【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种火焰筒定型模具，具体涉及一种陶瓷基复合材料回流式火焰筒定型模具及制作回流式火焰筒的方法。
技术介绍
1、航空发动机燃烧室主要由进气装置、喷嘴、火焰筒、外机匣、点火装置等组成，火焰筒位于燃烧室中心位置，呈长圆筒状，包含内筒和外筒部分，内筒和外筒之间为火焰筒内腔，起到为燃气火焰提供稳定空间，保证燃烧过程顺利进行的作用。回流式燃烧室火焰筒，如图1所示，由于具有较小的轴向尺寸，主要用在小型航空燃气涡轮发动机上，其内筒和外筒在子午截面上具有折弯特征，呈“j”形。在采用陶瓷基复合材料制备火焰筒时，为了保证火焰筒的型面精度，需在火焰筒内外侧型面均设计定型模具，并将火焰筒体置于内外侧模具之间夹紧定型。
2、陶瓷基复合材料是一种连续纤维增强的复合材料，在成型制备时要求沿零件表面法向压紧，以提高纤维体积分数来提高零件力学性能，如果压紧力沿切向分力过大，可能会导致内部纤维发生分层错动，影响零件力学性能。另外，在零件成型固化后与模具之间粘接力比较强，因此在脱模过程中，要求模具的脱出方向尽量沿法向，若沿切向的脱模力过大，可能会造成脱模困难。
3、在现有陶瓷基复合材料圆筒状构件制备技术中，为了方便脱模，一般内模采用整体结构，外模采用分块结构。这样的模具设计，在对圆筒状的陶瓷复合材料构件进行定型压紧时，内模保持不动，外模向内压紧，这使得圆筒坯体在由蓬松状态向压紧状态转变时是一个半径收缩的过程，容易造成材料富余而产生内部纤维褶皱，影响材料性能。对于带折弯特征的陶瓷基复合材料圆筒状构件，在压紧后，折弯角内侧的模具脱模会很
4、公开号为cn114484505a的中国专利公开了一种陶瓷基复合材料全环型火焰筒、定型模具及其制备方法，采用内外双层模具对全环型火焰筒定型，其中内模具为整环、外模具为分块。该专利采用的定型模具从外侧向内压缩纤维预制体，容易使纤维内部产生褶皱，影响火焰筒力学性能，且不适用于带折弯特征的圆筒构件制备，没有对折弯回转体脱模提出有效解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种回流式火焰筒定型模具及制作回流式火焰筒的方法，采用分块设计的内模具和外模具相互配合，既能有效解决带折弯特征的陶瓷基复合材料回流式燃烧室火焰筒在制备过程中的型面定位问题，便于纤维预制体压紧成型，避免纤维产生褶皱，又能便于带折弯特征的回流式火焰筒成型后脱模，提高脱模效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提出的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供一种回流式火焰筒定型模具，包括内模具和外模具，所述内模具和所述外模具均为组合式模具，所述外模具的内侧形成有与回流式火焰筒外型面相匹配的第一定型面，所述内模具的外侧形成有与回流式火焰筒内型面相匹配的第二定型面，将所述内模具同轴装配在所述外模具内侧，在所述第一定型面和第二定型面之间形成回流式火焰筒的成型空间。
4、可选的，所述外模具包括外模外卡环、外模外圈、外模内圈、外模内卡环，四者由外到内依次同轴设置，所述外模外卡环内侧面与外模外圈外侧面、外模外圈内侧面下部与外模内圈外侧面下部、外模内圈内侧面与外模内卡环外侧面下部均通过倒圆锥面配合连接，所述外模内圈外侧面上部和外膜外圈内侧面上部共同形成所述第一定型面，用于回流式火焰筒外型面定型，外模内卡环上部径向向外延伸有第一定位环板与外模内圈顶部配合定位。
5、可选的，所述外模外卡环、外模内卡环为整体圆环状结构；所述外模外圈、外模内圈均为由至少两个扇环状结构组合而成的圆环状结构。
6、可选的，所述内模具包括内模外圈、内模卡环、内模内圈，三者由外到内依次同轴设置，所述内模外圈内侧面与内模卡环外侧面下部、内模卡环内侧面下部与内模内圈外侧面均通过倒圆锥面配合连接，所述内模外圈外侧面和所述内模内圈内侧面共同形成所述第二定型面，用于火焰筒内型面定型，内模卡环上部径向向外延伸有第二定位环板与内模外圈顶部配合定位，内模卡环中部径向向内延伸有第三定位环板与内模内圈顶部配合定位。
