HB Z 245-1993 飞机复合材料构件固化模设计与制造.pdf

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1、中华人民共和国航空工业标准HB/Z 245-93 指导性技术文件飞机复合材料构件国化模设计与制造1994-0601发布1994-06-01实施中国航空工业总公司批准目次1 主题内容与适用范围. . . . . . . . . . . . . . . . . . (1) 2 引用标准. . . . . . (1) 3 总体设计. . . . ., . . . . . . (1) 4 固体模设计与计算. . . . ., . . . . . (S) 5 面板制造及技术要求. . . . . . (9) 附录A硅橡胶块计算实例. . . . . . . . . . . . .(11) 中华人民共和国

2、航空工业标准飞机复合材料构件固化模设计与制造HB/Z 245-93 1 主题内容与适用范围本标准规定了飞机复合材料构件的固化模的设计与计算、制造工艺及技术要求。本标准适用于复合材料构件的固化模的设计与制造。2 I用标准HB/Z 23 飞机气动外缘公差3 总体设计3. 1 固化模的分类3. 1. 1 按成形方法分类3. 1. 1. 1 热压罐成形模该类模具是在热压罐内把工件固化成形，它能承受的工作压力为O.69MPa，工作温度为:wooc。可分为构架式与整体式两种，构架式用于曲面极件，整体式用于平极件或长相类零件。3. 1. 1. 2 模压成形模该类模具在压床上使工件固化成形，适用于大批量生产的

3、小构件，模具采用铝合金，碳钢或工具钢。3. ,. 1. 3 热胀成形模该类模具利用硅橡胶加热时产生可控制的胀形压力使工件固化成形。官适用于形状复杂的构件。3. .2 按结构形式分类3. 1. 2. , 简单式(整体式)有铝模和钢模，适用于形状简单的工件，其结构形式见图1。3. 1. 2. 2 薄板构架(框架)式此类模具分为薄铝板与薄铜板构架式两种，选材时应使模具与工件的热膨胀系数相匹配，其结构形式见图2。3. 1. 2. 3 组合式此类模具可以分解，取出工件方便，可分为金属模块式和金属阳模与硅橡胶阴模两种，适用于形状复杂的构件，其结构形式见图3、图403.2 总体布局3.2.1 整体式中国航空

4、工业总公司1994-06-01发布1994-06-01实施HB/Z 245-93 采用阳模或阴模主要决定于工件的要求与成形时加压的方法。应保证密封性。Jl囊P 图l整体式成形模隔板底座图2薄板框架式成形模2 a 3.2.2构架式HB/Z 245-93 上模芯模模工件图3金属组合模榷腔块图4金属硅橡胶组合模b 上模流胶槽工件下穰应保证面板外形准确，合理设计板面与框架的连接，确定隔板和真空嘴数量及布局。应保证密封性。3. 2. 3 金属组合模模具中应包括卸模槽或卸模机构，限位装置及溢胶槽并确定回弹的补偿值。J. 2.4 金属硅橡胶组合模应保证模腔的尺寸和形状正确，硅橡胶块的形状、尺寸和成形压力应符

5、合要求。3 HB/Z 245-93 3.3 总体设计3.3. 1 模具的基本要求a.应具有足够的刚度，尺寸稳定性好zb.应与工件之间的热膨胀系数相等或接近:c.导热性好，温度场均匀;d.气密性符合要求ze.工作表面光滑$1全寿命费用低。3.3.2 刚度要求困化模在回化温度与压力作用f，其变形量不超过工件尺寸公差的三分之一。3.3.3 热应为要求构架式模具的构架与面板应采用热膨胀系数相同的材料，金属组合式模具结构厚度应采用等厚度，模具和工件热膨胀系数应匹配。3.3.4 热容量与热传导要求为了保证模具升降温迅速和均匀，应采用构架式代替整体式。3. 3. 5 固化模材料的选择固化模材料的选择见表1。

6、表1固化模材料的选择序号材料名称恃点应用范围易加工;1 铝合金导热性好s等厚度的平面工件和曲率不热膨胀系数大。大的工件固化模。易加工;2 碳钢表面可抛光到镜面状态;形状简单中小型工件的困化热膨胀系数中等。模。碳/环氧复合材料重量轻;表面不易加工;3 热膨胀系数小E导热性差;尺寸要求准确工件成本高。的固化模。热胀系数大。4 硅橡胶可常温浇注硫化成形。形状复杂工件的固件模。3. 3. 6 满足设备使用特性的要求S.热压罐内廓尺才、工作压力、最大温度及温度差、加温加压过程的可控制性pb.控温室内廓尺寸、升降温速度、最高温度及温度差、加温过程的可控制性pc.压床台面尺寸及工作压强、加温方法。3. 3.

