[發(fā)明專利]一種鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611064907.X
• 申請(qǐng)日: 2016-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN106584881B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張璇;房怡;路江;曾惠中;宮頊;董豐路;周欣欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星制造廠
• 主分類號(hào): B29C70/06
• 分類號(hào): B29C70/06;B29C70/34;B29C70/44;B29L31/30
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發(fā)明公開了一種鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)及其制備方法。鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)包括帽形米字加筋和球殼疊層板兩部分，兩部分均采用碳纖維樹脂基復(fù)合材料作原材料，帽形米字加筋與球殼疊層板一次性整體成型。該鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量較輕，能夠承受?170℃?190℃的溫度區(qū)域范圍，且在高低溫環(huán)境中具有較高的穩(wěn)定性，在航天航空領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)及其制備方法。屬于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、深空探測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近代工程結(jié)構(gòu)，特別是航空航天結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展，迫切需要盡可能的減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量和節(jié)省材料，同時(shí)又能滿足結(jié)構(gòu)的安全可靠和使用性能的要求。碳纖維復(fù)合材料以其比強(qiáng)度、比模量高、抗腐蝕、耐疲勞、可設(shè)計(jì)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，已成為航空航天主要結(jié)構(gòu)材料之一。初期的復(fù)合材料應(yīng)用是對(duì)原金屬結(jié)構(gòu)的簡單替代，隨著對(duì)復(fù)合材料特性的深入了解，目前普遍采用適合復(fù)合材料特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，帽形加筋是一種可實(shí)現(xiàn)有效減重、結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越、生產(chǎn)效率較高的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)越來越多地被航天結(jié)構(gòu)所采用，它比普通的板殼式復(fù)合材料結(jié)構(gòu)更進(jìn)一步減輕了結(jié)構(gòu)質(zhì)量。同時(shí)隨著航空航天制造技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合材料的用量也越來越大，從非承力部件逐步過渡到大型主承力結(jié)構(gòu)，而且越來越多的青睞復(fù)合材料整體成型技術(shù)。復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)成型是采用共固化、二次固化、共聚合等工藝手段將若干復(fù)合材料零部件組合成大型的整體件。共固化成型方法因?yàn)槭且淮握w成型，減少了熱壓罐的使用次數(shù)，所以大大降低了制造成本。共固化成型不使用膠黏劑，制造出來的構(gòu)件結(jié)構(gòu)重量輕，構(gòu)件變形量小，這對(duì)于要求結(jié)構(gòu)重量輕和外形尺寸精確高的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)等零部件來說，具有無可比擬的優(yōu)勢。

鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)是指全碳纖維帽形筋條與蒙皮組成了一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，因此，帽形筋的成型質(zhì)量和型面精度的控制是共固化成型工藝方案的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，一種鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)及其制備方法，鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)包括帽形米字加筋和球殼疊層板兩部分，均采用碳纖維樹脂基復(fù)合材料作原材料，帽形米字加筋與球殼疊層板一次性整體成型。該方法制備的鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)的成型質(zhì)量好，外形型面精度高、型面尺寸穩(wěn)定。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)，整體均采用碳纖維樹脂基復(fù)合材料作原材料，包括帽形米字加筋和球殼疊層板；帽形米字加筋整體構(gòu)型呈“米”字形，包括對(duì)稱疊加的兩個(gè)正交的帽形加強(qiáng)筋和兩個(gè)交叉的帽形加強(qiáng)筋，所述兩個(gè)交叉的帽形加強(qiáng)筋之間的角度為55°～65°之間；所述帽形加強(qiáng)筋為中空結(jié)構(gòu)，截面為梯形，梯形底部兩側(cè)帶有翻邊；所述球殼疊層板為碳纖維層合板，與帽形加強(qiáng)筋底部翻邊貼合并一體成型，最終形成一個(gè)半封閉的鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)。

一種鏤空帽形米字加筋全碳纖維結(jié)構(gòu)的制備方法，步驟如下：

步驟一：根據(jù)帽形米字加筋結(jié)構(gòu)中帽形米字筋的外形尺寸制造帽形米字加筋鋪層預(yù)壓裝置；

步驟二：根據(jù)球殼疊層板結(jié)構(gòu)中球殼疊層板的外形尺寸制造球殼疊層板鋪層固化裝置；

步驟三：根據(jù)帽形米字加筋結(jié)構(gòu)的數(shù)量，利用帽形米字筋鋪層預(yù)壓裝置制造傳壓軟模，用于帽形米字加筋結(jié)構(gòu)的固化；

步驟四：清理帽形米字筋鋪層預(yù)壓裝置，鋪放隔離材料；

步驟五：清理球殼疊層板鋪層固化裝置，鋪放隔離材料；

步驟六：準(zhǔn)備用于帽形米字加筋結(jié)構(gòu)和球殼疊層板結(jié)構(gòu)鋪層的碳纖維預(yù)浸料；

步驟七：在帽形米字筋鋪層預(yù)壓裝置上進(jìn)行碳纖維預(yù)浸料的鋪層，并進(jìn)行熱預(yù)壓；

步驟八：在球殼疊層板鋪層固化裝置上進(jìn)行碳纖維預(yù)浸料的鋪層；