专利名称：用于固化复合工件的混合式工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于固化复合工件的工具，更具体地，涉及一种用于固化 复合工件的钢及热固性合金混合式工具。
背景技术：
材料在提供目标工件的几何皿的模具中的热压罐(autoclave)中的层叠和 其随后的固化需要用于固化复合工件。在固化周期期间，柳旨分子之间发生键连， 从而获得所需的材料机械特性。逸就需要使材料在热压罐内经受mil力周期， 并且将片材限帝赃耐压密闭工具上的外壳内且由真空皿封闭。考虑到材料自身和工具的热膨胀系数，在树脂硬化的鹏下，工具的几何形 ^t^、须是工件最终的几何微。工具几何微的校正系,于说明这种效果，增 加了工具设计的困难。理想情况是OT—种用于制造工具的材料，其中所述工具 具有与固化时的工件所产生的膨胀系数相同的膨胀系数，在这种情况下，从树脂 固化的时刻，在冷却期间工件的几何^:^g配工具，并且工具上描绘的基准 在工件上^ti己在其正确的位置上。这必须适合的情况是，用于制造工具的材料必 须尽可能的具有最小的热质量，且具有特定的机械和耐久性的特征以允许工具用 于工4Jdl程中，特别是包括使工具经受蒸养周期(autoclave cycle)而不失去战 的特征。尤其，尽管诸如商4Lt称为INVAR36、 NILO 36的这，固1^属材料相对 于也用于工具的其它传统的金属材料(例如，构造钢(construction steel)) 具有一系列缺点，然而戶腿热固'^属材料的使用可获得用于制造用于高压蒸气 养护的工具所必需的特征。下面必须列出会影响工艺的相比最重要的缺点 的机械特征、较差的扩散性、默的热质量、以及非常高的原材料成本。
发明内容
本发明提出一种工具，戶;f^x具令人满意地解决了前述问题，尤其是用于航 空工业中所需的大型工具的情况。 根据本发明，所述工具包括-
-支撑结构，所述支撑结构用具有高热扩散性的金属材料(例如，构造钢)
制成；
-基板，所述基板与要固化的工件具有相同的表面几何形状，并且由诸如 INVAR 36或NILO 36的热固1f^属材料制成；
-中间结构，所述中间结构位于支撑结构和Sfet间，具有装蛋纟KH型的单 元结构，并且由诸如INVRA36或亂036的热固性材料制成；以及
-把中间结构固定到支撑结构上并允许所述中间结构和所述支撑结构自由 膨胀的驢。
一方面，工具用低价材料制成，该材料具有高热扩散性以获得^i的热机械
性能，另一方面，热掛^属材料的使用表面允许制造复合工件，而不存在由于 工件和工具具有不同的膨胀系数而产生的限制。
可获得具有，结构的具有最小的热质量的工具，减少了所需原材料，继而 具有足够的结构冈胜，使得工件的几何微是正确的，该工具尤其具有用于航空 工业中的大型工具所需的特征。
本发明的其它特征和优点从下述关于附图对其目的的实施例的详细说明将
图1是显示形成本发明的工具的三个基本元件的示意图2是本发明的工具的一个转角及其装配部件的透视图3是本发明的工具的支撑结构的透视图4是本发明的工具的支撑结构的转角部的细节视图5和图6分别是本发明的工具的中间结构的透视图和平面图7是本发明的工具的中间结构的转角部的细节视图8是显示中间结构固定到支撑结构的透视图9是形劇每中间结构固定到支撑结构的装置的不同元件的分解透视图； 图10是形劍每中间结构固定至U支撑结构的體的不同元件的侧视图；以及 图11示意性地显示用于将中间结构固定到支撑结构的螺栓的狭缝结构。
具体实施例方式
根据本发明的用于固化的工具1首5fe^括tt^用构造钢制成的支撑结构3 以及用于增加提升点面积的横梁(没有呈现)，其中所述支撑结构具有带有腹板 (web)中的六边形减重孔9的两个纵向梁5、 7，所述纵向梁安^W，由电焊 钢(electroweldedsted)制成的横向管11和对角斜管13。
用诸如INVAR-36、 NILO 36麟似材料的热固性合誠喊的撑牢的中间结 构21、以及位于戶脱中间结构上的鎌30被布置在支撑结构3上，其中戶服基 板也是用热固性合金制成并被加工成要固化在接触工具的表面上的工件的几何 微。
在支撑结构3形成时进行加工的雌用钢制成的校平板(leveling plate) 17、 19被焊接到支撑结构3的梁5、 7的凸缘15上，并且在戶皿凸1下，以M3！ 底板17获得支撑结构3的支撑平面，以及ffiil顶板19获得中间结构21的支撑 和参考平面。
因此，焊接在i^t下的校平板17限定了支撑结构3的支撑、校平和定心点。
用热掛性合金板焊接形成的繊31被焊接在中间结构21上，其中戶腿繊 雌形成为使其适合最终所需的表面。当加工 31时，戶脱鎌的^h^面 上必须耐高温。
