一種L型復(fù)合材料構(gòu)件鋪放成型模具及其操作方法與流程

本發(fā)明屬于航空復(fù)合材料制備成型領(lǐng)域，涉及一種L型復(fù)合材料構(gòu)件鋪放成型模具及其操作方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度和比剛度高、抗疲勞、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)領(lǐng)域，并逐漸擴(kuò)展到飛機(jī)承力構(gòu)件。但由于復(fù)合材料的各向異性及疊層結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料構(gòu)件尤其是含復(fù)雜型面的構(gòu)件精確成型，在復(fù)合材料構(gòu)件的制備成型過程中無法精確保證設(shè)計(jì)厚度，甚至產(chǎn)生氣孔等缺陷，因此需要設(shè)計(jì)一種L型復(fù)合材料構(gòu)件鋪放成型模具，實(shí)現(xiàn)L型復(fù)合材料構(gòu)件精確成型，保證設(shè)計(jì)厚度尺寸及成型件內(nèi)部致密性。

目前，含復(fù)雜型面復(fù)合材料構(gòu)件的制備成型工藝受到人們的廣泛關(guān)注，在研究生產(chǎn)過程中多采用手工壓板成型，不僅操作效率低，而且很難實(shí)現(xiàn)型面的精確成型，影響構(gòu)件性能和使用可靠性。主要有以下幾點(diǎn)不足：1無法實(shí)現(xiàn)型面完整連續(xù)成型；2無法保證構(gòu)件成型厚度精確控制。而構(gòu)件的成型厚度、接口面是否平整連續(xù)都會(huì)對(duì)復(fù)合材料的組分體積含量產(chǎn)生影響，繼而影響構(gòu)件的力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)L型復(fù)合材料構(gòu)件提供一種精度高、操作效率高、適應(yīng)性好的快速鋪放成型模具。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種L型復(fù)合材料構(gòu)件鋪放成型模具，包括底座1、L型定型塊6、位移控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，位移控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)沿X方向和Y方向具有相同結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)L型定型塊6沿X、Y方向精確移動(dòng)；

底座1上設(shè)有L型槽、四個(gè)與工作臺(tái)連接的U型槽和沿X、Y方向兩條燕尾槽，L型槽內(nèi)形成內(nèi)側(cè)L型定型面和外側(cè)三段非連續(xù)L型定型面，即分別為定型面A和定型面B，用于實(shí)現(xiàn)與L型定型塊6精準(zhǔn)貼合；底座1通過U型槽安裝螺栓固定在工作臺(tái)上；

L型定型塊6為L形、厚度高于底座1上L型槽的可活動(dòng)塊體，形成內(nèi)外兩個(gè)L型定型面；內(nèi)外兩個(gè)L型定型面分別與底座1的定型面A和定型面B精準(zhǔn)貼合；L型定型塊6平置于底座1的L型槽內(nèi)，通過位移控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在L型槽內(nèi)沿X、Y方向自由移動(dòng)；

位移控制系統(tǒng)分為X向位移控制系統(tǒng)和Y向位移控制系統(tǒng)，二者結(jié)構(gòu)相同；X向位移控制系統(tǒng)包括手柄A2、螺桿A3、螺桿座A4和滑臺(tái)A5；滑臺(tái)A5通過底座1的燕尾槽與底座1連接，并與螺桿3一端連接；螺桿座A4通過螺釘固接在底座1上，螺桿A3穿過螺桿座A4孔內(nèi)的可更換銅套與螺桿座A4連接，手柄A2與螺桿A3另一端連接；通過手柄A2的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)A5沿X方向自由移動(dòng)，從而精確控制L型定型塊的移動(dòng)。

測量系統(tǒng)包括X向測量系統(tǒng)和Y向測量系統(tǒng)，二者結(jié)構(gòu)相同；X向測量系統(tǒng)包括百分指示表A8和百分表夾具A7；百分指示表A8通過百分表夾具7與螺釘固定在底座1上；百分指示表A8依靠接觸產(chǎn)生指針偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)X方向位移讀數(shù)。

所述的螺桿A3和螺桿B13均為具有反向鎖止功能的精密梯形螺紋桿。

本發(fā)明的有益效果：1.采用具有反向鎖止功能的精密梯形螺紋桿，實(shí)現(xiàn)模具的精密直線位移控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)L型復(fù)合材料構(gòu)件成型厚度的精確控制；2.采用兩個(gè)百分表結(jié)合，實(shí)現(xiàn)L型復(fù)合材料構(gòu)件沿X、Y向雙向厚度精確可控；3.本發(fā)明進(jìn)行待固化成型L型復(fù)合材料構(gòu)件快速、準(zhǔn)確的厚度調(diào)節(jié)，提高構(gòu)件的厚度尺寸精度和模具安裝效率，實(shí)現(xiàn)L型復(fù)合材料構(gòu)件快速成型。

附圖說明

圖1是L型復(fù)合材料構(gòu)件鋪放成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是L型復(fù)合材料構(gòu)件成型厚度調(diào)節(jié)過程的示意圖。

圖中：1底座；2手柄A；3螺桿A；4螺桿座A；5滑臺(tái)A；6L型定型塊；

7百分表夾具A；8百分指示表A；9百分指示表B；10百分表夾具B；

11滑臺(tái)B；12螺桿座B；13螺桿B；14手柄B；

15待固化成型L型復(fù)合材料構(gòu)件。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1、圖2所示，一種L型復(fù)合材料構(gòu)件鋪放成型模具，包括底座1、L型定型塊6、位移控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，位移控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)沿X方向和Y方向具有相同結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)L型定型塊6沿X、Y方向精確移動(dòng)。

