[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)及其成型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711117187.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107696523B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建寶;陳亮;李忠;王偉;孫文文;孫宏杰;張蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天材料及工藝研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B29C70/34
• 分類號(hào): B29C70/34;B29C70/54;B29C70/22
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明提供一種復(fù)合材料回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)及其成型方法，屬于結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：制作芯模，芯模包括圓柱模段、過(guò)渡模段和錐臺(tái)模段，圓柱模段通過(guò)過(guò)渡模段與錐臺(tái)模段連接，且連接位置平滑過(guò)渡；在芯模表面涂敷脫模劑，然后進(jìn)行鋪層，其中，鋪層包括第一環(huán)向鋪層、第一非環(huán)形鋪層和環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層，第一環(huán)向鋪層和環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層均繞芯模環(huán)向鋪放，且第一環(huán)向鋪層覆蓋圓柱模段、過(guò)渡模段及錐臺(tái)模段，環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層覆蓋過(guò)渡模段，第一非環(huán)向鋪層沿芯模一端向另一端鋪放，且覆蓋圓柱模段、過(guò)渡模段及錐臺(tái)模段；鋪層結(jié)束后固化、脫模，得到復(fù)合材料回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的復(fù)合材料回轉(zhuǎn)體構(gòu)件達(dá)到整體結(jié)構(gòu)減重15％以上，構(gòu)件制造生產(chǎn)周期縮短10％左右。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種復(fù)合材料回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)及其成型方法，屬于結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航天領(lǐng)域經(jīng)常會(huì)用到錐柱一體回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件，目前通常采用分段加工的方法該結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分段加工方法具體包括：

分別加工柱段回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)和錐段回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，加工時(shí)在兩段的對(duì)接端設(shè)置金屬端框，通過(guò)固定件固定金屬端框的方式實(shí)現(xiàn)兩段的對(duì)接固定，以得到錐柱一體回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件。

航天領(lǐng)域?qū)p量化有絕對(duì)要求，分段加工法由于引入了對(duì)接端框，增加了構(gòu)件的重量，無(wú)法滿足航天領(lǐng)域?qū)?gòu)件輕量化的要求；且兩段對(duì)接處由于存在對(duì)接接縫，致使構(gòu)件剛度在端框區(qū)域出現(xiàn)突變，需要分別對(duì)復(fù)合材料柱段回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)和錐段回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)端框區(qū)域進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)，降低了構(gòu)件的整體承載效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)及其成型方法，該復(fù)合材料回轉(zhuǎn)體構(gòu)件達(dá)到整體結(jié)構(gòu)減重15％以上，構(gòu)件制造生產(chǎn)周期縮短10％左右。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種復(fù)合材料回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的成型方法，所述回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括圓柱段、過(guò)渡段和錐臺(tái)段，所述圓柱段與所述錐臺(tái)段通過(guò)所述過(guò)渡段平滑過(guò)渡連接，所述方法包括以下步驟：

步驟1、制作模具，所述模具包括芯軸和芯模，所述芯模包括圓柱模段、過(guò)渡模段和錐臺(tái)模段，所述圓柱模段通過(guò)所述過(guò)渡模段與所述錐臺(tái)模段連接，且連接位置平滑過(guò)渡，所述芯模固定在所述芯軸上；

步驟2、在所述芯模表面涂敷脫模劑，然后進(jìn)行鋪層，其中，所述鋪層包括第一環(huán)向鋪層、第一非環(huán)形鋪層和環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層，所述第一環(huán)向鋪層和所述環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層均繞所述芯模環(huán)向鋪放，且所述第一環(huán)向鋪層覆蓋所述圓柱模段、過(guò)渡模段及錐臺(tái)模段，所述第一非環(huán)向鋪層沿所述芯模一端向另一端鋪放，且覆蓋所述圓柱模段、過(guò)渡模段及錐臺(tái)模段，所述環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層位于所述過(guò)渡模段；

步驟3、鋪層結(jié)束后固化、脫模，得到復(fù)合材料回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

在一可選實(shí)施例中，步驟2所述的鋪層，相鄰兩個(gè)所述第一環(huán)向鋪層的鋪層方向?qū)ΨQ。

在一可選實(shí)施例中，步驟2中所述的鋪層還包括第二非環(huán)向鋪層，所述第二非環(huán)向鋪層覆蓋所述過(guò)渡模段，且層數(shù)為所述第一非環(huán)向鋪層的層數(shù)的1/3-1/4。

在一可選實(shí)施例中，步驟2中所述的鋪層還包括第三非環(huán)向鋪層，所述第三非環(huán)向鋪層覆蓋所述過(guò)渡模段和錐臺(tái)模段。

在一可選實(shí)施例中，每鋪放一層所述第二非環(huán)向鋪層鋪放一層所述環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層；每鋪放一層所述第三非環(huán)向鋪層鋪放一層所述環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層。

在一可選實(shí)施例中，所述過(guò)渡模段母線為弧線，且最小曲率半徑不小于250mm。

在一可選實(shí)施例中，步驟2中所述的鋪層還包括第四非環(huán)向鋪層，所述第四非環(huán)向鋪層位于所述錐臺(tái)模段，且從所述錐臺(tái)模段的大端開(kāi)始，向小端延伸，隨著鋪層層數(shù)的增加，所述第四非環(huán)向鋪層的高度遞減。

在一可選實(shí)施例中，所述的環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)層與所述圓柱模段的坡度不大于7°。