一种网格式复合材料裙的加工模具及脱模方法与流程

本发明涉及树脂基纤维增强复合材料预浸料热压罐成型技术领域，特别是一种网格式复合材料裙的加工模具及脱模方法。

背景技术：

火箭/导弹发动机壳体要实现级间连接或与其它部件的连接，必须依靠壳体级间连接结构来实现，以有效实现级间推力的传递。连接结构承受轴向拉伸、轴向压缩、环向拉伸、弯曲、剪切等多种载荷，载荷工况复杂；由于复合材料众所周知的质量轻、比强度和比刚度高等优点，复合材料在火箭/导弹等航天飞行器发动机上的应用日益广泛，典型应用为发动机壳体和发动机级间连接结构--复合材料裙；降低发动机的整体重量，可进一步提高发动机的整体性能和运载能力，延长火箭/导弹航程；由于复合材料发动机壳体承载了巨大的内压载荷，通过降低复合材料发动机壳体壁厚会导致发动机壳体承载内压能力下降，因此降低复合材料发动机壳体的重量有限；因此降低起级间连接作用的复合材料裙的重量成为关键。在不降低复合材料裙的力学性能下，优化复合材料裙结构，增加复合材料裙纵向和环向加强筋设计，减小纵向和环向加强筋之间的复合材料裙柱段壁厚，并通过有限元分析和复合材料设计软件迭代优化，最终形成满足结构尺寸、重量及强度性能指标要求网格式复合裙，可以实现复合材料裙的大幅减重，提高发动机的整体性能。

然而，网格式结构的复合材料裙内部外形面复杂，存在大量闭角，采用常规金属芯模会导致零件固化后无法脱模，因此需要专门设计一种成型模，既满足网格式复合材料裙的成型，又能确保网格式复合材料裙的顺利脱模。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的网格式复合材料裙脱模困难的问题，提供一种网格式复合材料裙的加工模具及脱模方法，能够有效实现网格式复合材料裙的成型，且便于脱模。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种网格式复合材料裙的加工模具，包括芯模和多个模体，芯模与多个模体可拆卸地相连；芯模与模体在连接状态下，多个模体用于拼接形成成型表面，成型表面上设有凸块，凸块用于形成复合材料裙上的网格；芯模与模体在拆卸状态下，至少一个模体被允许向加工模具的中心方向移动。

本发明提供的网格式复合材料裙的加工模具通过设置芯模和多个模体，在加工的过程中，芯模起到对各个模体的定位和固定作用，使各个模体拼接形成成型表面，从而实现对复合材料裙的加工。加工完成后，需要脱模时，使芯模与模体分离，然后移动一个模体，此时，其余各个模体也具备了可以向加工模具的中心方向移动的活动空间，从而能够便于脱模。

作为本发明的优选方案，芯模包括底座，底座上设有定位槽，定位槽与模体的下端可拆卸相连。通过上述结构，在组装改加工模具时，通过定位槽实现对各个模体在径向方向上的定位。

作为本发明的优选方案，模体下端设有台阶部，台阶部与定位槽适配。在模体的下端设置台阶部，组装加工模具的过程中，通过台阶部实现模体在加工模具的轴向方向上的定位。

作为本发明的优选方案，芯模还包括盖板，盖板与模体的上端面之间形成成型空间，所述成型空间用于复合材料裙的法兰端面成型。本发明提供的加工模具包括了盖板，在加工的过程中，载荷通过盖板作用到复合材料上，能够使复合材料裙的法兰端面具有较高的表面质量。

作为本发明的优选方案，盖板与模体采用同种材料制成。现有技术中的复合材料裙在进行加工时，采用的模具没有盖板部分，复合材料裙的法兰端面只有一侧与模具相连。而在热压罐中进行加热的过程中，模具与复合材料裙一起受热，由于模具与复合材料裙的热膨胀系数不同，其受热后膨胀量不同，在冷却的过程中，由于二者收缩量不同，法兰端面的一侧受到来自模具的力，从而导致的法兰端面处产生弯板现象，使法兰端面与复合材料裙的轴线方向不垂直。而本发明提供的模具包括了盖板和模体，在加工的过程中，模体位于法兰端面的一侧，盖板位于法兰端面的另一侧，且模体和盖板的热膨胀系数相等，使得在温度变化的过程中，法兰端面的两侧分别受到大小相等、方向相反的两个力，两个力互相抵消，避免了法兰端面处弯板现象的发生，有利于提高法兰端面相对于复合材料裙的垂直度。

作为本发明的优选方案，盖板上设有连接孔。在盖板上设置连接孔，盖板能够通过连接孔与模体可拆卸地相连。

作为本发明的优选方案，成型表面为柱面结构，若干个模体拼接时，若干个模体的外表面形成成型表面，若干个模体的内表面形成柱面。

作为本发明的优选方案，模体分为第一模体和第二模体；第一模体的内柱面的准线两端点的距离大于或等于第一模体外柱面的准线两端点的距离。通过上述结构，在脱模的过程中，首先向加工模具的中心处移动第一模体，待第一模体移出后，第二模体附近将会产生足够的空隙，允许第二模体向加工模具的中心处移动。

