一种复材成型模胎薄板曲面外形加工方法与流程

本发明涉及复材成型模胎加工制造技术领域，特别是一种复材成型模胎薄板曲面外形加工方法。

背景技术：

复材的成型需要进入热压罐，碳纤维布与粘接剂在200度左右中固化成型，成型之前，复材是软材，只有铺设在模胎上才能成型，模胎上支撑复材的英瓦钢板或普通钢板越薄传热效率和速度越好，支撑板越厚，则固化时间越长。

飞机复材件由于尺寸较大，且基本为双曲面外形，模胎尺寸很大长度甚至达到几十米的程度，所以复材成型模胎一般由框板、隔板和外形支撑板等组成，由于焊接变形、成型误差及数控误差等，很难做到外形板的完全贴合，目前国内能做到的外形板大部分均在15mm以上，国外及国内部分厂家能通过冷成型方法做到英瓦钢12mm和普通钢板8mm以上模胎支撑板的加工。

鉴于更高的传热均匀性和固化快速性需求，只有更好的模胎加工方法加工出更薄的复材支撑板才能满足相关的加工需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种复材成型模胎薄板曲面外形加工方法，该方法可以适用于各类中大型复材成型模胎的制造。

为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：

一种复材成型模胎薄板曲面外形加工方法，主要步骤为：

第一步：制作基础胎

1-1加工出复材成型模胎所有框板与隔板，制作出模胎的整体框架；

1-2对整体框架上表面进行数控加工，使整体框架上表面外形与所要加工的薄板曲面外形一致；

1-3在整体框架四周设置等距的外围框板，外围框板围成的框架上表面外形与模胎的整体框架的上表面外形基本一致；

1-4将外围框板及整体框架内的腔体填充型砂，夯实形成一个整体基础胎，基础胎外形通过流线的方法与整体框架的上表面外形一致；

1-5基础胎外形表面刷白水泥浆，光滑表面，干燥硬化；

第二步：薄板曲面第一次成型

2-1将待加工薄板加热至材料软化后固定在基础胎上；

2-2在薄板上覆盖一层条状钢带；

2-3在条状钢带上再覆盖一层硅橡胶板；

2-4将薄板、条状钢带、硅橡胶板四周整体夹持并固定在基础胎上；

2-5利用液压成型机的橡皮囊将薄板、条状钢带、硅橡胶板整体向下压紧在基础胎上机械成型；

2-6将薄板点焊在整体框架上，液压成型机脱离基础胎；

2-7去除薄板上条状钢带和硅橡胶板；

2-8去掉型砂，将薄板与整体框架点焊后，拆除外围框板；

第三步：薄板曲面第二次成型

3-1将第一次成型后薄板与整体框架局部补贴合再敲修至完全压实，直至所有外形贴合度误差不超过0.5mm；

3-2将薄板与整体框架的全部框板、隔板分段焊接；

3-3取消夹持，修边；

3-4数控加工出最终的薄板曲面外形。

本申请的优点在于利用热塑成型、液压成型和二次数控加工的方法和原理，实现了对大型复材成型模胎曲面外形6mm内薄板的精细加工，对飞机复材成型模胎的加工制造具有普遍适用性。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1模胎整体框架结构图；

图2外围框板结构图；

图3基础胎示意图；

图4基础胎上表面铺设结构图；

图5薄板第一次成型示意图；

图1～图5中：1、模胎；2、框板；3、隔板；5、整体框架；6、外围框板；7、腔体；8、型砂；9、基础胎；10、薄板；11、条状钢带；12、硅橡胶板；13、液压成型机；14、橡皮囊。

具体实施方式

参见图1～图5，一种复材成型模胎1薄板10曲面外形加工方法，主要步骤为：

第一步：制作基础胎9

1-1加工出复材成型模胎1所有框板2与隔板3，制作出模胎的整体框架5；

1-2对整体框架5上表面进行数控加工，使整体框架5上表面外形与所要加工的薄板10曲面外形一致；

1-3在整体框架5四周设置等距的外围框板6，外围框板6围成的框架上表面外形与模胎1的整体框架5的上表面外形基本一致；

1-4将外围框板6及整体框架5内的腔体填充型砂8，夯实形成一个整体基础胎9，基础胎9外形通过流线的方法与整体框架5的上表面外形一致；

1-5基础胎9外形表面刷白水泥浆，光滑表面，干燥硬化；

第二步：薄板10曲面第一次成型

2-1将待加工薄板10加热至材料软化后固定在基础胎9上；

2-2在薄板10上覆盖一层条状钢带11；

2-3在条状钢带11上再覆盖一层硅橡胶板12；

2-4将薄板10、条状钢带11、硅橡胶板12四周整体夹持并固定在基础胎9上；

2-5利用液压成型机13的橡皮囊14将薄板10、条状钢带11、硅橡胶板12整体向下压紧在基础胎9上机械成型；

2-6将薄板10点焊在整体框架5上，液压成型机13脱离基础胎9；

2-7去除薄板10上条状钢带11和硅橡胶板12；

2-8去掉型砂8，将薄板10与整体框架5点焊后，拆除外围框板6；

第三步：薄板10曲面第二次成型

3-1将第一次成型后薄板10与整体框架5局部补贴合再敲修至完全压实，直至所有外形贴合度误差不超过0.5mm；

3-2将薄板10与整体框架5的全部框板2、隔板3分段焊接；

3-3取消夹持，修边；

3-4数控加工出最终的薄板10曲面外形。

本申请利用热塑成型、液压成型和二次数控加工的方法，实现了对大型复材成型模胎曲面外形6mm内薄板的精细加工，对飞机复材成型模胎的加工制造具有普遍适用性。