[發明專利]適用于帶藥纏繞的記憶非金屬芯模結構及殼體成型方法

有效

• 申請號: 202011181755.8
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112571822B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 李德華;江真;林天一;王蓬勃;鄭慶
• 申請（專利權）人: 上海新力動力設備研究所
• 主分類號: B29C70/30
• 分類號: B29C70/30;B29C70/54;B29C33/76
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種適用于帶藥纏繞的記憶非金屬芯模結構，其特征在于包括：前接頭(1)、后接頭(2)、前固定環(3)、后固定環(4)、裝藥芯棒(5)、藥柱(6)、絕熱層(7)以及環形芯模(8)；

環形芯模(8)固定在裝藥芯棒(5)上形成裝藥芯模組合結構，藥柱(6)設置于絕熱層(7)內部，絕熱層(7)前后兩端預制前接頭(1)與后接頭(2)，所述裝藥芯模組合結構與藥型面貼合，裝藥芯棒(5)兩端通過前固定環(3)與后固定環(4)固定，前接頭(1)、后接頭(2)采用螺紋結構分別與前固定環(3)、后固定環(4)相連接，前固定環(3)、后固定環(4)設置限位結構保證裝藥芯棒(5)軸向約束；前接頭(1)與裝藥芯棒(5)之間以及前固定環(3)與裝藥芯棒(5)之間均設置軸向密封結構；

環形芯模(8)采用形狀記憶聚合物高分子材料，預先外套陰模，內套裝藥芯棒(5)，再通過高溫吹塑、加壓冷卻固化成圓環形狀并固定在裝藥芯棒(5)上，表面噴涂聚四氟乙烯脫模劑；所述高溫指工藝溫度需大于等于形狀記憶聚合物高分子材料的玻璃化轉變溫度；

所述藥柱(6)的藥型面后部為翼面，中部為內孔面，前部為環形面；裝藥芯模組合結構為推進劑成型芯模，推進劑藥型為前部環形、中部內孔狀、后部翼柱狀，采用模具澆注成型；

裝藥芯棒(5)和環形芯模(8)型面與藥型面匹配貼合，裝藥芯棒(5)大端為推進劑澆注側，裝藥芯棒(5)兩端預留套筒(9)連接接口，用于與纏繞機連接，裝藥芯棒(5)和環形芯模(8)實現藥型同時作為纏繞芯軸。

2.根據權利要求1所述的一種適用于帶藥纏繞的記憶非金屬芯模結構，其特征在于：所述前固定環(3)、后固定環(4)設置有軸向固定翻邊及工裝安裝口；通過裝藥芯棒(5)兩端接口連接套筒(9)，通過套筒(9)將芯模結構安裝到纏繞機并進行復合材料殼體制備直至殼體纏繞完成。

3.根據權利要求2所述的一種適用于帶藥纏繞的記憶非金屬芯模結構，其特征在于：前接頭(1)和后接頭(2)在絕熱層(7)成型階段預埋，絕熱層(7)采用三元乙丙橡膠材料包覆于前接頭(1)、后接頭(2)內外兩側；所述前接頭(1)、后接頭(2)外形面與殼體內型面一致。

4.根據權利要求1所述的一種適用于帶藥纏繞的記憶非金屬芯模結構，其特征在于：裝藥芯棒(5)采用鋁合金材料，表面噴涂聚四氟乙烯脫模劑，并設置脫模錐度，保證裝藥芯棒(5)的拆裝；前接頭(1)與后接頭(2)采用鈦合金、鋁合金或鋁鎂合金材料，前固定環(3)與后固定環(4)采用銅質合金。

5.根據權利要求1所述的一種適用于帶藥纏繞的記憶非金屬芯模結構，其特征在于：推進劑固化成型溫度低于形狀記憶聚合物高分子材料的玻璃化轉變溫度；藥柱成型后將烘箱溫度繼續提高至大于等于形狀記憶聚合物高分子材料的玻璃化轉變溫度并保溫一段時間直至環形芯模(8)軟化為初始形狀，隨后降至室溫取出環形芯模(8)和裝藥芯棒(5)完成脫模。

6.根據權利要求1所述的一種適用于帶藥纏繞的記憶非金屬芯模結構，其特征在于：藥柱(6)采用彈性模量≥15Mpa的推進劑，澆注于絕熱層(7)內腔，藥型面由裝藥芯棒(5)和環形芯模(8)保證。

7.一種基于權利要求1所述的適用于帶藥纏繞的記憶非金屬芯模結構實現的殼體成型方法，其特征在于步驟如下：

(1)將裝藥后的芯模結構送至烘箱固化，待藥柱固化結束后脫去外側模具，得到含藥柱(6)、前接頭(1)、后接頭(2)、絕熱層(7)狀態下的纏繞芯模；

(2)前固定環(3)、后固定環(4)、套筒通過螺紋連接纏繞芯模前后端，得到完整的纏繞芯模；

(3)在纏繞機床上安裝纏繞芯模，設置鋪層角度、纏繞張力參數并運行程序，完成復合材料殼體的纏繞成型；

(4)纏繞結束后將結構件送至烘箱在90℃預固化2小時，之后在2MPa、70℃下固化12小時，實現復合材料殼體的固化成型。