[发明专利]大型复合材料型板焊接框架模具及制造方法

说明书

本发明涉及一种大型复合材料型板焊接框架模具及制造方法，对于制造大型复合材料零件所用的模具具有体积大，重量大，模具用料成本高，热成型的受热不均匀等缺点；为了克服这些不足，本发明提供一种大型复合材料型板焊接框架模具及制造方法，主要由支撑体、薄壳模具型板组件、连接支撑横板等组成，相互焊接连接；支撑体由型板组成网格式框架结构，根据热成形和有限元分析，建立复合材料零件三维数模作为薄壳模具型面板组件的数模，再将模数分为几块长度相等的型面板,型面板再分为对称的4块型面，1次辊压2块相等型面，4块型面经2次辊压成形与2块上基板焊接成一块型面板，其他几块型面板同样制造，最组焊成薄壳模具型板组件，再精加工型面。

技术领域

本发明涉及一种大型复合材料型板焊接框架模具及制造方法。

背景技术

航空用复合材料由于具有重量轻，耐腐蚀，抗疲劳损伤能力强，机械加工少，采用共固化可以减少装配件和紧固件的数量，热膨胀几乎为零等优点被广泛应用于航空领域。但对于长度3米以上的大型复合材料所用模具的型板采用整体一次制造尺寸大、难加工、精度不易保证、使用寿命短及尺寸的稳定性差等问题严重，导致模具制造成本高、型板的局部缺陷会制约整体的模具质量，而且机械加工机床对加工零件尺寸要求一般不能长于2米，而对于制造航空用大型复合材料零件尺寸一般大于2米，同样制造所需模具工装长度大于大型复合材料零件尺寸，这就意味着无法一次整体制造完成，而影响复合材料零件精度的关键因素是型板结构，针对以上缺点，为了减少大型模具焊接难度、强度及降低加工成本，提高精度和效率，本发明提供一种大型复合材料型板焊接框架模具及制造方法，采用合适的焊接方法与工艺方法来减少焊接缺陷对工装的强度和气密性的影响，在整个模具焊接和数控加工过程中起重要作用，既可以保证尺寸的稳定性、提高模具材料利用率，又可以减少数控加工量节约成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对制造长度超过2米及以上的大型复合材料零件需要的模具型面难以一次板料成型制造，模具在制造上由于焊接的空间尺寸大，易变形造成多次返工再加工，材料利用率差等诸多问题导致模具加工精度下降、精度难以保证、造成模具成本高、局部的缺陷会制约整体的模具质量，增长了制造周期及增加成本，为了克服这些缺点和不足，例如薄壳模具型板部分两端为斜平面，中间为曲面，如果直接加工需70mm厚钢板料最终型板只要12mm厚，这显然不可取，料的利用率低，费时加工成本高；因此选择分块粗加工，然后拼焊再粗加工、精加工，这样省料省工时，最为合理；本发明提供了一种大型复合材料型板焊接框架模具及模具制造方法，大型复合材料型板焊接框架模具主要由框架式模具支撑体、薄壳模具型板组件、连接支撑横板、底座组成，模具支撑体采用网格框架式焊接结构，模具型板采用薄钢板和支撑体焊接刚性连接方式，模具型板采用分块组合焊接形式，建立模具型板的三维数模，通过三维数模受力分析，将模具型板的数模分成2至10个模块单元，每个型板模块单元尺寸小于2米，按照三维数模抽象出的每个型板的数模分别制造型板模块单元，由于每个型板模块单元尺寸明显小，加工难度明显降低，并精度相对容易保证，然后每个型板模块单元拼焊一起组成模具型板，在模具型板背面与网格框架式模具支撑体焊接，然后按模具的整体型面数模采用数控抛光修整模具型板，达到最后要求模具，可有效减少大型模具焊接难度、强度及降低成本，提高精度和效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大型复合材料型板焊接框架模具，由框架式支撑体(1)、薄壳模具型板组件(2)、连接支撑横板(3)、底座(4)组成，其特征在于：所述框架式支撑体(1)通过6个连接支撑横板(3)与薄壳模具型板组件(2)背面相互之间采用焊接刚性连接，框架式支撑体(1)与底座(4)采用焊接刚性连接；