一种复合材料发射箱分体模具及复合材料发射箱成型系统

技术领域

本发明涉及复合材料成型模具技术领域，具体是一种无拔模斜度的复合材料发射箱分体模具及复合材料发射箱成型系统。

背景技术

发射箱产品是为导弹飞出提供定向初始发射角度，保证导弹的初始姿态，产品内部轨道尺寸精度高，承载变形小于1.5mm。受发射状态影响，复合材料发射箱两端截面尺寸需一致，无拔模斜度，且承载变形量小，基于现有的模具采用RTM灌注工艺整体固化成型后，会出现无法正常脱模的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的复合材料发射箱无拔模斜度，产品难脱模的问题，本发明提供一种复合材料发射箱分体模具及复合材料发射箱成型系统，采用分瓣结构的内膜与外模，通过常规的辅助工装和脱模机即能顺利脱模，成功制造了复合材料发射箱样件，满足了产品设计技术要求。

为实现上述目的，本发明提供一种复合材料发射箱分体模具，其特征在于，包括外模组件、内模组件、芯轴组件与端盖；

所述内模组件包括若干内模分瓣，各所述内模分瓣依次相连形成筒状结构的内模组件，且各所述内模分瓣均与芯轴组件固定相连；

所述外模组件包括若干外模分瓣，各所述外模分瓣依次相连形成筒状结构的外模组件，所述外模组件套设在内模组件上，且所述外模组件与内模组件之间围成型腔；

所述端盖的数量为两个，且其中一个端盖与外模组件的一端、芯轴组件的一端固定相连，另一个端盖与外模组件的另一端、芯轴组件的另一端固定相连；

其中一个端盖上设有与型腔连通的进胶通道，另一个端盖上设有与型腔连通的出胶通道。

在其中一个实施例中，所述芯轴组件与内模分瓣之间设置有拔模斜度。

在其中一个实施例中，相邻的两个内模分瓣之间设置有拔模斜度。

在其中一个实施例中，所述芯轴组件包括中空的主轴，以及设在主轴两端且与主轴同轴的连接轴；

所述连接轴与端盖固定相连，且所述连接轴上套设有卡环；

各所述内模分瓣均与主轴固定相连，且各所述内模分瓣的端部均与对应端的卡环固定相连。

在其中一个实施例中，相邻的两个内模分瓣之间通过定位件进行安装定位。

在其中一个实施例中，所述外模分瓣上对应胶体流动死角的位置设置有出胶口，所述出胶口上设有外模堵塞。

在其中一个实施例中，对应进胶通道的所述端盖的外壁上设有进胶口、内壁上设有出胶口，且该端盖内设有连通进胶口与出胶口的胶体流道，所述进胶口的数量至少为一个，所述出胶口的数量为多个，且多个所述出胶口均匀的分布在所述型腔的端部。

在其中一个实施例中，所述外模分瓣上设有接气孔，所述接气孔上设有可拆卸的密封堵头。

在其中一个实施例中，相邻的外模分瓣之间、相邻的内模分瓣之间、内模分瓣与芯轴组件之间、外模分瓣与端盖之间、芯轴组件与端盖之间均设有密封结构。

为实现上述目的，本发明还提供一种复合材料发射箱成型系统，包括树脂桶、存胶罐、真空泵与上述的复合材料发射箱分体模具；

所述树脂桶通过胶管与所述复合材料发射箱分体模具中的进胶通道连通，所述存胶罐与所述复合材料发射箱分体模具中的出胶通道连通，所述真空泵与存胶罐通过气管连通。

本发明提供的一种复合材料发射箱分体模具及复合材料发射箱成型系统，该模具采用分瓣结构的内膜组件与外模组件，通过内膜组件与外模组件围成型腔对产品进行成型，基于无拔模斜度的产品，在芯轴组件与内模分瓣之间以及相邻的两个内模分瓣之间分别设置拔模斜度，使其通过常规的辅助工装和脱模机即能顺利脱模，成功制造满足产品设计技术要求复合材料发射箱样件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中复合材料发射箱分体模具的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例中内膜组件与芯轴组件的连接结构示意图；

图3为本发明实施例中外膜组件、内膜组件与芯轴组件的侧部连接结构示意图；

图4为本发明实施例中定位件的结构示意图；

图5为本发明实施例中芯轴组件的挠曲变形CAE分析结果示意图；

图6为本发明实施例中复合材料发射箱成型系统的结构示意图。

附图标号：外模分瓣1、外模堵塞11、接气孔12、第一加强筋板13、内模分瓣2、第二加强筋板21、主轴31、连接轴32、卡环33、端盖4、定位件5、第一定位部51、第二定位部52、型腔6、树脂桶7、存胶罐8、真空泵9。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

发射箱产品是为导弹飞出提供定向初始发射角度，保证导弹的初始姿态，产品内部轨道尺寸精度高，承载变形小于1.5mm。受发射状态影响，模具两端截面尺寸需一致，采用RTM灌注工艺整体固化成型后，无拔模斜度会影响产品正常脱模。

