[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料網(wǎng)格蒙皮結(jié)構(gòu)件模壓成型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810245900.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN108407332B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付平俊;孟德浩;李健芳;張婭婷;黃智彬;李桂洋;張霄楠;王樂辰
• 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;B29C33/38;B29C33/42
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料網(wǎng)格蒙皮結(jié)構(gòu)件模壓成型方法，屬于復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過合理的筋條纏繞、蒙皮鋪層工藝設(shè)計(jì)，摸索出了一套適合蒙皮網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件模壓成型工藝的控制措施，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料蒙皮網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件的一次整體成型，產(chǎn)品變形小，厚度均勻，而且操作效率高，只需一天即可完成復(fù)合材料蒙皮網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件的筋條纏繞及蒙皮鋪層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料網(wǎng)格蒙皮結(jié)構(gòu)件模壓成型方法，屬于復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是一種網(wǎng)狀筋條結(jié)構(gòu)，是先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料與先進(jìn)結(jié)構(gòu)形式的結(jié)合，其突出特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性突出、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、具有極高的比強(qiáng)度與比剛度，結(jié)構(gòu)效率高等，在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如運(yùn)載火箭整流罩、級(jí)間段、戰(zhàn)略導(dǎo)彈頭罩、級(jí)間段、儀器艙等多種艙段應(yīng)用了復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在工程上的應(yīng)用已有幾十年的歷史。最早的復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是美國(guó)和前蘇聯(lián)組織研制應(yīng)用于航天領(lǐng)域的等網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，后來一些大學(xué)和航天公司也相繼投入到復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的研制工作。1981年，麥道公司制造出了復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)級(jí)間段試驗(yàn)件。90年代初，航空飛利浦實(shí)驗(yàn)室用硅橡膠模具成功研制出性能高、質(zhì)量輕的復(fù)合材料等網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件。1997年，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室空間運(yùn)載管理局與軌道科技公司合作，研制了Minotuar運(yùn)載火箭上的復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)整流罩。該整流罩通過纖維纏繞技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化制造，成功進(jìn)行了設(shè)計(jì)、制造和飛行試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、制造起步較晚，但近20年來已取得突飛猛進(jìn)的成果。西安航天復(fù)合材料研究所研制出了多種蒙皮和無蒙皮的網(wǎng)格復(fù)合筒形件，如直徑1.4m的導(dǎo)彈錐形網(wǎng)格級(jí)間段試驗(yàn)件，軸壓破壞載荷大于140t。航天材料及工藝研究所則先后為導(dǎo)彈殼體結(jié)構(gòu)研制了多種類型的復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件，從小尺寸的網(wǎng)格口蓋到大尺寸的網(wǎng)格艙段，已研制的最大復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件直徑達(dá)2m以上。

目前，國(guó)內(nèi)常用的復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)成型工藝方法有以下3種：(1)用碳 /環(huán)氧單向板和單向波紋板機(jī)械加工成窄條作為網(wǎng)格肋條，再膠粘于蒙皮上制成等網(wǎng)格加強(qiáng)筋；(2)短切纖維模壓制造等網(wǎng)格殼體；(3)熱壓罐工藝制造連續(xù)纖維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件。第一種成型工藝機(jī)加工周期長(zhǎng)，浪費(fèi)嚴(yán)重，適用范圍小，且后粘接的網(wǎng)格筋條其整體性能較差；第二種成型工藝主要應(yīng)用于短切纖維復(fù)合材料制品的生產(chǎn)，適用于對(duì)承載要求不太高的產(chǎn)品；第三種熱壓罐工藝是目前網(wǎng)格類結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的主要工藝方法，通過手工或機(jī)械纏繞的方式纏繞網(wǎng)格筋條，然后鋪蒙皮進(jìn)罐固化。為保證網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件的成型質(zhì)量，筋條通常需要進(jìn)行2次及以上的吸膠進(jìn)行預(yù)壓實(shí)。這不僅大大增加了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)周期，同時(shí)生產(chǎn)成本也大幅增加，而且熱壓罐內(nèi)壓力受罐的限制，不宜超過1MPa，對(duì)于大尺寸筋條網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件難以保證產(chǎn)品質(zhì)量。本復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件為大厚度內(nèi)曲面筋條蒙皮結(jié)構(gòu)，數(shù)量較多，成型周期較短，承載要求較高，以上三種工藝都難以滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，因此必須在工藝上進(jìn)行突破，尋求一種高效的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)件的成型方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種復(fù)合材料網(wǎng)格蒙皮結(jié)構(gòu)件模壓成型方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種復(fù)合材料網(wǎng)格蒙皮結(jié)構(gòu)件模壓成型方法，本發(fā)明通過以下步驟，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料網(wǎng)格蒙皮結(jié)構(gòu)件一次整體固化成型；所述的復(fù)合材料網(wǎng)格蒙皮結(jié)構(gòu)件包括蒙皮、外側(cè)環(huán)向筋條、橫向筋條和縱向筋條，位于外側(cè)環(huán)向筋條外的蒙皮設(shè)計(jì)為蒙皮加厚區(qū)；該方法的步驟包括：

(1)制造并安裝成型模具；

首先制備成型模具，成型模具包括下底板、分瓣陽模塊和上蓋板，其中下底板與上蓋板為鋼模，分瓣陽模塊為鋁模；分瓣陽模塊的分瓣數(shù)為4～10瓣，分瓣間隙小于0.5mm，分瓣陽模塊四周(產(chǎn)品外邊緣)留有3～10度的拔模角，分瓣陽模塊與下底板周圍的間隙大于0.2mm；所述的分瓣陽模塊上預(yù)留有環(huán)向筋槽、橫向筋槽和縱向筋槽，環(huán)向筋槽用于成型外側(cè)環(huán)向筋條，橫向筋槽用于成型橫向筋條，縱向筋槽用于成型縱向筋條；

然后，組裝成型模具，將分瓣陽模塊通過銷釘、螺釘固定連接在下底板上；