一种网格式复合材料裙的脱模方法，采用上述的加工模具，包括以下步骤：在网格式复合材料裙成型后，拆卸芯模，使芯模与模体分离；向加工模具的中心方向移动其中一个模体，使该模体与已成型的复合材料裙分离；向加工模具的中心方向移动其他模体，使各个模体与已成型的复合材料裙分离。通过本发明提供的上述脱模方法，在网格式复合材料裙成型后能够依次拆除各个模体，脱模方便。

作为本发明的优选方案，模体分为第一模体和第二模体，第一模体的内柱面的准线两端点的距离大于或等于第一模体的外柱面的准线两端点的距离；在脱模时，先向加工模具的中心方向移动第一模体，使第一模体与已成型的复合材料分离后，再向加工模具的中心方向移动第二模体。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供的网格式复合材料裙的加工模具通过设置芯模和多个模体，在加工的过程中，芯模起到对各个模体的定位和固定作用，使各个模体拼接形成成型表面，从而实现对复合材料裙的加工。加工完成后，需要脱模时，使芯模与模体分离，然后移动一个模体，此时，其余各个模体也具备了可以向加工模具的中心方向移动的活动空间，从而能够便于脱模。

附图说明

图1是本发明实施例提供的加工模具与复合材料裙相连时的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的加工模具的爆炸结构示意图。

图3是本发明实施例提供模体的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的第一模体的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的第二模体的结构示意图。

图标：1-模体；3-复合材料裙；2-芯模；11-第一模体；12-第二模体；13-台阶部；14-凸块；21-底座；211-定位槽；22-盖板；221-连接孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

请参阅图1-图5。本发明提供了一种网格式复合材料裙3的加工模具。这种加工模具包括芯模2和多个模体1，所述芯模2与所述多个模体1可拆卸地相连。芯模2与模体1在连接状态下，多个模体1用于拼接形成成型表面，成型表面上设有凸块14，凸块14用于形成复合材料裙3上的网格。

芯模2包括底座21和盖板22。

底座21上设有定位槽211。具体的，定位槽211为环形，定位槽211用于与模体1的下端适配。此处的下端是指，在加工模具与复合材料整体被放入到热压罐中进行复合材料的固化加工时，模体1的下端。

盖板22呈环形。盖板22用于与模体1的上端适配。此处的上端是指，在加工模具与复合材料整体被放入到热压罐中进行复合材料的固化加工时，模体1的上端。盖板22上设有多个连接孔221，具体的，连接孔221为螺纹孔。

模体1的数量为至少三个。在本实施例中，模体1的数量为八个。其中四个为第一模体11，另外四个为第二模体12。

第一模体11的下端设有台阶部13，第二模体12的模体1的下端也设有台阶部13。台阶部13与定位槽211适配。

模体1与芯模2相连时，该八个模体1的外表面用于拼接形成成型表面，该八个模体1的内表面拼接形成圆柱面。

第一模体11的内柱面的准线两端点的距离大于或等于第一模体11外柱面的准线两端点的距离。在本实施例中，第一模体11的内柱面的准线两端点的距离大于第一模体11外柱面的准线两端点的距离。

此处的内柱面的准线是指：第一模体11的端面与第一模体11的内柱面相交所形成的弧线。此处的外柱面的准线是指：第一模体11的端面与第一模体11的外柱面相交所形成的弧线。请参阅图4。图中，弧线ab即为第一模体11内柱面的准线。弧线cd为第一模体11外柱面的准线。ab两点之间的直线距离大于cd两点之间的直线距离。

一个第一模体11与一个第二模体12拼接形成一个四分之一圆柱面。

四个第一模体11与四个第二模体12拼接形成整个成型表面。

本发明实施例还提供了一种脱模方法，这种脱模方法采用了上述的模具。这种脱模方法包括以下步骤：

在网格式复合材料裙3成型后，拆卸芯模2，使芯模2与模体1分离；

向加工模具的中心方向移动其中一个模体1，使该模体1与已成型的复合材料裙3分离；

向加工模具的中心方向移动其他模体1，使各个模体1与已成型的复合材料裙3分离。

其中，脱模时，先向加工模具的中心方向移动第一模体11，使各个第一模体11与已成型的复合材料裙3分离后，再向加工模具的中心方向移动第二模体12。

本发明实施例提供的加工模具及脱模方法的有益效果在于：

1.本发明提供的网格式复合材料裙3的加工模具通过设置芯模2和多个模体1，在加工的过程中，芯模2起到对各个模体1的定位和固定作用，使各个模体1拼接形成成型表面，从而实现对复合材料裙3的加工。加工完成后，需要脱模时，使芯模2与模体1分离，然后移动第一模体11，使第一模体11与复合材料裙3分离后，各个第二模体12也具备了可以向加工模具的中心方向移动的活动空间，从而能够便于脱模。

2.在组装改加工模具时，通过定位槽211实现对各个模体1在径向方向上的定位，通过台阶部13实现模体1在加工模具的轴向方向上的定位，使得模具的加工过程简便。

3.本发明提供的加工模具包括了盖板22，在加工的过程中，载荷通过盖板22作用到复合材料上，能够使复合材料裙3的法兰端面具有较高的表面质量。另外，盖板22的热膨胀系数与模体1相同，能够避免了法兰端面处弯板现象的发生，有利于提高法兰端面相对于复合材料裙3的垂直度。

4.第一模体11的内柱面的准线两端点的距离大于或等于第一模体11外柱面的准线两端点的距离。脱模时，能够便于向加工模具的中心处移动第一模体11。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。