复合材料闭角结构零件分体脱模技术研究

袁超　程文礼

摘要：分析了几种典型复合材料闭角结构零件的结构特点及其分体模具设计技术，总结了对于单侧闭角封闭缘条结构零件，在进行分体脱模设计过程中，往往采用主体模具与分体模块配合的方式，在脱模过程中，一般由分体模块随零件一同从主体模具分离完成脱模;对于三面闭角结构零件，在进行分体脱模设计过程中，往往采用主体模具与多块分体模块配合的方式，在脱模过程中，一般由一个或多个分体模块随零件一同从主体模具分离完成脱模;对于多曲面闭角结构复合材料零件，在进行分体脱模设计过程中，采用多组合块拼接模式，通过脱模角度的设计，依靠组合块依次抽取的方式进行脱模，该脱模方式可以更加广泛地解决闭角结构零件的脱模问题。

关键词：复合材料;闭角结构;分体模具;脱模技术

中图分类号：TB33

文献标识码：A

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

复合材料具有比强度高、比刚度大等优点，其已成为航空航天领域重要的轻量化结构材料，已广泛应用于飞机的各个部件，复合材料用量已成为衡量航空飞行器先进性的重要指标之一[1]。航空复合材料零件一般采用热压罐工艺成型.模具是主要工艺装备，用以保证零件形状、结构及质量。复合材料模具的设计制造对复合材料构件的产品质量影响较大[2]。目前复合材料成型模主要采用金属模具，其优点在于质量可靠并可以反复多次使用。但是，在用金属模具成型复合材料闭角结构零件过程中，零件由于存在闭角无法直接从模具上取下，所以需要对模具进行分体设计，在保证零件外观、内部质量的同时，能达到顺利脱模的效果。

下面列举了几种典型的复合材料闭角结构零件，分析了其结构特点和分体模具设计技术。

1 单侧闭角封闭缘条结构零件

单侧闭角封闭缘条结构零件如图1所示。零件为盒式肋，并在一侧存在闭角结构，该种零件在脱模过程中无法直接从模具上取下[4]。

在进行单侧闭角封闭缘条结构零件分体脱模设计过程中，往往采用主体模具与分体模块配合的方式，在脱模过程中，一般分体模块随零件一同从主体模具分离。典型分体模具如图2所示。

主体模具及分体模块通过定位销保证相对位置，脱模过程中，分体模块随零件从主体模具上脱出，完成零件的脱模过程，最后，将分体模块从零件内部取出。

2 三面闭角结构零件

三面闭角结构零件如图3所示，零件为三角肋，有三个面在脱模过程中形成闭角。

在进行三面闭角结构零件分体脱模设计过程中，往往采用主体模具与多块分体模块配合的方式，在脱模过程中，一般由一个或多个分体模块随零件一同从主体模具分离完成脱模。典型分体模具如图4所示。脱模过程中，左、右分体模块随零件从主体模具上脱出，完成零件的脱模过程，随后，将左、右分体模块分别从零件内部取出。

3 多曲面闭角结构零件

多曲面闭角结构零件的脱模问题一直是其制造难点。典型多曲面闭角结构零件如图5所示[5]。

在进行多曲面闭角结构零件分体脱模设计过程中，不再依靠主体模带分块的组合模式，而是采用多组合块拼接模式，通过脱模角度的设计，依靠组合块依次抽取的方式进行脱模，完全改变了脱模路径。

典型分体模具如图6所示。

分体模具去底座后的侧视图如图7所示，其中，7是左分体模块、中分体模块、右分体模块组合后的组合体与前分体模块的分离面;8是左分体模块、中分体模块、右分体模块组合后的组合体与后分体模块的分离面;9是支撑底座平面;α为左分体模块、中分体模块、右分体模块组合后的组合体与前分体模块的分离面与支撑底座平面的夹角;β为左分体模块、中分体模块、右分体模块组合后的组合体与后分体模块的分离面与支撑底座平面的夹角。

上述分体模具以倒T形的中分体模块为核心，左分体模块与中分体模块存在两个分离面，即左下分离面和左分离面，左下分离面与支撑底座的平面平行，该设计方案巧妙地将零件遇到多个复杂曲面无法脱模的棘手问题转变成了中分体模块先沿两个平面（左分离面、右分离面）脱模，再将左分体模块、右分体模块沿零件侧面的法向方向脱模的简单方式。

4 结论

对于单侧闭角封闭缘条结构零件，在进行分体脱模设计时，往往采用主体模具与分体模块配合的方式，在脱模过程中，一般由分体模块随零件一同从主体模具分离完成脱模。

对于三面闭角结构零件，在进行分体脱模设计过程中，往往采用主體模具与多块分体模块配合的方式，在脱模过程中，一般由一个或多个分体模块随零件一同从主体模具分离完成脱模。

对于多曲面闭角结构复合材料零件，在进行分体脱模设计过程中，采用多组合块拼接模式，通过脱模角度的设计，依靠组合块依次抽取的方式进行脱模，该脱模方式可以更加广泛地解决闭角结构零件的脱模问题。

参考文献：

[1]安鲁陵，李薇，孙小峰，等.飞机复合材料构件工装的数字化设计[J].航空制造技术，2010（ 6）： 74-77.

[2]李明，席晗.复合材料成型工艺装置探讨[J].电子机械工程，2012，28（6）：48-50.