[發明專利]組合式全碳纖維蜂窩芯結構成型工裝及使用方法

在審

• 申請號: 202211640655.6
• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN116214957A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 范琳;程濤;孟凡蘋;李瑤瑤;曹洪濤;李顏亮;楊立新;孫征昊
• 申請（專利權）人: 上海衛星裝備研究所
• 主分類號: B29C70/30
• 分類號: B29C70/30;B29C70/54;B29L31/60;B29L31/30
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李源

本發明提供了一種涉及復合材料成型技術領域的組合式全碳纖維蜂窩芯結構成型工裝及使用方法，包括外模組件、金屬芯模、芯模擋板、上下壓板、硅橡膠芯模以及緊固螺釘，硅橡膠芯模連接于金屬芯模上，外模組件、芯模擋板以及上下壓板通過緊固螺釘分別連接于金屬芯模上。本發明以硅橡膠芯模、金屬芯模和芯模擋板為結構單元，單個蜂窩芯成型工裝可作為標準件，重復使用；通過若干結構單元的組合，配以相應尺寸的外模組件和上下壓板，可用于設計成型不同尺寸規格的碳纖維蜂窩芯結構；芯模設計成硅橡膠芯模+金屬芯模的組合結構形式，使得碳纖維蜂窩芯結構可采用常規的加熱設備即可成型，工裝適用性更好，產品制造成本低。

技術領域

本發明涉及復合材料成型技術領域，具體地，涉及組合式全碳纖維蜂窩芯結構成型工裝及使用方法。

背景技術

結構減重是航天器結構設計的焦點。兩類基本減重措施包括選用輕質、高強材料和選用輕量化構型。纖維樹脂基復合材料為一類輕質、高強材料，廣泛應用于航天運載飛行器結構。但新一代航空航天器結構大尺度和超輕化的矛盾，要求結構綜合運用以上兩類減重措施，實現結構由輕質向超輕質跨越。先進復合材料格柵結構是一類新型復合材料結構技術，符合超輕結構的兩方面要求。選材上，結構選用輕質、高強的連續纖維-樹脂基復合材料；構型上，結構多孔，形似網架，具有優越的輕量化構型。

由于先進樹脂基復合材料的形成與制品的成型同時進行，制品性能和制造工藝息息相關，且格柵結構外形的不連續性使制造工藝過程較具有連續外形的復合材料結構更為復雜，模具成本更高。使制造技術為先進復合材料格柵結構關鍵技術之一。

全碳纖維蜂窩芯結構具有較高的比強度和比剛度、低密度，可獲得極低的熱膨脹系數，結構性能高穩定性，可設計性強等優點，國際上已經開始了全碳纖維夾層板的設計，使用碳纖維鋪層來設計芯子結構，使用高性能碳纖維復合材料將是蜂窩結構發展的趨勢。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種組合式全碳纖維蜂窩芯結構成型工裝及使用方法。

根據本發明提供的一種組合式全碳纖維蜂窩芯結構成型工裝，包括外模組件、金屬芯模、芯模擋板、上下壓板、硅橡膠芯模以及緊固螺釘，硅橡膠芯模連接于金屬芯模上，外模組件、芯模擋板以及上下壓板通過緊固螺釘分別連接于金屬芯模上；

將金屬芯模、芯模擋板以及硅橡膠芯模為結構單元，多個結構單元通過外模組件和上下壓板的配合形成全碳纖維蜂窩芯結構。

優選的，硅橡膠芯模安裝在金屬芯模表面。

優選的，芯模擋板通過緊固螺釘安裝于金屬芯模上下兩端。

優選的，外模組件通過緊固螺釘安裝于金屬芯模外側。

優選的，上下壓板通過緊固螺釘安裝于外模組件上下面。

優選的，芯模擋板上設有限位凸臺，限位凸臺與上下壓板上的纖維卡槽適配連接，芯模擋板通過上下壓板限位。

優選的，硅橡膠芯模的體膨脹力為0.5-3Mpa。

優選的，硅橡膠芯模的體膨脹力的計算公式為＝體彈性模量*(硅橡膠澆注體積*(1+總體積膨脹量)/產品型腔體積-1)。

本發明還提供了一種組合式全碳纖維蜂窩芯結構成型工裝的使用方法，包括如下步驟：

S1、將硅橡膠芯模安裝在金屬芯模表面，組成芯模結構；

S2、在芯模結構外表面按照設計鋪層方式和材料鋪覆碳纖維/樹脂復合材料；

S3、將芯模擋板通過緊固螺釘安裝在芯模結構上、下端面，組成單個碳纖維蜂窩芯結構；

S4、單個或多個碳纖維蜂窩芯按設計結構組合后，采用緊固螺釘在芯模結構外側安裝外模組件；