7、可选的，所述内模卡环为整体圆环状结构；所述内模外圈、内模内圈均为由至少两个扇环状结构组合而成的圆环状结构，优选为四个；组成所述内模外圈或内模内圈的扇环状结构之间均设有间隙。
8、可选的，所述外模外圈的轴向高度为回流式火焰筒外环部分的1～1.8倍，优选为1.2～1.4倍；外模内圈的轴向高度为回流式火焰筒内环部分的1～1.8倍，优选为1.2～1.4倍。
9、可选的，所述内模外圈的轴向高度为回流式火焰筒外环部分的1～1.6倍，优选为1.1～1.4倍；内模内圈的轴向高度为回流式火焰筒内环部分的1～1.6倍，优选为1.1～1.4倍。
10、可选的，任意一个所述倒圆锥面相对于定型模具轴线的夹角为1°～15°，优选为3°～5°。
11、可选的，所述第一定位环板、第二定位环板上均设有若干螺纹通孔，在脱模时拧入螺栓可将所述外模内卡环、内模卡环拆卸。
12、可选的，所述外模外卡环上设有至少两个凸耳，每个所述凸耳上均开设有吊装孔，吊装孔优选为螺纹通孔。
13、第二方面，采用本专利技术所述回流式火焰筒定型模具制作回流式火焰筒的方法，包括如下步骤：
14、组装外模具，形成第一定型面；
15、将陶瓷基复合纤维铺贴在外模具的第一定型面上；
16、在外模具内侧组装内模具，使内模具形成的第二定型面与陶瓷基复合纤维上表面接触匹配；
17、将组装好的定型模具及定型模具内的陶瓷基复合纤维置于压力机上进行压紧，使外模具与内模具顶部平齐；同时对定型模具及陶瓷基复合纤维进行加热，加热完成后取出冷却，使陶瓷基复合纤维固化；
18、将内模具和外模具脱模，得到回流式火焰筒的纤维坯体，然后对纤维坯体进行致密化和机加工，得到回流式火焰筒。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
20、1)本专利技术提供的回流式火焰筒定型模具中，外模具和内模具均采用分块式装配设计，便于带折弯特征的回流式火焰筒成型后脱模，组成外模具和内模具的多个零件之间均采用倒圆锥面配合设计，由外模外卡环提供约束力，通过外模内卡环、内模卡环施加压紧力，通过倒圆锥面将竖向压紧力偏转为沿回流式火焰筒型面法向的压紧力载荷，便于纤维预制体压紧成型；不同部分倒圆锥面之间配合还能传递搬运载荷，方便模具组装后整体搬运转移，实现吊装。
21、2)本专利技术提供火焰筒定型模具在压紧过程中，外模具型面保持不变，而是由内模具向外膨胀将处在蓬松状态下的纤维预制体压紧，环状火焰筒整体受到由内向外的拉张力，能避免纤维预制体收缩产生褶皱。
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1.一种回流式火焰筒定型模具，包括内模具和外模具，其特征在于：所述内模具和所述外模具均为组合式模具，所述外模具的内侧形成有与回流式火焰筒外型面相匹配的第一定型面，所述内模具的外侧形成有与回流式火焰筒内型面相匹配的第二定型面，将所述内模具同轴装配在所述外模具内侧，在所述第一定型面和第二定型面之间形成回流式火焰筒的成型空间。
2.如权利要求1所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：所述外模具包括外模外卡环、外模外圈、外模内圈、外模内卡环，所述外模外卡环内侧面与外模外圈外侧面、外模外圈内侧面下部与外模内圈外侧面下部、外模内圈内侧面与外模内卡环外侧面下部均通过倒圆锥面配合连接，所述外模内圈外侧面上部和外膜外圈内侧面上部共同形成所述第一定型面，外模内卡环上部径向向外延伸有第一定位环板与外模内圈顶部配合定位。
3.如权利要求2所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：所述外模外卡环、外模内卡环为整体圆环状结构；所述外模外圈、外模内圈均为由至少两个扇环状结构组合而成的圆环状结构，所述第一定位环板上设有若干螺纹通孔。
