[发明专利]大尺寸复合材料工字形加强筋的成型模具

说明书

技术领域

本发明属于复合材料成型技术，涉及对大尺寸复合材料工字形加强筋的 成型模具的改进。

背景技术

复合材料工字形加强筋的结构参见图1。工字形加强筋由上缘、下缘和腹 板三部分组成，位于腹板左边的上缘为上缘左凸缘，位于腹板右边的上缘为 上缘右凸缘，位于腹板左边的下缘为下缘左凸缘，位于腹板右边的下缘为下 缘右凸缘。目前，复合材料工字形加强筋的成型模具一般包括预处理模具和 成型模具。图2为预处理模具结构示意图，图中18是半个工字形加强筋，以 腹板的中心线为分型面；14是预处理芯模，其上表面与加强筋腹板贴合；左 侧面的上部与加强筋下凸缘贴合，右侧面的上部与加强筋上凸缘贴合；15是 左侧板，16是右侧板，17是上盖板。左侧板15的右侧面与加强筋下凸缘的 下底面相贴合，右侧板16的左侧面与加强筋上凸缘的上表面贴合，上盖板17 的下表面与加强筋腹板的分型面贴合。该预处理模具每次处理半个工字形加 强筋。图3是目前的工字形加强筋成型模具，它由左成型主模2a、右成型主 模3a、底模9、上盖板8、橡胶左上挡边10、橡胶右上挡边11、橡胶左下挡 边12和橡胶右下挡边13组成。底模9的上表面带有工字形加强筋1下缘的 型面；左成型主模2a横截面为四边形，左成型主模2a上表面的型面与对应的 工字形加强筋1上缘的左凸缘下表面一致，左成型主模2a下表面型面与对应 的加强筋的下缘的左凸缘上表面一致，左成型主模2a的右侧面为平面，它与 加强筋腹板的左侧面贴合，左成型主模2a的左侧面为平面；右成型主模3a 横截面为四边形，右成型主模3a上表面的型面与对应的工字形加强筋1上缘 的右凸缘下表面一致，右成型主模3a下表面型面与对应的加强筋的下缘的右 凸缘上表面一致，右成型主模3a的左侧面为平面，它与加强筋腹板的右侧面 贴合，右成型主模3a的左侧面为平面；上盖板8是AIRPAD橡胶经硫化形成 的橡胶软模，上盖板8的长度为加强筋上缘的长度，上盖板8的宽度度为加 强筋上缘的宽度、橡胶左上挡边10的宽度和橡胶右上挡边11的宽度之和； 橡胶左上挡边10与上缘左凸缘的左侧面贴合，橡胶左上挡边10的长度为加 强筋上缘的长度，橡胶左上挡边10的厚度与上缘厚度一致；橡胶右上挡边11 与上缘右凸缘的左侧面贴合，橡胶右上挡边11的长度为加强筋上缘的长度， 橡胶右上挡边11的厚度与上缘厚度一致；橡胶左下挡边12与下缘左凸缘的 左侧面贴合，橡胶左下挡边12的长度为加强筋下缘的长度，橡胶左下挡边12 的厚度与下缘厚度一致；橡胶右下挡边13与下缘左凸缘的左侧面贴合，橡胶 右下挡边13的长度为加强筋下缘的长度，橡胶右下挡边13的厚度与下缘厚 度一致。这种成型模具的缺点是：第一、加强筋上下缘的宽度必须留有余量， 成型后通过机械加工将余量切除，增加了工作量，降低了材料的利用率。如 果不留余量，则难以保证加强筋上下缘的成型质量；第二、加强筋的成型需 要两套模具，即预处理模具和成型模具，成本较高；第三、由于橡胶左上挡 边10、橡胶右上挡边11、橡胶左下挡边12和橡胶右下挡边13都是未硫化的 AIRPAD橡胶，因此，这种成型模具不能用于加强筋和蒙皮的一次共固化。

此外，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。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，可以长达数米。当 加强筋的尺寸较大时，加强筋成型模就难以加工，即使加工出来，由于刚度 很小，很容易变形，无法保证复合材料加筋壁板的成型精度。

发明内容

本发明的目的是：提出一种无需留加强筋上下缘宽度余量、取消预处理 模具、可以用于加强筋和蒙皮共固化、便于加工并能保证复合材料加筋壁板 成型精度的大尺寸复合材料工字形加强筋的成型模具，以便实现加强筋的精 确制造，保证加强筋的成型质量和成型精度，降低制造成本，简化成型工艺， 提高材料的利用率。