飛機(jī)用復(fù)合材料薄殼模具型面快速制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛機(jī)用復(fù)合材料薄殼模具型面快速制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，飛機(jī)用復(fù)合材料成型模具目前主要采用金屬材料整體切削加工制造，由于Q235A、Invar等金屬材料耐高溫、耐磨損、使用周期長等特點，因此成為復(fù)合材料模具工裝制造的主要材料。Q235A具有厚度規(guī)格齊全、成本低廉、供應(yīng)充足等優(yōu)點，是實際生產(chǎn)中最常用的材料，但由于其熱膨脹系數(shù)與制件相差較大，因此不適合制造大型、精密復(fù)合材料零部件；而熱膨脹系數(shù)與制件接近的模具材料Invar成本過高，且厚度規(guī)格有限，通過切削加工制造模具型面存在較大困難。因此，在保證制件精度要求的前提下，如何更科學(xué)有效的制造模具型面、降低模具成本，是復(fù)合材料模具設(shè)計和制造過程中亟待解決的難題。
[0003]本發(fā)明涉及復(fù)合材料模具型面的制造方法，且以關(guān)鍵字‘復(fù)合材料’和‘模具’進(jìn)行專利檢索時，檢索到發(fā)明專利26項、實用新型專利14項，未見與本發(fā)明相似專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在大型、精密復(fù)合材料零部件成型過程中，模具材料一般采用Invar，材料成本及加工制造成本過高，又由于所制造的工裝厚度較大，其熱容量較大，因此而引起的制件變形影響精度是實際生產(chǎn)中存在的主要問題，本發(fā)明提出采用熱成型的方法制造薄殼模具型面，即對用于制造模具型面的金屬板材料進(jìn)行加熱，到達(dá)一定溫度后取出，置于簡易成型模上固定并加壓，冷卻成型后再進(jìn)行數(shù)控精加工得到用于復(fù)合材料成型的模具型面。
[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有在大型復(fù)合材料模具以上所述的缺點及不足，本發(fā)明提出一種新型模具型面快速制造方法，可以有效的提高制件精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省模具材料，降低成本，具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、適用范圍寬等特點。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種飛機(jī)用復(fù)合材料薄殼模具型面快速制造方法，采用熱成型的方式制造厚度至少為4mm的模具型面，可以選擇較薄的金屬板材作原料，原料板材厚度規(guī)格為10?12_，避免了以往采用整體金屬材料經(jīng)切削加工成型所造成的毛坯尺寸過大，材料成本高的缺點；且由于所制造的模具型面厚度薄而均勻，其熱容量較小，因此在制作復(fù)合材料零件時產(chǎn)生的熱變形也較小，可大幅提高復(fù)合材料制件的精度，節(jié)省了模具材料，降低模具制造成本，實現(xiàn)精準(zhǔn)成型的目的，該方法包括如下步驟:
[0008](I)選取用于制造模具型面的材料規(guī)格，根據(jù)所需模具型面大小，選擇合適平面尺寸的板材，厚度規(guī)格選為10?12mm ；
[0009](2)簡易模具型面補償修型，根據(jù)模具材料的熱膨脹系數(shù)，對復(fù)合材料模具型面進(jìn)行補償處理，具體辦法是對復(fù)合材料模具型面按模具材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行比例放大，得到簡易模具的型面，放大的比例為AL，AL的表達(dá)式為AL = 1+β ΧΔΤ，其中β為模具材料的熱膨脹系數(shù)，AT為成形溫度與室溫的差；
[0010](3)起皺處預(yù)處理，即對板材熱成形過程中的起褶皺處的切割處理，為了減少拉伸變薄和起皺，因此需要對起皺的堆料的部分預(yù)先處理，去除多余的材料，為此，在成型前，先采用現(xiàn)板材同樣尺寸的塑料布在簡易模具(I)型面上貼塑料布膜(2)的方式找出起褶皺部位及尺寸參數(shù)，將所選板材原料按塑料布的起褶皺相應(yīng)部位切割去掉多余的材料；
[0011](4)板材加熱，將起皺預(yù)處理后的板材放入高頻加熱爐中，根據(jù)模具具體成型不同要求設(shè)定加熱溫度及時間等參數(shù)后對其升溫加熱；
[0012](5)合模成型，將加熱后的板材由高頻加熱爐中取出，安放在簡易合型模具上，合模加壓固定，使其與模具型面貼合；
[0013](6)冷卻后取出進(jìn)行焊接，合模成型待溫度降為正常值后，打開模具，取出成型后的材料，對預(yù)處理切割部分所形成的縫隙進(jìn)行焊接；
[0014](7)數(shù)控精加工，對焊接后的板材進(jìn)行模具型面的數(shù)控拋光精加工，保證數(shù)控加工成型后的模具厚度至少為4_，即為最終所需的薄殼模具型面。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的薄殼模具型面快速制造方法的流程圖
[0016]圖2是本發(fā)明的制造薄殼模具型面的原材料示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的簡易成型模具上貼塑料布膜試驗示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的薄殼模具型面原材料起褶皺處的切割處理示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明的高頻加熱爐加熱示意圖。
[0020]圖6是本發(fā)明的合模成型示意圖。
[0021]圖7是本發(fā)明的薄殼模具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]1-簡易模具、2-塑料布膜、3-起褶皺處、4-切口縫隙、5-高頻加熱爐、6_起皺預(yù)處理后的板材、7-簡易合型模具、8-薄殼模具。
【具體實施方式】
[0023]本技術(shù)方案還可以通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)并下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
[0024]圖1是本發(fā)明的薄殼模具型面快速制造方法的流程圖，該方法包括如下步驟:
[0025](I)選取用于制造模具型面的材料規(guī)格，根據(jù)所需模具型面大小，選擇合適平面尺寸的板材，厚度規(guī)格選為10?12mm ；
[0026](2)簡易模具型面補償修型，根據(jù)模具材料的熱膨脹系數(shù)，對復(fù)合材料模具型面進(jìn)行補償處理，具體辦法是對復(fù)合材料模具型面按模具材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行比例放大，得到簡易模具的型面，放大的比例為AL，AL的表達(dá)式為AL = 1+β ΧΔΤ，其中β為模具材料的熱膨脹系數(shù)，AT為成形溫度與室溫的差；
[0027](3)起皺處預(yù)處理，即對板材熱成形過程中的起褶皺處的切割處理，為了減少拉伸變薄和起皺，因此需要對起皺的堆料的部分預(yù)先處理，去除多余的材料，為此，在成型前，先采用現(xiàn)板材同樣尺寸的塑料布在簡易模具(I)型面上貼塑料布膜(2)的方式找出起褶皺部