[发明专利]一种复合材料模具母模及其制造方法和应用

说明书

本发明涉及一种复合材料模具母模及其制造方法和应用。本发明方法包括：制作钢架并在钢架上堆积钢条以形成钢材型面；在钢材型面上铺覆木板层，形成木板层型面；在木板层型面上粘结泡沫层并进行粗加工，形成粗加工型面；在泡沫型面上铺覆玻璃钢层，形成玻璃钢层型面；在玻璃钢型面上铺覆代木树脂层并进行精加工，得到具有精加工型面的母模。本发明还提供所述方法制得的母模以及所述母模在制造复合材料模具中的应用。本发明方法具有成本低、加工难度小、生产周期短等优点，所制得的母模和复合材料模具具有良好耐温性、高模具精度和轻质等优点，克服了传统复合材料模具的表面裂纹和形变等问题，在航空器和车辆制造等领域具有巨大的潜在市场。

技术领域

本发明涉及复合材料模具制造领域，尤其涉及复合材料模具母模、复合材料模具及其制造方法和应用。

背景技术

近年来，航空航天、兵器、船舶、高铁等行业迅猛发展，轻量化与低碳高效是时代发展的主题，复合材料替代传统金属材料是军转民及军民融合的一个重要发展方向。大型复杂复合材料构件在研制时存在一些难以逾越的技术鸿沟，研制周期长也是其开疆拓土的刚性障碍，居高不下的模具制造成本等都严重影响了复合材料的广泛应用。

近年来，在风电叶片的浪潮逐渐退去的同时，其衍生出来的复合材料材质模具(后文有时简称复材模具)技术得到了长足的发展与继承。与传统的金属材质模具(后续简称金属模具)技术相比，复合材料模具技术在研制大尺寸复杂型面制件领域具有压倒性的优势。首先，在成型复合材料制件时，由于模具与制件材质相近，热膨胀系数差几乎为零，因而制件在固化后尺寸精度高；其次，复合材料模具加工难度低，效率高，刀具损耗小，周期短；再者，复合材料模具加工成本相对较低，更适用于批量化生产。

普遍认为，复合材料模具为制造大型平面、曲面及复杂型面结构制件提供了崭新的模具思路，克服了传统金属模具加工成本高、周期长、效率低、尺寸精度低等一系列问题，在航空航天、船舶、轨道交通、电子系统等领域具备巨大的应用潜力。

但是，现有技术制得的复合材料模具还存在如下问题：母模耐温等级不足，容易在真空灌注过程中发生塌陷；复合材料模具的表面不美观，成本高；因此铺层材料发生变形导致难以铺层；因材料问题导致的树脂灌注不充分；行程模具的不同材料的膨胀系数差异造成的内应力引起尺寸发生偏差、表面产生裂纹、模具受损等。

发明内容

为了解决现有技术存在的一个或者多个问题，本发明在第一方面提供了一种复合材料模具母模的制造方法，所述方法包括如下步骤：

(a)制作钢架并在钢架上堆积钢条以形成钢材型面；

(b)在钢材型面上铺覆木板层，形成木板层型面；

(c)在木板层型面上粘结泡沫层并进行粗加工，形成粗加工型面；

(d)在泡沫型面上铺覆玻璃钢层，形成玻璃钢层型面；

(e)在玻璃钢型面上铺覆代木树脂层并进行精加工，得到具有精加工型面的母模。

本发明在第二方面提供了一种复合材料模具母模，所述母模包括：

(1)钢架；

(2)堆积在钢架上从而形成钢材型面的钢条；

(3)铺覆在钢材型面上的木板层；

(4)粘结在木板层上的泡沫层；

(5)铺覆在泡沫层上的玻璃钢层；和

(6)铺覆在玻璃钢层上的代木树脂层。

在一些优选的实施方式中，所述复合材料模具母模由本发明第一方面所述的方法制得。

本发明在第三方面提供了本发明第二方面所述的母模在制造复合材料模具中的应用。