一种L型复合材料圆管成型工装的制作方法

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种l型复合材料圆管成型工装。

背景技术：

复合材料由于其高比强度，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，已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。飞机由于其本身结构的复杂性及各类管线的联通考虑，常常需要制造各种复合材料圆管。如何制造复合材料各类圆管制件并保证圆管制件的成型质量，是一个急需解决的重要问题。其中l型复合材料圆管作为一种常用的连接管件，一直以来就存在的成型困难，脱模困难的问题。复合材料直圆管成型工艺中，主要有刚性阳模成型和橡胶热膨胀成型两种，但在l型复合材料圆管成型过程中，橡胶热膨胀成型工艺容易出现圆管拐角区加压不均匀的情况，而刚性阳模成型工艺则一直存在制件最终的脱模问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种设计合理、制造简单的用于l型复合材料圆管的成型工装。

本发明的技术方案是，l型复合材料圆管成型工装包括主体圆柱模块、端头圆柱模块、左连接模块和右连接模块，主体圆柱模块为一个端头带凸台的圆柱体，主体圆柱模块上的凸台的端面由三个平面组成，其中，两个面构成一个凸台，凸台的一个面与圆柱体的横截面垂直，该面在圆柱体横截面上的投影贯穿圆柱体横截面的圆心，凸台的另一个面为主体圆柱模块与端头圆柱模块的接触面，凸台的两个面的夹角为180°-α/2，其中α为l型复合材料圆管的拐角；第三个面上设有两个2-5mm高的定位圆柱凸台，主体圆柱模块的另一端头具有用于脱模的螺纹孔；端头圆柱模块为一个端头带凸台的圆柱体，端头圆柱模块上的凸台的端面由三个平面组成，其中，两个面构成一个凸台，凸台的一个面与圆柱体和横截面垂直，该面在圆柱体横截面上的投影贯穿圆柱体横截面的圆心，凸台的另一个面为端头圆柱模块与主体圆柱模块的接触面，凸台的两个面的夹角为180°-α/2，其中α为l型复合材料圆管的拐角；第三个面上设有两个2-5mm高的定位圆柱凸台，端头圆柱模块的另一端头具有用于脱模的螺纹孔；端头圆柱模块上的凸台与主体圆柱模块上的凸台对接后形成l型复合材料圆管靠外侧拐角区支撑模；左连接模块和右连接模块组合后形成四个平面，其中两个平面上各有两个2-5mm深的定位圆柱凹槽，该两个平面分别与主体圆柱模块及端头圆柱模块带定位圆柱凸台的面对应，另外两个平面分别与主体圆柱模块及端头圆柱模块凸台的垂直面对应，左连接模块和右连接模块组合后的外型面与复合材料圆管内型面一致。

主体圆柱模块与左连接模块、右连接模块的一个接触面为半圆形平面，另一接触面为一个矩形平面，两接触面夹角为90°，主体圆柱模块与端头圆柱模块的接触面与上述矩形平面夹角为180°-α/2。左连接模块、右连接模块的接触面与圆柱中心平面夹角β为0-15°。

主体圆柱模块、端头圆柱模块、左连接模块和右连接模块均采用数控加工制造。

所述模具材料采用钢或铝材料。

组合后的整体工装用于纤维增强树脂基预浸料的零件铺叠及热成型。

组合后的整体成型工装成型的l型复合材料圆管的拐角为90°≤α＜180°。

本方案的有益效果：

本发明采用组合模具及配合技术，通过刚性分体模具配合保证零件的外形尺寸精度；主体圆柱模块、端头圆柱模块、左连接模块和右连接模块上设置有定位凸台及定位凹槽用以精确定位，提高模具组合精度，保证零件外形尺寸。同时零件成型后的脱模过程可以先将端头圆柱模块脱出，再将主体圆柱模块脱出，最后将左连接模块和右连接模块从l型复合材料圆管内取出，左连接模块和右连接模块之间设置拔模角，方便脱模。这种模具设计方法解决了l型复合材料圆管的脱模问题，制造过程的可操作性好，零件质量可以得到保证。本发明主要用于l型及近似结构复合材料圆管的制造。本发明的l型复合材料圆管成型工装采用分体模具及配合技术，采用四个分体模具组合成整体模具作为预浸料铺叠模具，通过四个分体模具的定位组合可保证模具位置、控制零件精度；同时分体模可以拆卸，解决了零件成型后的脱模问题。

