強(qiáng)板體上有安裝輔助結(jié)構(gòu)的通孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于復(fù)合材料成型的模具結(jié)構(gòu)，含有成型本體和支架，成型本體選用鐵鎳低膨脹合金材料，支架選用普通鋼材料，成型本體與支架之間采用大間隙連接方式。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于支架的變形通過(guò)連接件之間的間隙吸收抵消，使支架的變形不影響成型本體的變形，從而使零件成型后具有很高的精確度。
文檔編號(hào)B29C33/38GK101474839SQ200810188289
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者黨曉麗, 孫永慶, 李玉楊 申請(qǐng)人:西安飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司