復合材料閉角結構零件分體脫模技術研究

袁超　程文禮

摘要：分析了幾種典型復合材料閉角結構零件的結構特點及其分體模具設計技術，總結了對于單側閉角封閉緣條結構零件，在進行分體脫模設計過程中，往往采用主體模具與分體模塊配合的方式，在脫模過程中，一般由分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模;對于三面閉角結構零件，在進行分體脫模設計過程中，往往采用主體模具與多塊分體模塊配合的方式，在脫模過程中，一般由一個或多個分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模;對于多曲面閉角結構復合材料零件，在進行分體脫模設計過程中，采用多組合塊拼接模式，通過脫模角度的設計，依靠組合塊依次抽取的方式進行脫模，該脫模方式可以更加廣泛地解決閉角結構零件的脫模問題。

關鍵詞：復合材料;閉角結構;分體模具;脫模技術

中圖分類號：TB33

文獻標識碼：A

DOI：10.15913/j .cnki.kj ycx.2019.08.032

復合材料具有比強度高、比剛度大等優(yōu)點，其已成為航空航天領域重要的輕量化結構材料，已廣泛應用于飛機的各個部件，復合材料用量已成為衡量航空飛行器先進性的重要指標之一[1]。航空復合材料零件一般采用熱壓罐工藝成型.模具是主要工藝裝備，用以保證零件形狀、結構及質量。復合材料模具的設計制造對復合材料構件的產品質量影響較大[2]。目前復合材料成型模主要采用金屬模具，其優(yōu)點在于質量可靠并可以反復多次使用。但是，在用金屬模具成型復合材料閉角結構零件過程中，零件由于存在閉角無法直接從模具上取下，所以需要對模具進行分體設計，在保證零件外觀、內部質量的同時，能達到順利脫模的效果。

下面列舉了幾種典型的復合材料閉角結構零件，分析了其結構特點和分體模具設計技術。

1 單側閉角封閉緣條結構零件

單側閉角封閉緣條結構零件如圖1所示。零件為盒式肋，并在一側存在閉角結構，該種零件在脫模過程中無法直接從模具上取下[4]。

在進行單側閉角封閉緣條結構零件分體脫模設計過程中，往往采用主體模具與分體模塊配合的方式，在脫模過程中，一般分體模塊隨零件一同從主體模具分離。典型分體模具如圖2所示。

主體模具及分體模塊通過定位銷保證相對位置，脫模過程中，分體模塊隨零件從主體模具上脫出，完成零件的脫模過程，最后，將分體模塊從零件內部取出。

2 三面閉角結構零件

三面閉角結構零件如圖3所示，零件為三角肋，有三個面在脫模過程中形成閉角。

在進行三面閉角結構零件分體脫模設計過程中，往往采用主體模具與多塊分體模塊配合的方式，在脫模過程中，一般由一個或多個分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模。典型分體模具如圖4所示。脫模過程中，左、右分體模塊隨零件從主體模具上脫出，完成零件的脫模過程，隨后，將左、右分體模塊分別從零件內部取出。

3 多曲面閉角結構零件

多曲面閉角結構零件的脫模問題一直是其制造難點。典型多曲面閉角結構零件如圖5所示[5]。

在進行多曲面閉角結構零件分體脫模設計過程中，不再依靠主體模帶分塊的組合模式，而是采用多組合塊拼接模式，通過脫模角度的設計，依靠組合塊依次抽取的方式進行脫模，完全改變了脫模路徑。

典型分體模具如圖6所示。

分體模具去底座后的側視圖如圖7所示，其中，7是左分體模塊、中分體模塊、右分體模塊組合后的組合體與前分體模塊的分離面;8是左分體模塊、中分體模塊、右分體模塊組合后的組合體與后分體模塊的分離面;9是支撐底座平面;α為左分體模塊、中分體模塊、右分體模塊組合后的組合體與前分體模塊的分離面與支撐底座平面的夾角;β為左分體模塊、中分體模塊、右分體模塊組合后的組合體與后分體模塊的分離面與支撐底座平面的夾角。

上述分體模具以倒T形的中分體模塊為核心，左分體模塊與中分體模塊存在兩個分離面，即左下分離面和左分離面，左下分離面與支撐底座的平面平行，該設計方案巧妙地將零件遇到多個復雜曲面無法脫模的棘手問題轉變成了中分體模塊先沿兩個平面（左分離面、右分離面）脫模，再將左分體模塊、右分體模塊沿零件側面的法向方向脫模的簡單方式。

4 結論

對于單側閉角封閉緣條結構零件，在進行分體脫模設計時，往往采用主體模具與分體模塊配合的方式，在脫模過程中，一般由分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模。

對于三面閉角結構零件，在進行分體脫模設計過程中，往往采用主體模具與多塊分體模塊配合的方式，在脫模過程中，一般由一個或多個分體模塊隨零件一同從主體模具分離完成脫模。

對于多曲面閉角結構復合材料零件，在進行分體脫模設計過程中，采用多組合塊拼接模式，通過脫模角度的設計，依靠組合塊依次抽取的方式進行脫模，該脫模方式可以更加廣泛地解決閉角結構零件的脫模問題。

參考文獻：

[1]安魯陵，李薇，孫小峰，等.飛機復合材料構件工裝的數字化設計[J].航空制造技術，2010（ 6）： 74-77.

[2]李明，席晗.復合材料成型工藝裝置探討[J].電子機械工程，2012，28（6）：48-50.