中间结构21必须被设计成使lte高压，护周期(autoclave curing cycte) 期间使基板31下面的空气易于流动。，结构是图7中详细显示的结构，所述 结构M31横向支架23和纵向支架25形成有大的内部 孔。
基板31在横向支架23上的支撑和焊接分开进行。在支撑点之间的支架的形 状是圆弧29，其保证在MS L和支架轮廓之间的最小的指定距离。
31在纵 向支架25上的支撑和焊接与在横向支架上的支撑和焊接的方式相同。
周边支架^I在底面的^h周iii:适配Sfe3l的皿，其中所述支 31 断续的焊珠(weld bead)焊接到戶;ftfemi:。
中间结构21通过，用青铜制成的滑轨35被支撑在支撑结构3上，其中所 述滑车Mii焊接(断续的焊珠)至U横向支架23上的角铁37连接到中间结构上。 滑轨M螺钉39连接到角铁37上。
戶腿中间结构21在支撑结构3上的支撑发生在焊接及加工到支撑结构3的
梁5、 7的上部凸缘15上的校平板17上，所J^校平板形^M有滑轨35的共用支 撑平面。中间结构21在支撑结构3上的固定M31i累栓41来实现，戶;M螺^M角铁37、滑轨35、校平板17和梁5、 7的凸缘15，舰紧固在梁的一侧的螺母43在 滑轨35和支撑戶;f^滑轨的校平板17之间留有余量A。螺栓41的结构必须允许两个结构3、 21独立地自由膨胀，使得在倒可膨胀 状态下，工具的纵轴和横轴的方向都能得以保持(在膨胀期间 的膨胀中心保 持固定)。这可以il31在和滑动板和角铁中留有狭缝45来获得。确定狭缝45的 尺寸必须考虑狭缝的方向必须为同膨胀中心47和螺栓41的中心的连接线的方 向。滑轨35和角铁37上的狭缝45必须具有足够的长度，使得固定在校平板17 和梁5、 7的凸缘15中的螺栓41的轴可以在整个固化周期中不受干扰地滑动。繊31必须包含針审喊的开口中焊接(密封焊接)的热固性合金块，以 使工具在肚的连接点的钻削不会损失紧密性。包括在下述权利要求所限定的范围内的任何修改都可以弓l入上述的,实 施例中。
权利要求
1、一种用于固化复合工件的工具(1)，其特征在于，所述工具包括a)支撑结构(3)，所述支撑结构由具有高热扩散性的金属材料制成；b)基板(31)，所述基板与要固化的工件具有相同的表面几何形状，并且由热固性金属材料制成；c)中间结构(21)，所述中间结构位于支撑结构(3)和基板(31)之间，具有单元结构，每个单元的侧面都足够轻以在固化周期期间使在基板(31)下面的空气易于流动，所述中间结构由热固性金属材料制成；以及d)将中间结构(21)固定到支撑结构(3)上的装置，所述装置允许所述中间结构和所述支撑结构自由膨胀。
2、 根据权利要求i戶;M的用于固化复合工件的工具，其特征在于，Mii减轻的纵向支架(25)和横向支架(23)构成中间结构(21)。
3、 根据前述权利要求戶脱的用于固化复合工件的工具，其特征在于，支撑 结构(3)是由i!M横向元件(11、 13)连接成双T-形的两个纵向梁(5、 7)形 成，戶腿梁包含由钢帝喊的多个校平板07、 19)，戶腐校平板被焊接在戶脱梁 的凸缘(15)上，以构造其底部支撑表面和其上的中间结构(21)的支撑平面。
4、 根据权利要求3戶，的用于固化复合工件的工具，，征在于，把中间 结构(21)固定到支撑结构(3)上的0M^置包括校平板(17)上的滑轨(35) 和螺栓(41)，其中^tl车AMii螺钉(39)连接到焊接至鹏向横梁(25)上的 角标件(37)上，戶脱螺^M^M滑轨和戶脱角标件，并经由在滑轨(35) 和角状元件(37)上具有狭缝结构的开口穿，平板(17)和梁(5、 7)的上部 凸缘(15)，并且戶; ^滑轨和戶脱角状元件的纵轴朝着 (31)的膨胀中心(47) 取向。
5、 根据权利要求l戶腿的用于固化复合工件的工具，其特征在于，繊(31) 包括焊接在其上的开孔中的热固性合金块，以使得可在不丧失紧密性的情况下将 所^:具3^接在板(31)上。
全文摘要
本发明涉及一种用于固化复合工件的混合式工具(1)，包括由具有高热扩散性的金属材料制成的支撑结构(3)；基板(31)，所述基板与要固化的工件具有相同表面几何形状，由INVAR 36或NILO 36制成；位于支撑结构(3)和基板(31)之间的中间结构(21)，该中间结构具有单元结构，每个单元的各个面都足够轻，以在固化周期期间使基板(31)下部的空气易于流动；以及把中间结构(21)固定到支撑结构(3)上而允许所述中间结构和所述支撑结构自由膨胀的装置。
文档编号B29C70/44GK101111354SQ200580045391
公开日2008年1月23日 申请日期2005年12月29日 优先权日2004年12月30日
发明者豪尔赫·胡安·加里亚纳布兰科, 阿基利诺·加西亚·加西亚 申请人:空客西班牙公司