底座1包含固定L型槽、四個(gè)與工作臺(tái)連接的U型槽和沿X、Y方向兩條燕尾槽等基本特征，其中L型槽內(nèi)形成內(nèi)側(cè)L型定型面和外側(cè)三段非連續(xù)L型定型面，即分別為定型面A和定型面B，用于實(shí)現(xiàn)與L型定型塊6精準(zhǔn)貼合。底座1通過U型槽安裝螺栓固定在工作臺(tái)上。

L型定型塊6為一具有L形且高出底座1的可活動(dòng)零件，形成內(nèi)外兩個(gè)L型定型面；內(nèi)外兩個(gè)L型定型面可分別與定型面A、B精準(zhǔn)貼合。L型定型塊6平置于底座1L型槽內(nèi)，通過位移控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在L型槽內(nèi)沿X、Y方向自由移動(dòng)。

位移控制系統(tǒng)分為X向位移控制系統(tǒng)和Y向位移控制系統(tǒng)，二者結(jié)構(gòu)相同；X向位移控制系統(tǒng)包括手柄A2、螺桿A3、螺桿座A4、滑臺(tái)A5；滑臺(tái)A5通過底座1的燕尾槽與底座1連接并與螺桿A3一端連接，螺桿座A4通過螺釘固接在底座1上，螺桿A3穿過螺桿座A4孔內(nèi)的可更換銅套與螺桿座A4連接，手柄A2與螺桿A3另一端連接。通過手柄A2的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)A5沿X方向自由移動(dòng)，從而精確控制L型定型塊6的移動(dòng)。

測量系統(tǒng)包括X向測量系統(tǒng)和Y向測量系統(tǒng)，二者結(jié)構(gòu)相同；X向測量系統(tǒng)包括百分表夾具A7、百分指示表A8；百分指示表A8通過百分表夾具7與螺釘固定在底座1上；百分指示表A8依靠接觸產(chǎn)生指針偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)X方向位移讀數(shù)。

如圖1、圖2所示，上述L型復(fù)合材料構(gòu)件鋪放成型模具的操作方法，包括如下步驟：

一種L型復(fù)合材料構(gòu)件鋪放成型模具的操作方法，步驟如下：

第一步，操作前期準(zhǔn)備

(1)將活動(dòng)的L型定型塊6置入底座1L型槽槽內(nèi)貼近定型面B，調(diào)整L型定型塊6保證其與定型面B精準(zhǔn)貼合；

(2)將待固化成型的L型復(fù)合材料構(gòu)件15放入底座1L型槽內(nèi)與定型面A貼合；轉(zhuǎn)動(dòng)手柄A2使螺桿A3推動(dòng)滑臺(tái)A5沿X方向做直線位移，使L型定型塊6沿X向移動(dòng)至與待固化成型L型復(fù)合材料構(gòu)件15即將貼合；轉(zhuǎn)動(dòng)手柄B14使螺桿B13推動(dòng)滑臺(tái)B11沿Y方向做直線位移，使L型定型塊6沿Y向移動(dòng)至與待固化成型L型復(fù)合材料構(gòu)件15即將貼合；安裝百分指示表A8和百分指示表B9，將百分指示表A8和百分指示表B9分別調(diào)節(jié)到與L型定型塊6接觸，并調(diào)節(jié)百分指示表A8和百分指示表B9的刻度為零；

(3)根據(jù)待固化成型L型復(fù)合材料構(gòu)件15設(shè)計(jì)厚度t_x和t_y計(jì)算X向和Y向待調(diào)節(jié)量：使用游標(biāo)卡尺分別測量此時(shí)底座1L型槽內(nèi)定型面A與L型定型塊6的距離T_x和T_y并記錄數(shù)據(jù)；計(jì)算X向待調(diào)節(jié)量Δt_x＝T_x-t_x，Y向待調(diào)節(jié)量Δt_y＝T_y-t_y；

第二步，調(diào)節(jié)X、Y向位移控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)待固化成型L型復(fù)合材料構(gòu)件15厚度精確穩(wěn)定

繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄A2使螺桿A3推動(dòng)滑臺(tái)A5沿X方向做直線位移，使L型定型塊6沿X方向移動(dòng)至百分指示表A8刻度顯示為Δt_x；轉(zhuǎn)動(dòng)手柄B14使螺桿B13推動(dòng)滑臺(tái)B11沿Y方向做直線位移，使L型定型塊6沿Y方向移動(dòng)至百分指示表B9刻度顯示為Δt_y；

第三步，L型復(fù)合材料構(gòu)件固化成型

將百分指示表A8和百分指示表B9從底座1上拆卸，將調(diào)節(jié)好的整個(gè)模具從工作臺(tái)取下，置入真空袋中密封并抽真空，待檢測無漏氣現(xiàn)象，放入高溫烤箱中，設(shè)定固化時(shí)間、壓力和溫度，待固化成型后取出模具，反向松開手柄A2和手柄B14，取出L型復(fù)合材料構(gòu)件，檢測驗(yàn)證與設(shè)計(jì)厚度是否一致。

進(jìn)一步改變T_x、T_y與Δt_x、Δt_y的值，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同厚度L型復(fù)合材料構(gòu)件的兩個(gè)方向可控厚度固化成型。