附图说明

图1为本发明的用于l型复合材料圆管成型工装示意图，其中，1是主体圆柱模块，2是左连接模块，3是右连接模块，4是端头圆柱模块，1-1是主体圆柱模块上脱模用的螺纹孔。

图2为本发明的l型复合材料圆管复合材料零件示意图，其中α为l型复合材料圆管的拐角。

图3为本发明的l型复合材料圆管成型工装的主体圆柱模块示意图，其中，5是主体圆柱模块与左、右连接模块的接触面，是一个半圆形平面，6是主体圆柱模块与左、右连接模块的另一接触面，是一个矩形平面，与平面5夹角为90°，7是主体圆柱模块与端头圆柱模块的接触面，与平面6夹角为180°-α/2。8为主体圆柱模块与左连接模块的定位圆柱凸台，9为主体圆柱模块与右连接模块的定位圆柱凸台。

图4为本发明的l型复合材料圆管成型工装主体圆柱模块与左、右连接模块拼装后示意图，10为左连接模块与端头圆柱模块上定位圆柱凸台配合的定位圆柱凹槽，11为右连接模块与端头圆柱模块上定位圆柱凸台配合的定位圆柱凹槽。

图5为本发明的l型复合材料圆管成型工装的端头圆柱模块示意图，其中12为端头圆柱模块与左连接模块的定位圆柱凸台，13为端头圆柱模块与右连接模块的定位圆柱凸台，4-1为端头圆柱模块上脱模用的螺纹孔。

图6为本发明的l型复合材料圆管成型工装的左连接模块示意图，其中14为左连接模块与主体圆柱模块上定位圆柱凸台配合的定位圆柱凹槽。右连接模块与左连接模块结构类似。

图7为本发明的l型复合材料圆管成型工装在拐角处的剖视图，其中15为左、右连接模块的接触面，16为圆柱中心平面，其夹角β为0-15°。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

l型复合材料圆管成型工装包括主体圆柱模块1、左连接模块2、右连接模块3和端头圆柱模块4。在使用时，先将左连接模块2通过主体圆柱模块与左连接模块的定位圆柱凸台8及左连接模块与主体圆柱模块上定位圆柱凸台配合的定位圆柱凹槽14与主体圆柱模块1连接，再将右连接模块3通过定位凸台及定位凹槽与主体圆柱模块1及左连接模块2连接在一起。最后，将端头圆柱模块4通过端头圆柱模块与左连接模块的定位圆柱凸台12、端头圆柱模块与右连接模块的定位圆柱凸台13与左连接模块与端头圆柱模块上定位圆柱凸台配合的定位圆柱凹槽10、右连接模块与端头圆柱模块上定位圆柱凸台配合的定位圆柱凹槽11的配合与主体圆柱模块1、左连接模块2、右连接模块3连接在一起，形成整体模具，整体模具的外型面与复合材料圆管内型面一致。

零件成型后的脱模过程，可先通过依靠主体圆柱模块上脱模用的螺纹孔1-1将主体圆柱模块1从整体模具上取下，再依靠端头圆柱模块上脱模用的螺纹孔4-1将端头圆柱模块4取下。此时，成型后的零件内只剩下左连接模块2和右连接模块3，轻轻敲击模块上的凹槽，便可取下左连接模块2和右连接模块3，完成零件的脱模过程。

上述技术方案中，所述的主体圆柱模块1、左连接模块2、右连接模块3和端头圆柱模块4均采用金属材料q235a钢数控加工制造以保证高温、高压成型过程模具结构的刚度及精度，可确保零件的成型质量和精度。