本实施例中通过有限元分析计算，优化确定了内外模结构，针对无拔模斜度，产品难脱模特点，内模部分采用内模分瓣2和芯轴组件分体组合的模具设计方案。利用CAD／CAE技术进行模具设计及优化，通过辅助工装和脱模机就能顺利脱模，成功制造了样件，满足了产品设计技术要求。

如图1-4为本实施例所公开的一种复合材料发射箱分体模具，包括外模组件、内模组件、芯轴组件与端盖4，其中，外模组件构成了整个模具的外模部分，内模组件与芯轴组件构成了整个模具的内模部分。具体地，内模组件包括若干内模分瓣2，各内模分瓣2依次相连形成筒状结构的内模组件，且各内模分瓣2均与芯轴组件固定相连。同时，外模组件包括若干外模分瓣1，各外模分瓣1依次相连形成筒状结构的外模组件，外模组件套设在内模组件上，且外模组件与内模组件之间围成型腔6。端盖4的数量为两个，且其中一个端盖4与外模组件的一端、芯轴组件的一端固定相连，另一个端盖4与外模组件的另一端、芯轴组件的另一端固定相连；同时，其中一个端盖4上设有与型腔6连通的进胶通道，另一个端盖4上设有与型腔6连通的出胶通道。其中，相邻的外模分瓣1之间、外模分瓣1与端盖4之间均通过螺栓与法兰相连。

由于复合材料发射箱的产品两端的尺寸一致，进而无法将拔模斜度设置在型腔6上，本实施例中通过在芯轴组件与内模分瓣2之间、相邻的两个内模分瓣2之间分别设置拔模斜度。其脱模过程为：在产品固化成型后，由于外模组件是分体结构，所以优先脱出外模分瓣1，在清理完产品上的飞边后，将剩余部分放到脱管机上定位，脱管机先将芯轴组件拔出，后逐一拔出内模分瓣2，使得所制备的产品满足无拔模角度设计要求。

本实施例中，内模分瓣2包括成型壁、连接壁以及设在成型壁与连接壁之间第二加强筋板21，其中，成型壁用于与外模组件之间围成型腔6，连接壁用于连接芯轴组件，第二加强筋板21用于提升模具的结构刚度，使其满足产品挠曲变形要求。

本实施例中，芯轴组件与内模分瓣2之间的拔模斜度设置为4~6°，优选为5°。其具体实施结构为：将芯轴组件上与连接壁相接触的部分设置为锥筒结构，并将该锥筒结构的母线与轴线的角度设计为5°，即完成了芯轴组件与内模分瓣2之间的拔模斜度设置。

本实施例中，相邻的两个内模分瓣2之间的拔模斜度设置为4~6°，优选为5°。其具体实施结构为：在对各内模分瓣2进行结构设计时，使得相邻的两个内模分瓣2之间的连接线与芯轴组件的轴线之间的夹角呈5°，即完成了芯轴组件与内模分瓣2之间的拔模斜度设置。

本实施例中，芯轴组件包括中空的主轴31，以及设在主轴31两端且与主轴31同轴的连接轴32；连接轴32与端盖4固定相连，且连接轴32上套设有卡环33；各内模分瓣2均与主轴31固定相连，且各内模分瓣2的端部均与对应端的卡环33固定相连。

针对复合材料发射箱的产品特点，本实施例中模具设计全长为2.9m，中间挠曲变形小于1.5mm，该模具的力学模型类似于简支梁。分析工况为：两端约束，模具承受1180KG的自重载荷，上表面施加100KG压力。因此在外模分瓣1的外侧壁上设置第一加强筋板13，并在内模分瓣2的成型壁与连接壁之间设置第二加强筋板21，同时芯轴组件中的主轴31与连接轴32采用强度高的无缝钢管焊接而成，保证强度的情况下最大限度的减小自重，模具结构的自重小，参考图5，通过CAE分析，模具的挠曲变形量为1.17mm，小于技术要求的1.5mm，并为产品的收缩变形预留了一定的公差空间，满足设计要求。

由于本实施例中所公开的分体模具的组装过程相较于整体模具更加困难，需要在符合材料发射箱产品成型后需放入固化炉中加热固化，固化过程中需不间断的旋转模具，保证产品成型质量，因此要求模具结合牢靠，无相对位移。因此，不仅需要通过卡环33将个内模分瓣2固定，还需在相邻的两个内模分瓣2之间通过定位件5进行安装定位，加强内模分瓣2之间以及内模分瓣2与芯轴组件的结合，其中，定位件5优选为燕尾槽定位件，该燕尾槽定位件包括固定相连的第一定位部51与第二定位部52，且第一定位部51与第二定位部52之间具有至少一个燕尾槽，第一定位部51嵌入连接在相邻的一个内模分瓣2上，第二定位部52嵌入连接在相邻的另一个内模分瓣2上。

