[发明专利]飞机用复合材料低成本简易模具及快速制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机用复合材料低成本简易模具及快速制造方法。

背景技术

目前，模具制造行业在设计制造模具时，大多采用金属材料整体加工制造，材料成本及加工费用较高，当模具使用寿命较低或使用次数较少时，更是造成极大的浪费。尤其在大型、精密复合材料成型模具制造方面，由于采用成本较高的Invar材料，如何在保证制件精度要求的前提下，尽可能的降低模具成本，是模具设计和制造过程中亟待解决的难题。

本发明涉及薄壳模具型面制造过程中的简易模具设计，且以关键字“简易模具”进行专利检索时，检索到发明专利21项、实用新型专利31项，未见与本发明所述相似专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在复合材料精准成型过程中，为了减少模具热变形对复合材料零件精度的影响，可以采用热容量较小的薄壳模具型面，而型面制作过程所需的模具若采用金属材料整体加工制造，成本较高。本发明提出一种低成本简易模具作为一种过渡工装，主要用来制造复材精准成型过程中的薄壳模具型面。所采用的材料为普通钢材，并设计为筋板网格结构，中间注入填充物，从而避免了整体加工制造模具的成本浪费，可以有效的节省模具材料。由于薄壳模具型面在经由本模具制造成型后仍需进行数控精加工，需要在数控机床上重新定位，因此，在成型阶段，必须设计出定位基准，以便准确进行重定位，本发明采用制作工艺定位孔的方式解决此问题。

本发明的目的是一种飞机用复合材料制造薄壳模具型面时使用低成本简易模具及快速制造方法，即采用普通钢材经激光切割加得到轮廓形状，再以其作为筋板经焊接构成网格状结构，并使其上表面与所需薄壳模具型面一致，网格尺寸设计为200～300mm，网格内部以填充物填充，并将填充好的上表面按模具型面进行刮型。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种飞机用复合材料低成本简易模具，由U向筋板(1)、V向筋板(2)、模具底座(3)、工艺耳孔底座(4)、第一凸形型面(5)、第一支撑体(6)、第二凸形型面(8)、第二支撑体(9)、网格空槽(11)、填充物(12)、工艺耳孔座支撑体(13)、工艺定位孔(14)组成，其特征在于：主要由U向筋板(1)、V向筋板(2)、模具底座(3)组成一个网格状的低成本简易模具，所用材料为普通钢材，采用同等间隔距离的网格，间隔尺寸为200～300mm，网格数量由复合材料尺寸决定，在成型模具的每个网格之间的网格空槽(11)之间注入填充物(12)，用于模具强度的提高和快速散热，并按模具型面对填充好上表面进行刮型；所述U向筋板(1)或V向筋板(2)均采用焊接方式与模具底座(3)刚性联接；所述U向筋板(1)采用无开槽的U向筋板(1)或有开槽(7)的U向筋板(1)，其中，无开槽的U向筋板主要由第一凸形型面(5)、第一支撑体(6)组成，而有开槽(7)的U向筋板主要由第一凸形型面(5)、第一支撑体(6)、第一开槽(7)组成；V向筋板(2)采用无开槽的V向筋板(2)或有开槽(10)的V向筋板(2)，其中，无开槽的V向筋板(2)主要有第二凸形型面(8)、第二支撑体(9)组成，而有开槽(10)的V向筋板(2)主要有第二凸形型面(8)、第二支撑体(9)、第二开槽(10)组成；所述U向筋板(1)的第一凸形型面(5)和V向筋板(2)的第二凸形型面(8)分别与复合材料零件的相应位置结构的数学模型一致，通过激光切割成型；所述U向筋板(1)与V向筋板(2)采用焊接或插入方式的刚性联接组成网格状；所述无开槽的U向筋板(1)与无开槽的V向筋板(2)相配合采用焊接方式刚性联接成网格状，有第一开槽(7)的U向筋板(1)与第二开槽(10))的V向筋板(2)相配合采用插入方式的刚性联接成网格状。

所述一种飞机用复合材料低成本简易模具的快速制造方法，具体包括以下步骤：

(1)选择底座及筋板，根据所要制造的模具型面规格，选择合适尺寸的模具底座与合适数量及平面尺寸的板材；

(2)筋板切割成型，根据每一张U向筋板(1)和V向筋板(2)在整个模具中所在位置的表面形状，利用激光切割机将U向筋板(1)和V向筋板(2)加工成精确的轮廓形状；