中國航空工業(yè)集團(tuán)公司航宇救生裝備有限公司 （湖北襄樊 441002） 文根保 文 莉

澳大利亞悉尼大學(xué) 史 文

頭盔外殼的內(nèi)、外型面上布滿著凸臺(tái)、凹坑、內(nèi)扣和弓形高形式的障礙體，它們影響著頭盔外殼的成形和脫模。那么，凹、凸模的加工就成為了頭盔外殼成形模的制造關(guān)鍵。凹、凸模除了要確保頭盔外殼成形與脫模之外，組成凹模的五塊模板不能存在著錯(cuò)位的現(xiàn)象，而凸模的七塊模塊加工后要與凹模型腔保持1.9mm的單邊均勻間隙，并且中空的七塊模塊還要能彼此自由地移動(dòng)。因此，該模具制造的工藝方法，采用了模胎為二類工具的五軸數(shù)銑加工方法，成功地解決了凹、凸模的制造難題。

1.技術(shù)要求

頭盔外殼如圖1a所示，形如虎頭帽，型面似表面面凹凸不平的橄欖球形殼體。材料：凱夫拉布，厚度為1.5 mm。頭盔外殼成形需要符合產(chǎn)品三維造型的要求，型面不可空缺和扁塌；既要確保外殼的壁厚和重量不能超標(biāo)，又要確保不能產(chǎn)生氣泡、聚膠和缺膠缺陷。

2.成形方法與凹、凸模介紹

解決如此復(fù)雜形體的成形和脫模，要進(jìn)行凹、凸模的分割，用以消除各種障礙體對(duì)頭盔外殼成形和脫模的影響作用。凹、凸模的材料為鋁合金。

（1）頭盔外殼成形方法 外殼是采用內(nèi)、外剛性袋壓成形法成形，即以凱夫拉布用膠液在成形模凹模中進(jìn)行裱糊，達(dá)到1.5 mm厚度后，按順序放入七塊模塊。再在凸模的型腔中放置膠袋，充入壓縮空氣，保壓至頭盔外殼固化。膠袋加壓時(shí)，七塊模塊的移動(dòng)會(huì)使得多余的膠液從凹模的鉆套孔中排出。最后按順序取出七塊模塊和卸下五塊模板，便可獲得成形的頭盔外殼。

（2）成形模的凹模 成形模的凹模，如圖1b所示。凹模由分型后的五塊模板用導(dǎo)柱和導(dǎo)套進(jìn)行定位和導(dǎo)向，并用螺栓與螺母連接組成一個(gè)整體。按順序拆卸五塊模板，頭盔外殼外形便可敞開。

（3）成形模的凸模 成形模的凸模，如圖1b所示。凸模分割成七塊彼此可以自由移動(dòng)的中空模塊，其型面與凹模型面相差單邊1.9mm，組成凸模的中間還必須能有放置充氣膠袋的空間。用凱夫拉布成形橄欖球形加虎頭帽狀的頭盔外殼，凱夫拉布得剪開而形成皺折，實(shí)際上頭盔外殼局部的厚度是不一致的。因此，七塊模塊移動(dòng)的距離也是不同。如果沒這樣的凸模，頭盔外殼便不可能貼膜成形。取出頭盔外殼內(nèi)七塊模塊，便實(shí)現(xiàn)了脫模。為了使七塊模塊能夠順利地從凹模中放入與取出，它們分型面之間應(yīng)制成3°的脫模斜度。同時(shí)，可防止膠液進(jìn)入分型面的間隙之中。

3.成形模凹、凸模的加工工藝

如何制訂成形模凹、凸模的加工工藝，便成為了成形模制造成敗的關(guān)鍵。

（1）成形模凹的加工工藝方法 先按凹模分型之后的三維造型加工出每塊模板的六大平面，再加工安裝導(dǎo)柱或?qū)椎目缀桶惭b螺栓的槽。以導(dǎo)柱或?qū)椎目诪榛鶞?zhǔn)，用五軸數(shù)銑加工成形頭盔外殼的型腔。用導(dǎo)柱或?qū)走M(jìn)行定位和導(dǎo)向，用螺栓連接成整體，可方便裝拆。若組裝的凹模出現(xiàn)錯(cuò)位，可卸下導(dǎo)柱和導(dǎo)套，校正凹模錯(cuò)位。用螺栓連接五塊模塊進(jìn)行組合補(bǔ)充加工導(dǎo)柱或?qū)椎目?，即可解決錯(cuò)位的問題。

（2）成形模凸的加工工藝方法 成形模凸模的加工工藝方法，如圖2所示。在加工凸模的模塊之前，先要將模胎加工好。安裝板1是模胎在數(shù)銑上安裝部分，也是模胎和凸模的加工基準(zhǔn)。故安裝板1的兩個(gè)大面需要平行，兩個(gè)相鄰的側(cè)面要垂直，兩個(gè)大面與兩個(gè)相鄰的側(cè)面也要相互垂直，基準(zhǔn)孔與模胎中心距要準(zhǔn)確。與各個(gè)模塊聯(lián)接的螺栓過孔要先由鉗工劃好線，打好沖子眼，然后在坐標(biāo)鏜床上制出法向孔。

按凸模分型之后的三維造型加工出每塊模板的六大平面，但在高度方向要加留20mm的夾位。加工過程是先在五軸數(shù)銑上加工內(nèi)型面和分型面，然后用平行夾將七塊模塊固定在模胎上。再用沖子穿過模胎的螺栓過孔并在七塊模塊的內(nèi)型面上打出沖子眼，由鉗工作出內(nèi)六角螺釘2的螺紋法向底孔，再制出螺紋孔，然后用內(nèi)六角螺釘2將七塊模塊與模胎聯(lián)接在一起。最后在五軸數(shù)銑上加工整個(gè)凸模的外型面，但外型面要比凹模的內(nèi)型面單邊小1.9mm。拆下七塊模塊就是外形比頭盔外殼內(nèi)型小0.4mm的中空凸模。當(dāng)然模胎的螺紋過孔和七塊模塊內(nèi)型面上螺紋底孔也可由五軸數(shù)銑加工。

4.結(jié)語

頭盔外殼成形模結(jié)構(gòu)是一種創(chuàng)新的成形方法，其制造也是一種新穎的工藝方法。內(nèi)、外剛性袋壓成形法和模胎二類工具的使用，為該類型產(chǎn)品的成形方法、成形模結(jié)構(gòu)和制造工藝方法開辟了一條新的途徑，為設(shè)計(jì)如此復(fù)雜的頭盔外殼與模具開創(chuàng)了先河與示范，也為該類型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)預(yù)留了很大的空間和自由度，極大地減少了對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，可以讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員松開束縛而放開手足進(jìn)行產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。