[發明專利]一種輕質高強度抗扭復合材料機械臂桿的制備方法

有效

• 申請號: 202210470818.4
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114932694B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 王夢勛;白明慶;吳楊;許桐;李煜;張義濤
• 申請（專利權）人: 廣聯航空工業股份有限公司
• 主分類號: B29C70/42
• 分類號: B29C70/42;B29C70/54
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

1.一種輕質高強度抗扭復合材料機械臂桿的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、環向纏帶：設待制機械臂桿的直徑為Z，環向纏繞若干圈連續纖維窄帶，當纏繞連續纖維窄帶的厚度達到10-35％Z后停止纏繞，形成圓環坯料；

步驟二、壓制成型：壓型工裝下模(1)的上表面開設長條形的、且橫截面為半圓形的凹槽結構Ⅰ(11)，所述凹槽結構Ⅰ(11)的內部兩端分別固定設置有O型墊塊Ⅰ(12)或U型墊塊(13)，壓型工裝上模(2)的下表面設有長條形的、且橫截面為半圓形的凸起結構(21)，所述凸起結構(21)的兩端分別固定設置有O型墊塊Ⅱ(22)或U型槽體(23)，所述凸起結構(21)與凹槽結構Ⅰ(11)對應設置，所述O型墊塊Ⅰ(12)與O型墊塊Ⅱ(22)對應設置，所述U型墊塊(13)與U型槽體(23)對應設置，所述O型墊塊Ⅰ(12)、U型墊塊(13)、O型墊塊Ⅱ(22)和U型槽體(23)的中部均設置有銷孔Ⅰ(14)，所述銷孔Ⅰ(14)內插設銷軸Ⅰ(15)，將圓環坯料平鋪在凹槽結構Ⅰ(11)上，且兩端拉緊掛在銷軸Ⅰ(15)上，蓋合壓型工裝上模(2)，對合模后的壓型工裝進行加熱，當溫度達到45-125℃時，壓型工裝上模(2)向下沖壓圓環坯料，沖壓壓力為50-1000N，壓型時間為10-130s，得到1/2機械臂桿坯件；

步驟三、徑向纏帶：將兩個1/2機械臂桿坯件相對合并組成桿體，在桿體內部空腔內放置航空泡沫預制件，在桿體外周面沿徑向纏繞若干層織物預浸料Ⅰ；

步驟四、固化成型：固化工裝包括固化工裝上模(3)和固化工裝下模(4)，所述固化工裝上模(3)和固化工裝的下模(4)結構相同，所述固化工裝上模(3)的上表面開設有長條形的、且橫截面為半圓形的凹槽結構Ⅱ(31)，所述凹槽結構Ⅱ(31)的內部兩端分別設置有O型墊塊Ⅲ(32)或擋塊(33)，所述O型墊塊Ⅲ(32)水平固定在凹槽結構Ⅱ(31)的底部，且其中心設置有銷孔Ⅱ(34)，所述擋塊(33)沿凹槽結構Ⅱ(31)的中軸線設置且其上開設有1/2銷孔Ⅲ(35)，所述銷孔Ⅲ(35)的軸線水平設置，所述銷孔Ⅱ(34)內設置有銷軸Ⅱ(36)，所述銷孔Ⅲ(35)內設置有銷軸Ⅲ(37)，將纏繞織物預浸料Ⅰ的桿體放入固化工裝內，用1-3℃/min速率，升溫至90-220℃，真空負壓為3-9兆帕，當升溫至60℃以上后每增加20℃就恒溫10-60min，達到預設溫度后開始降溫，打開固化工裝，取出機械臂桿。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟三中，將桿體兩端接頭處的連續纖維窄帶均沿與纖維的平行方向分成2-4份，相鄰兩份之間鋪設高溫隔離膜。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟二中，設置有O型墊塊Ⅰ(12)的凹槽結構Ⅰ(11)的端部以曲面封端。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟二中，所述O型墊塊Ⅰ(12)的上表面或U型墊塊(13)的上表面與凹槽結構Ⅰ(11)的底面之間通過曲面過渡；所述O型墊塊Ⅱ(22)的下表面與凸起結構(21)的下表面之間通過曲面過渡，所述U型槽體(23)開設在凸起結構(21)的下表面，所述O型墊塊Ⅰ(12)、O型墊塊Ⅱ(22)的直徑與凹槽結構Ⅰ(11)的截面直徑相等，所述U型墊塊(13)、U型槽體(23)的寬度與凸起結構(21)的截面直徑相等。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟三中，所述織物預浸料Ⅰ鋪層的角度為+45°、-45°或90°，相鄰兩層的鋪設角度不同。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟三中，所述航空泡沫預制件的外周面包覆有膠膜，在膠膜的外周面沿桿體徑向纏繞若干層織物預浸料Ⅱ，所述織物預浸料Ⅱ鋪層的角度為+45°、-45°或90°，相鄰兩層的鋪設角度不同。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟三中，所述航空泡沫的內部軸向設置有通孔Ⅰ，在桿體的端部開設有通孔Ⅱ，所述通孔Ⅰ和通孔Ⅱ相對設置。