7、 7 真官要求HB/Z 245-93 a.抽真空嘴个数按模具t是度确定，在1000mm以内布雷1-2个，大于1000mm至少2个;b.密封性符合要求sC.入罐迅速方便，大型固化模应有起吊运输装置。4 固化模设计与计算4.1 薄板构架式固化模设计4. ,. , 面板的设计a.铝合金面板用于直母线部件和型面曲率较小的板件，厚度为48mm.b.钢板面用钢板拉伸或滚压成形，厚度为2-Smm;C.在面板上敷设一层复合材刺面层或热膨胀系数小的材料，以减少模具热膨胀系数对工件的影响。4. ,. 2 构架式国化模刚度设计在刚性底座上，构架式固化模刚度取决于面板与隔板材料，厚度及隔板间距的匹配见表2。表2面板与

8、隔板的匹配rnrn 板面隔板备注材料厚度材料厚度间距铝合金4-8 铝合金R.-. 1 0 200300 隔板应连成铝合金钢4.2 金属组合模设计4.2. 1 卸模机构4-8 钢2-5 钢一体，形成5-6 200-300 构架S_6 500-1000 根据模具结构形式设计不同的卸模机构，平板式工件模具的卸模机构见图5。4.2.2 溢胶槽对敞开式固化模可不开溢胶槽，而模压帽型材的困化模必须开溢胶槽，如图604.2.3 限位块组合式固化模，必须设计限位块，以保证上、下模间的正确位置，如图74.2.4 回弹量复合材料工件的回弹量通过试验测定，用于修正模量。4.3 金属硅橡肢组合模设计与尺寸计算4.3.

9、 1 硅橡胶模块的设计与尺寸计算4. 3. 1. 1 金属模具和硅橡胶体积的自由膨胀量计算a.金属模具的膨胀量:Vz. - Vm = Vm .m T. . . . (1) 5 HB/Z 24593 架模件模上工咱图5卸模机构上模下模1下模2图6溢胶槽工件下棋图7限位块b.硅橡胶的体积膨胀量z6 HB/z 245 93 VZR一V1R= V 1R aR 1J.T . . . .,. (2) (_工件的膨胀量zVzc - V1c = V1c ac 1J.T . . . (3) 公式。)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)中zVm、V虫一一分别为金属模具在T，和毛温度下的体积1V

10、)R. V 2R -一分别为硅橡胶在T1和T2温度下的体积;VI(、V2C分别为工件在T)和T2温度下的体职:刷、R、0 由n ar-n aCT= (C-l)n aCT=o. 25n aCT 计算结果见表ALb.计算硅橡胶变形量或固化后工件与硅橡胶间的间隙(MR).R =n 岛-n CT十j=0. 25n &r十j当n ()，盯主运1.6时tj注o,.aR =0. 4mm n. a，口1.6时，j=O，R =0. 25n cTmm C.计算硅橡胶块基本厚度。R)SK=ASR20.ASR ( -cf.:) 当n ，口运1.6时，也=20XO.4=8mmn cr 1. 6时，R=5n.crffim

11、 d.计算模腔厚度(am)按图示arn=n ()f+j= 1. 2ScT十j当n acTOam二1.25n OCT =.OR+n T二0.4十n.T 当n aCT= 1. 6mm时，j=OOm二2.0mmn.口1.6mm时，j=O，m=1.25 n acr 计算结果见表A1及表A212 HB/z 245-93 表Al硅橡胶厚度基本尺寸系列化mrn n aCT AR R 3m 一一一一(0. 4O. 25) 1. 6 。O. 25n CT 5n CT 1. 25n OCT 表A2R与j值的选用rnrn n OCT 0- 1. 6 1.62 2-2.5 2. 5-3 33. 5 3. 5-4 4 OR 8 9 11 14 16 19 5n OCT (0.25-4) 。G n OCT 附加说明z本标准由中国航空工业总公司301研究所提出。本标准主要起草单位z沈阳航空工业学院、112厂、172厂、5703厂、301研究所。本标准主要起草人=陈焕民、程宝冀、蒋有年、杨关全、李明瑶、赵慧敏。13