[发明专利]航空复合材料帽型加筋板热压罐成型芯模及包含此芯模的热压罐成型全套模具

说明书

本发明提供一种用于航空帽型加筋板热压罐成型的带有内部结构的硅橡胶气囊芯模，包括薄层硅橡胶气囊及气囊内部放置的快卸结构，气囊精确提供成型压力，内部结构起到成型前铺丝时的支撑作用及热压罐成型时的支撑作用。可充分发挥了气囊的优点并通过内部结构解决了其固有缺点。本发明还公开了一种包含上述带内部快卸结构芯模的帽型加筋板热压罐共固化成型的全套模具组件，全套组件包括上述新型芯模，热压罐共固化成型所使用的上盖板，下盖板，及匹配帽型筋条外形的阴模。应用本发明所述的航空帽型筋条热压罐共固化成型全套模具，在固化前铺丝工序中克服了铺丝头压力导致气囊下陷问题，且无需更换模具即可在铺丝完毕后直接进行热压罐固化，而在热压罐固化成型中固化压力稳定无波动且内部芯模提供的压力精确可控，满足了航空制件的工艺要求与过程可检要求，铺丝后热压罐成型帽型筋条质量稳定，并合理控制了制造成本。

技术领域

本发明涉及航空复合材料热压罐成型制造领域。特别的，适用于航空复合材料加筋板即复合材料帽型飞机壁板的热压罐成型制造工艺。

背景技术

由于复合材料的轻质，比刚度大，耐腐蚀以及可设计性强等优点，其越来越多的被使用在包括汽车，航空，航天，医疗以及体育器材等领域。而航空业对结构的强度和重量有严格的要求，故复合材料加筋板已大量用于航空结构件中，且使用比例逐年扩大。

在加筋板中，帽型筋条具有闭剖面，稳定性好等性质，适用于飞机壁板结构。目前成型工艺为热压罐共固化成型。其外部一般由刚性阴模进行约束来保证外形以及传压，其帽型内部由于梯形型腔的存在，需要内设芯模来进行传压。设置好模具后置于热压罐环境下进行共固化成型。此方法由于经济性优异，且能成型大尺寸壁板，而被广泛运用与飞机复合材料制造领域。目前，用于复合材料帽型空腔的芯模主要有三种，分别是：

金属芯模：此种芯模在成型后难以脱模，在实际生产中无法采用。

预制孔硅橡胶芯模：易于脱模，现已研究预制12mm圆孔或者梯形孔可以控制硅橡胶热胀从而使其传压平稳，但民机制造与检验和适航十分苛刻，并没有直接研究表明可以精确控制硅橡胶的热胀传压，同时也无法量化检验。故不适用于航空大型民机制造领域。

硅橡胶气囊芯模：传压稳定，极易脱模。但稳定性不好，中间传压不达可能影响产品质量，存在废品率高的问题。更重要的是，经过工艺改良，目前多使用自动铺丝设备在帽型筋上直接铺设蒙皮，铺设完毕后送入热压罐共固化，此方法自动化程度高，效率高。但自动铺丝头与帽型筋接触时气囊极易下陷导致铺丝弯曲等问题。

而经过改良的气囊外壁与硅橡胶复合芯模，仅对固化成型有所帮助而并不能适用于当前自动化工艺中的自动铺丝工序。亦或为了适用于铺丝工艺必须采用纯硅橡胶模具提供支撑，而铺丝完毕后需要进行繁琐的更换模具操作。

因此，设计一种在铺丝时能作为内部支撑使得铺丝头平稳运行，在热压罐共固化工艺中能平稳可检的传达压力并保持外形可控，在成型完毕后，又容易脱模的航空复合材料帽型加筋板热压罐成型模具具有重要意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种在自动铺丝过程中能提供稳定支撑，后无需更换芯模可直接热压罐成型，且在成型过程中能实现压力稳定可达、表面及几何精度符合要求、模具复材无负影响、结构简洁易拆卸的芯模及包含芯模的成套模具。具体技术方案如下：

一种含有内部结构的航空复合材料帽型加筋板热压罐成型芯模，其包含硅橡胶薄层气囊和内部结构。

所述内部结构包含上支撑结构，下支撑结构和快卸连接件。

所述硅橡胶气囊按照热压罐成型工艺进行内部充压。

以上技术方案中优选的，所述芯模材料，所述硅橡胶薄层气囊厚度在0.1至0.3mm之间；所述内部结构材料为牌号为7024的高强度轻质铝合金。

以上技术方案中优选的，锁住芯模中的内部结构，所述快卸连接件的截面外形采用圆形。