[发明专利]飞机用复合材料薄壳模具型面快速制造方法

摘要

本发明涉及一种飞机用复合材料薄壳模具型面快速制造方法，针对在大型、精密复合材料成型过程中，模具一般采用Q235A、Invar等金属材料整体切削加工制造，模具工装厚度较大，造成材料成本高和热容量较大引起的变形较大等缺点，本发明提供了一种薄壳模具型面快速制造方法，选择10～12mm较薄的金属板材作为原料，通过在简易专用模具上型面补偿修型和塑料布贴膜试验，对板材进行起皱处预处理、加热合模成型、冷却后进行缝隙焊接、数控精加工成型，制造出厚度至少为4mm的薄壳模具，所制造的薄壳模具的型面厚度薄而均匀，降低了材料成本，且热容量较小，在制作复合材料零件时产生的热变形也较小，提高了复合材料制件的精度。

主权项

一种飞机用复合材料薄壳模具型面快速制造方法，其特征在于：采用热成型的方式制造厚度至少为4mm的薄壳模具型面，选择较薄的金属板材作原料，原料板材厚度规格为10～12mm，该方法包括如下步骤：(1)选取用于制造模具型面的材料规格，根据所需模具型面大小，选择合适平面尺寸的板材，厚度规格选为10～12mm；(2)简易模具型面补偿修型，根据模具材料的热膨胀系数，对复合材料模具型面进行补偿处理，具体办法是对复合材料模具型面按模具材料的热膨胀系数进行比例放大，得到简易模具的型面，放大的比例为ΔL，ΔL的表达式为ΔL＝1+β×ΔT，其中β为模具材料的热膨胀系数,ΔT为成形温度与室温的差；(3)起皱处预处理，即对板材热成形过程中的起褶皱处的切割处理，为了减少拉伸变薄和起皱，因此需要对起皱的堆料的部分预先处理，去除多余的材料，为此，在成型前，先准备一块与所选板材原料同样尺寸的塑料布膜，然后采用在简易模具型面上贴塑料布膜的方式找出起褶皱部位及尺寸参数，将所选板材原料按塑料布膜起褶皱的相应部位切割去掉多余的材料；(4)板材加热，将起皱预处理后的板料放入高频加热炉中，根据模具具体成型不同要求设定加热温度及时间参数后对其升温加热；(5)合模成型，将加热后的板材由高频加热炉中取出，安放在简易合型模具上，合模加压固定，使其与模具型面贴合；(6)冷却后取出进行焊接，合模成型待温度降为正常值后，打开模具，取出成型后的板材，对预处理切割部分所形成的缝隙进行焊接；(7)数控精加工，对焊接后的板材进行模具型面的数控抛光精加工，保证数控加工成型后的模具厚度值至少为4mm，即为最终所需的薄壳模具型面。