优选地，外模分瓣1上对应胶体流动死角的位置设置有出胶口，出胶口上设有外模堵塞11，以保证型腔6内的纤维浸润完全。其中，胶体流动死角的位置基于型腔6的结构而定，其具体定位过程为所属领域的常规手段，因此本实施例中不再赘述。

优选地，对应进胶通道的端盖4的外壁上设有进胶口、内壁上设有出胶口，且该端盖4内设有连通进胶口与出胶口的胶体流道，进胶口的数量至少为一个，出胶口的数量为多个，且多个出胶口均匀的分布在型腔6的端部。该种实施结构将点进胶的方式改为面进胶的方式，可有效地提高胶体的流动性，提高产品的均一性，减少产品的分层、裂纹、气泡现象。

优选地，外模分瓣1上设有接气孔12，接气孔12上设有可拆卸的密封堵头。该接气孔12为螺纹孔，接气孔12在脱模时连接气管，用于向型腔6内通入0.15～0.3MPa的压缩空气，有助于产品与外模分瓣1的分离，同时作为成型过程中的补胶点，提高注胶效率和成型质量。

本实施例中，相邻的外模分瓣1之间、相邻的内模分瓣2之间、内模分瓣2与芯轴组件之间、外模分瓣1与端盖4之间、芯轴组件与端盖4之间均设有密封结构。具体地，相邻的外模分瓣1之间的结合面设置有矩形密封槽，该矩形密封槽内放有硅橡胶密封条，其槽宽为9.7mm，槽深5.72mm，密封条线径为7mm；外模分瓣1与端盖4之间的结合面设置有环形密封槽，该环形密封槽设计在端盖4上，槽内放有硅橡胶密封条，其槽宽为16mm，槽深7.5mm，密封条选用10×10mm的方形密封条；相邻的内模分瓣2之间的结合面设置有矩形密封槽，该矩形密封槽内放有硅橡胶密封条，其槽宽为9.7mm，槽深5.72mm，密封条线径为7mm；内模分瓣2与芯轴组件之间的结合面设置有环形密封槽，该环形密封槽设计在芯轴上，槽内放有硅橡胶密封条，其中槽宽为16mm，槽深7.5mm，密封条选用10×10mm的方形密封条；芯轴组件与端盖4之间的结合面设置有环形密封槽，密封槽设计在芯轴上，槽内放有硅橡胶密封条，其中槽宽为5mm，槽深2.75mm，密封条线径为3.55mm。

参考图6，本实施例还公开了一种复合材料发射箱成型系统，其具体包括树脂桶7、存胶罐8、真空泵9与上述的复合材料发射箱分体模具；其中，树脂桶7通过胶管与复合材料发射箱分体模具中的进胶通道连通，存胶罐8与复合材料发射箱分体模具中的出胶通道连通，真空泵9与存胶罐8通过气管连通。其工作过程为：首先通过真空泵9将模具型腔6中的空气抽出排空，由于型腔6内部的真空负压，树脂会由树脂桶7缓慢浸润型腔6内的纤维纱，当完全浸润后会排出的多余的树脂并存放于存胶罐8中，排出的树脂可重复使用，降低原材料的损耗。

上述复合材料发射箱成型系统的成型工艺具体为：

步骤1，依据所要成型的产品外形，以内模组件及芯轴组件组装后状态为内模，为保证产品外形尺寸精准，以外模组件为外模，构成RTM模具；模具由轴向一端进胶，中间流动死角部位间断性设置出胶口，以保证纤维浸润完全；

步骤2，采用RTM专用酚醛树脂树脂为阻燃基体；

步骤3，将混合均匀的树脂倒入树脂桶7中静置脱泡60min，依据不同温度下树脂体系粘时试验确定树脂恒温温度；

步骤4，将模具表面清理干净，直至无任何附着物；并在模具上均匀涂覆四遍脱模剂，无漏涂；并在涂覆脱模剂时须等第一遍干燥成模后再涂第二层；

步骤5，采用碳化硅系吸波纤维织物作为内在式吸波材料，依设计要求设计铺层厚度，其余部分采用面密度200g/m

步骤6，检查密封条没有缺口后合模，并在合模过程注意不要压到纤维；

步骤7，检查气密性：其要求为10分钟内，模腔压力小于-0.09MPa，并且封闭抽气管后5min内掉压不超过0.005MPa；

步骤8，模具倾斜30°角放置，进胶通道向下；检验气密性后方可开入胶管开始注胶，注胶初始阶段在真空压力下使胶液注入模具中；

步骤9，出胶通道处的胶管有胶液流出后再持续15-30min，使出胶管都有一定量树脂后停止抽真空，封闭出胶口；

步骤10，固化升温，其升温过程为：将模具转入升温炉，并将升温炉的炉温以5℃/分的速率升至138~142℃，保温115~125分钟后以5℃/分的速率将炉温升至178~182℃，保温235~245分钟后断电自然降温，在炉温低于环境温度30℃出炉开模。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。