[发明专利]一种复合材料格栅夹层法兰成型模具及成型方法

说明书

本发明公开了一种复合材料格栅夹层法兰成型模具及成型方法，属于法兰制造领域，能够实现复合材料格栅夹层法兰的缠绕成型，提高了复合材料格栅夹层法兰构件制造效率、降低了人工成本。本发明包括：转轴、硅橡胶块、塑料泡沫块和压板。转轴位于模具的轴线上，硅橡胶块和塑料泡沫位于转轴上下表面，压板位于硅橡胶块和塑料泡沫块外围。法兰成型过程中首先通过转轴缠绕成型结构的内蒙皮；而后使用硅橡胶块缠绕成型格栅夹层；最后移除硅橡胶块，使用塑料泡沫块缠绕成型外蒙皮；在内外蒙皮和格栅夹层成型过程中，法兰端头也同时成型，结构缠绕成型后，使用压板将构件四周压实，待结构固化成型后，拆除压板。

技术领域

本发明属于法兰制造领域，尤其涉及一种复合材料格栅夹层法兰成型模具及成型方法。

背景技术

树脂基复合材料格栅结构为轻质网格结构，因具有高比强度和高比刚度的力学特性，在航空航天领域具有广泛应用前景。法兰作为轴与轴之间相互连接的零件，通常为柱状，包括法兰连接端面（法兰盘）和过渡段。为了提高法兰结构的承载效率，可将法兰过渡段设计成格栅夹层结构。复合材料格栅夹层柱状法兰可采用缠绕工艺制造，生产效率较高。而对于过渡段为平板结构的非柱状法兰，其制造工艺则鲜有文献研究。可借鉴复合材料平板结构的制造工艺，采用手工铺层工艺制造该类法兰结构，但人工成本较高、制造效率较低。

发明内容

本发明提供了一种复合材料格栅夹层法兰成型模具及成型方法，能够实现复合材料格栅夹层法兰的缠绕成型，缠绕成型后，通过沿构件对称面切开，获得两块对称法兰结构，提高了复合材料格栅夹层法兰构件制造效率、降低了人工成本。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合材料格栅夹层法兰成型模具，包括：转轴、硅橡胶块、塑料泡沫块和压板；所述转轴位于模具的轴线上，所述硅橡胶块和塑料泡沫分别位于转轴上下表面，所述压板位于所述硅橡胶块和塑料泡沫块外围。

以上所述结构中，所述转轴为变截面结构，转轴两端为圆柱轴，作为缠绕设备的夹持端，中间为矩形截面轴，为纤维缠绕区域，矩形截面轴两侧中间位置有矩形沟槽；所述硅橡胶块的形状与格栅夹层中格栅所围区域尺寸一致，厚度等于格栅高度；所述塑料泡沫块厚度等于格栅的高度，塑料泡沫块的形状与格栅围成的凹槽形状一致，移除硅橡胶块后，塑料泡沫块填充于格栅围成的凹槽内；所述压板由两块平板和两块折边板组成，平板两侧开有长圆孔，与平板开孔位置对应的折边板的折边上开有圆孔，通过螺栓和螺母可将两个平板和两块折边板固定，形成矩形方框。通过调节螺栓在平板长圆孔的位置，改变两块折边板的间距。通过在平板与折边板间增加或减少垫片，调整平板间距。通过以上压板位置的调整，可调节压板对缠绕构件的压紧程度。

一种复合材料格栅夹层法兰成型方法，包括：首先通过转轴缠绕成型结构的内蒙皮；然后在转轴上下表面粘贴硅橡胶块，以橡胶块间间隙为缠绕路径，缠绕成型格栅夹层；移除硅橡胶块，使用塑料泡沫块填充格栅形成的凹槽，以塑料泡沫块和格栅为缠绕支撑面，缠绕成型外蒙皮；最后采用压板将构件四周压实，待结构固化成型后，拆除压板，沿模具对称面切开，获得两块对称复合材料格栅夹层法兰。

本发明的有益效果：本发明提供了一种用于复合材料格栅夹层法兰成型的模具，包括转轴、硅橡胶块、塑料泡沫块和压板，平板两侧开有长圆孔，与平板开孔位置对应的折边板的折边上开有圆孔，通过螺栓和螺母可将两个平板和两块折边板固定，通过调节螺栓在平板长圆孔的位置，改变两块折边板的间距，通过在平板与折边板间增加或减少垫片，调整平板间距；通过以上压板位置的调整，可调节压板对缠绕构件的压紧程度。采用本发明的模具能够实现复合材料格栅夹层法兰的缠绕成型，缠绕成型后，通过沿构件对称面切开，获得两块对称法兰结构；提高了复合材料格栅夹层法兰构件制造效率，降低了人工成本。

附图说明

图1为复合材料格栅夹层法兰结构示意图，其中a为完整结构，b为移除内蒙皮结构；