4.如权利要求2所述的回流式火焰筒定型模具，
5.如权利要求2所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：所述外模外卡环上设有至少两个凸耳，每个所述凸耳上均开设有吊装孔。
6.如权利要求1所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：所述内模具包括内模外圈、内模卡环、内模内圈，所述内模外圈内侧面与内模卡环外侧面下部、内模卡环内侧面下部与内模内圈外侧面均通过倒圆锥面配合连接，所述内模外圈外侧面和所述内模内圈内侧面共同形成所述第二定型面，内模卡环上部径向向外延伸有第二定位环板与内模外圈顶部配合定位，内模卡环中部径向向内延伸有第三定位环板与内模内圈顶部配合定位。
7.如权利要求6所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：所述内模卡环为整体圆环状结构；所述内模外圈、内模内圈均为由至少两个扇环状结构组合而成的圆环状结构，组成所述内模外圈或内模内圈的扇环状结构之间均设有间隙。
8.如权利要求6所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：任意一个所述倒圆锥面相对于定型模具轴线的夹角为1°～15°，所述内模外圈的轴向高度为回流式火焰筒外环部分的1～1.6倍；内模内圈的轴向高度为回流式火焰筒内环部分的1～1.6倍。
9.如权利要求6所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：所述第二定位环板上设有若干螺纹通孔。
10.采用如权利要求1-9任一项所述的回流式火焰筒定型模具制作回流式火焰筒的方法，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种回流式火焰筒定型模具，包括内模具和外模具，其特征在于：所述内模具和所述外模具均为组合式模具，所述外模具的内侧形成有与回流式火焰筒外型面相匹配的第一定型面，所述内模具的外侧形成有与回流式火焰筒内型面相匹配的第二定型面，将所述内模具同轴装配在所述外模具内侧，在所述第一定型面和第二定型面之间形成回流式火焰筒的成型空间。
2.如权利要求1所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：所述外模具包括外模外卡环、外模外圈、外模内圈、外模内卡环，所述外模外卡环内侧面与外模外圈外侧面、外模外圈内侧面下部与外模内圈外侧面下部、外模内圈内侧面与外模内卡环外侧面下部均通过倒圆锥面配合连接，所述外模内圈外侧面上部和外膜外圈内侧面上部共同形成所述第一定型面，外模内卡环上部径向向外延伸有第一定位环板与外模内圈顶部配合定位。
3.如权利要求2所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：所述外模外卡环、外模内卡环为整体圆环状结构；所述外模外圈、外模内圈均为由至少两个扇环状结构组合而成的圆环状结构，所述第一定位环板上设有若干螺纹通孔。
4.如权利要求2所述的回流式火焰筒定型模具，其特征在于：任意一个所述倒圆锥面相对于定型模具轴线的夹角为1°～15°，所述外模外圈的轴向高度为回流式火焰筒外环部分的1～1.8倍，外模内圈的轴向高度为回流式火焰筒内环部分的1～1.8倍。
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：崔明皓，黄小忠，梅文斌，陈芳芳，陈欢，马彦，黎尧，孙元平，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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