[发明专利]一种用于模压技术成型的飞机复合材料舷窗框模具

说明书

技术领域

本发明属于航空制造技术领域，涉及一种用于模压技术成型的飞机复合材料舷窗框模具。

背景技术

复合材料以其独特的高比强度，高比刚度、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点，成为当代最主要的航空结构材料之一。复合材料在飞机上应用的部位和用量已成为衡量飞机结构先进性的主要标志之一。目前，国外大型民机均大量采用复合材料，波音公司研制的B787“梦想”飞机，其复合材料用量达50％，其中，机身的舷窗框是该飞机复合材料结构的两大关键特点之一，采用新的低密度、高强度复合材料舷窗框，比传统铝合金框减重50％，而且防腐、损伤容限高。传统的铝合金舷窗框不仅重量大，制造过程采用数控加工，加工成本高，还与复合材料机身存在电化腐蚀问题。由于机身舷窗框形状复杂，在制造上有着其独特的难度和工艺特点，而模具是复合材料构件制造用的主要工艺装备，用以确定制件形状、结构关系、控制外缘和获得良好的表面质量及内部质量，在模具上完成复合材料聚合固化，有时还在成形模上进行预浸料的铺叠，复合材料模具的设计制造对复合材料构件的产品质量影响较大，要求模具的设计合理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计合理、制造简单的用于模压技术成型的飞机复合材料舷窗框模具。

本发明的技术方案是，模具包括内模、底模、外模、芯模；内模为空心环形结构与底板组合而成的腔体，外形面与飞机复合材料舷窗框内型面一致，底板有定位孔及吊装孔；底模为实体板结构，上表面与飞机复合材料舷窗框底部外形型面一致，底模中部有定位孔，该定位孔与内模底板定位孔对应，底模两端有限位槽；外模为中空环形结构，两端有长方形限位块及吊装孔，限位块与底模的限位槽对应；芯模为由3-8块分体模组成的环形结构，内型面与舷窗框外型面一致，芯模外形面与外模内形面一致，外模与内模、底模共同形成芯模模腔，内模、底模、外模、芯模共同组合成飞机复合材料舷窗框腔体。

所述的内模、底模、外模、芯模均采用相同的金属材料。

所述的内模、底模、外模、芯模均采用数控加工制造。

所述的芯模的内形面与底模水平面具有角度θ，θ在5°-20°之间。

本方案的有益效果：

本发明的飞机复合材料舷窗框模具采用组合模具及分体芯模技术，采用内模与底模作为预浸料铺叠模具，通过内模与底模的定位组合可保证模具位置、控制零件精度；另外，通过外模来限定芯模位置，调整分体芯模与零件贴合，解决了预浸料铺叠过程与密实后存在厚度差而导致整体芯模不能与零件相贴合的问题，同时芯模与外模接触面的角度设计提供给预浸料一个侧向压力，有利于成型过程中预浸料的压实，并且方便脱模，制造过程的可操作性好，零件质量得到保证。用该模具通过模压技术成型制得的飞机复合材料舷窗框具有质轻、防腐、损伤容限高等优点。

本发明通过采用内模、底模铺叠预浸料，通过定位组合控制零件尺寸精度；通过采用外模来限定芯模位置，并通过采用分体芯模技术，解决预浸料铺叠过程与密实后存在厚度差而导致整体芯模不能与零件相贴合的问题，分体芯模可以通过调整与零件贴合。

附图说明

图1为本发明用于模压技术成型的飞机复合材料舷窗框模具整体结构示意图，其中，1是内模，2是底模、3是外模，4是芯模。

图2为本发明内模结构示意图，其中，5是铺叠外形面，6是定位孔，7是吊装孔。

图3为本发明底模结构示意图，其中，8是铺叠外形面，9是定位孔，10是吊装孔，11是限位槽。

图4为本发明外模结构示意图，其中，12是限位块，13是吊装孔。

图5为本发明芯模结构示意图，其中，图a是芯模结构图，图b是图a的侧视图，图中14是分型线。

图6为本发明飞机复合材料舷窗框结构示意图。

具体实施方式