復(fù)合材料閉角結(jié)構(gòu)零件分體脫模技術(shù)研究

袁超　程文禮

摘要：分析了幾種典型復(fù)合材料閉角結(jié)構(gòu)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其分體模具設(shè)計(jì)技術(shù)，總結(jié)了對(duì)于單側(cè)閉角封閉緣條結(jié)構(gòu)零件，在進(jìn)行分體脫模設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往采用主體模具與分體模塊配合的方式，在脫模過(guò)程中，一般由分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模;對(duì)于三面閉角結(jié)構(gòu)零件，在進(jìn)行分體脫模設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往采用主體模具與多塊分體模塊配合的方式，在脫模過(guò)程中，一般由一個(gè)或多個(gè)分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模;對(duì)于多曲面閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件，在進(jìn)行分體脫模設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用多組合塊拼接模式，通過(guò)脫模角度的設(shè)計(jì)，依靠組合塊依次抽取的方式進(jìn)行脫模，該脫模方式可以更加廣泛地解決閉角結(jié)構(gòu)零件的脫模問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料;閉角結(jié)構(gòu);分體模具;脫模技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB33

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.15913/j .cnki.kj ycx.2019.08.032

復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比剛度大等優(yōu)點(diǎn)，其已成為航空航天領(lǐng)域重要的輕量化結(jié)構(gòu)材料，已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)的各個(gè)部件，復(fù)合材料用量已成為衡量航空飛行器先進(jìn)性的重要指標(biāo)之一[1]。航空復(fù)合材料零件一般采用熱壓罐工藝成型.模具是主要工藝裝備，用以保證零件形狀、結(jié)構(gòu)及質(zhì)量。復(fù)合材料模具的設(shè)計(jì)制造對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件的產(chǎn)品質(zhì)量影響較大[2]。目前復(fù)合材料成型模主要采用金屬模具，其優(yōu)點(diǎn)在于質(zhì)量可靠并可以反復(fù)多次使用。但是，在用金屬模具成型復(fù)合材料閉角結(jié)構(gòu)零件過(guò)程中，零件由于存在閉角無(wú)法直接從模具上取下，所以需要對(duì)模具進(jìn)行分體設(shè)計(jì)，在保證零件外觀、內(nèi)部質(zhì)量的同時(shí)，能達(dá)到順利脫模的效果。

下面列舉了幾種典型的復(fù)合材料閉角結(jié)構(gòu)零件，分析了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分體模具設(shè)計(jì)技術(shù)。

1 單側(cè)閉角封閉緣條結(jié)構(gòu)零件

單側(cè)閉角封閉緣條結(jié)構(gòu)零件如圖1所示。零件為盒式肋，并在一側(cè)存在閉角結(jié)構(gòu)，該種零件在脫模過(guò)程中無(wú)法直接從模具上取下[4]。

在進(jìn)行單側(cè)閉角封閉緣條結(jié)構(gòu)零件分體脫模設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往采用主體模具與分體模塊配合的方式，在脫模過(guò)程中，一般分體模塊隨零件一同從主體模具分離。典型分體模具如圖2所示。

主體模具及分體模塊通過(guò)定位銷(xiāo)保證相對(duì)位置，脫模過(guò)程中，分體模塊隨零件從主體模具上脫出，完成零件的脫模過(guò)程，最后，將分體模塊從零件內(nèi)部取出。

2 三面閉角結(jié)構(gòu)零件

三面閉角結(jié)構(gòu)零件如圖3所示，零件為三角肋，有三個(gè)面在脫模過(guò)程中形成閉角。

在進(jìn)行三面閉角結(jié)構(gòu)零件分體脫模設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往采用主體模具與多塊分體模塊配合的方式，在脫模過(guò)程中，一般由一個(gè)或多個(gè)分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模。典型分體模具如圖4所示。脫模過(guò)程中，左、右分體模塊隨零件從主體模具上脫出，完成零件的脫模過(guò)程，隨后，將左、右分體模塊分別從零件內(nèi)部取出。

3 多曲面閉角結(jié)構(gòu)零件

多曲面閉角結(jié)構(gòu)零件的脫模問(wèn)題一直是其制造難點(diǎn)。典型多曲面閉角結(jié)構(gòu)零件如圖5所示[5]。

在進(jìn)行多曲面閉角結(jié)構(gòu)零件分體脫模設(shè)計(jì)過(guò)程中，不再依靠主體模帶分塊的組合模式，而是采用多組合塊拼接模式，通過(guò)脫模角度的設(shè)計(jì)，依靠組合塊依次抽取的方式進(jìn)行脫模，完全改變了脫模路徑。

典型分體模具如圖6所示。

分體模具去底座后的側(cè)視圖如圖7所示，其中，7是左分體模塊、中分體模塊、右分體模塊組合后的組合體與前分體模塊的分離面;8是左分體模塊、中分體模塊、右分體模塊組合后的組合體與后分體模塊的分離面;9是支撐底座平面;α為左分體模塊、中分體模塊、右分體模塊組合后的組合體與前分體模塊的分離面與支撐底座平面的夾角;β為左分體模塊、中分體模塊、右分體模塊組合后的組合體與后分體模塊的分離面與支撐底座平面的夾角。

上述分體模具以倒T形的中分體模塊為核心，左分體模塊與中分體模塊存在兩個(gè)分離面，即左下分離面和左分離面，左下分離面與支撐底座的平面平行，該設(shè)計(jì)方案巧妙地將零件遇到多個(gè)復(fù)雜曲面無(wú)法脫模的棘手問(wèn)題轉(zhuǎn)變成了中分體模塊先沿兩個(gè)平面（左分離面、右分離面）脫模，再將左分體模塊、右分體模塊沿零件側(cè)面的法向方向脫模的簡(jiǎn)單方式。

4 結(jié)論

對(duì)于單側(cè)閉角封閉緣條結(jié)構(gòu)零件，在進(jìn)行分體脫模設(shè)計(jì)時(shí)，往往采用主體模具與分體模塊配合的方式，在脫模過(guò)程中，一般由分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模。

對(duì)于三面閉角結(jié)構(gòu)零件，在進(jìn)行分體脫模設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往采用主體模具與多塊分體模塊配合的方式，在脫模過(guò)程中，一般由一個(gè)或多個(gè)分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模。

對(duì)于多曲面閉角結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件，在進(jìn)行分體脫模設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用多組合塊拼接模式，通過(guò)脫模角度的設(shè)計(jì)，依靠組合塊依次抽取的方式進(jìn)行脫模，該脫模方式可以更加廣泛地解決閉角結(jié)構(gòu)零件的脫模問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]安魯陵，李薇，孫小峰，等.飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件工裝的數(shù)字化設(shè)計(jì)[J].航空制造技術(shù)，2010（ 6）： 74-77.

[2]李明，席晗.復(fù)合材料成型工藝裝置探討[J].電子機(jī)械工程，2012，28（6）：48-50.