复合材料舱段、成型模具及复合材料梁的制备方法技术

本发明专利技术提供一种复合材料舱段、成型模具及复合材料梁的制备方法，包括上内筒、下内筒、上压板、下压板、上内分瓣、下内分瓣以及外分瓣；上内筒与下内筒相对应固定，在上内筒的外部固定连接上内分瓣，在下内筒的外部固定连接下内分瓣，上内分瓣与下内分瓣之间留有用于铺放复合材料舱段的T型环框的T型凹槽空隙，在上内分瓣与下内分瓣的外侧固定外分瓣，上内分瓣和下内分瓣与外分瓣之间留有用于成型复合材料舱段的空隙，上压板固定在上内筒的端面上并在外分瓣内侧。本发明专利技术能够解决传统T型环框和蒙皮二次装配工艺带来的胶接面脱粘、装配精度差和变形问题，可缩短生产周期，避免采用热压罐工艺制备的复合材料带来架桥、空洞、弥散性缺陷等内部质量问题。等内部质量问题。等内部质量问题。

【技术实现步骤摘要】
复合材料舱段、成型模具及复合材料梁的制备方法


[0001]本专利技术复合材料壳体成型涉及
，特别涉及一种复合材料舱段、成型模具及复合材料梁的制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维增强热固性树脂以其高比强度、高比模量等优异的力学性能，被广泛应用在航空、航天等前沿
通常，碳纤维复合材料代替金属材料成为航天器的主要承载结构材料。复合材料壳体蒙皮内侧的加强筋、框等有利于提高壳体的整体或局部强度及刚度性能，并且可承担部分功能作用。
[0003]复合材料壳体的加强筋、框及蒙皮的一体成型技术是指各部分复合材料预浸料铺放后，整体升温、加压，共固化成型。复合材料壳体一体成型技术可避免二次胶接引起的脱粘问题和装配型面不匹配，导致的胶接后整舱变形问题，可有效的缩短生产周期。并且，筋、框与蒙皮共固化得到的复合材料壳体具有更优的力学性能及可靠性。碳纤维增强热固性树脂基复合材料通常采取金属对模加压工艺和热压罐加压工艺成型。虽然热压罐加压工艺具有使产品各部分受力均匀的特点，但是若产品厚度差别大，会导致产品型面尺寸精度差，故该工艺较难实现复杂结构产品的一体成型；而金属对模加压工艺采用尺寸控制的方式对产品加压，可有效保证产品尺寸精度，且可实现复杂结构产品的一体成型。但是，金属对模工艺通常需要较长的模具制造周期，和相对成熟的操作技术人员来保证产品的质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种复合材料舱段、成型模具及复合材料梁的制备方法，能够解决传统T型环框和蒙皮二次装配工艺带来的胶接面脱粘、装配精度差和整舱变形问题，可显著缩短生产周期；同时，避免采用热压罐工艺制备复杂结构复合材料带来的架桥、空洞、弥散性缺陷等内部质量问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0006]本专利技术提供的复合材料舱段成型模具，包括上内筒、下内筒、上压板、下压板、上内分瓣、下内分瓣以及外分瓣；上内筒与下内筒相对应固定，在上内筒的外部固定连接上内分瓣，在下内筒的外部固定连接下内分瓣，上内分瓣与下内分瓣之间留有用于铺放复合材料舱段的T型环框的T型凹槽空隙，在上内分瓣与下内分瓣的外侧固定外分瓣，上内分瓣和下内分瓣与外分瓣之间留有用于成型复合材料舱段的空隙，上压板固定在上内筒的端面上并在外分瓣的内侧。
[0007]优选地，上内筒、下内筒的分割面在复合材料舱段成型模具所制备复合材料局部特征的中性面上。
[0008]优选地，上内分瓣与下内分瓣沿环向方向分为4～6瓣；外分瓣沿径向方向分为3～4块。
[0009]优选地，上内筒与下内筒的材料为铸钢，上压板、下压板、上内分瓣、下内分瓣以及
外分瓣的材料为Q235或45号钢。
[0010]本专利技术提供的复合材料舱段，包括T型环框、蒙皮、加强区以及端框，蒙皮在复合材料舱段的外侧，在复合材料舱段的上、下两端面固定连接端框，T型环框在复合材料舱段的内部，T型环框包括T型环框翼板和T型环框腹板，T型环框翼板平行固定在蒙皮上，T型环框腹板垂直固定在T型环框翼板上。
[0011]本专利技术提供的复合材料梁的一体成型制备方法，包括如下步骤：
[0012]S1、制备复合材料预浸料，控制复合材料预浸料的纤维体积含量在54％～60％之间；
[0013]S2、将上内筒与上内分瓣组装，将下内筒与下内分瓣组装，分为上、下两部分；
[0014]S3、将复合材料预浸料按照上、下两部分，分别铺放在T型凹槽的上、下端面上位置；
[0015]S4、将铺放后的T型环框预压实，将上、下两部分采用螺钉组装；
[0016]S5、合模后，整体采用真空袋抽取真空并使用热压罐预压，设置热压罐压力值为0.2MPa，温度为60℃；
[0017]S6、预压后，使用复合材料预浸料铺放在蒙皮、加强区以及在上压板与上内分瓣之间、下压板与下内分瓣之间的端框；
[0018]S7、铺放后，进行冷合模，将上压板与上内筒连接并加压，将下压板与下内筒连接并加压，将外分瓣与上压板、下压板连接并加压；
[0019]S8、冷合模后，整体进行预热，再进行热合模；
[0020]S9、热合模后，放入固化炉加热进行一体成型共固化，设置固化制度为150℃/2h，190℃/2h；
[0021]S10、脱膜，得到复合材料舱段。
[0022]优选地，在步骤S2中，首次铺放前，先将复合材料舱段成型模具预热60℃，在首层铺放后，抽真空压实，后续每铺放2
‑
4层复合材料预浸料后，抽真空压实。
[0023]优选地，复合材料预浸料的增强体为T700级和/或T800级碳纤维，复合材料预浸料的基体材料为氰酸脂树脂或双马树脂或环氧树脂。
[0024]本专利技术能够取得如下技术效果：
[0025]1、通过将金属模具内筒及内分瓣分为两段的模具设计思路，和相对应的预浸料铺放工艺、金属对模加压工艺，可保证预浸料铺放工整、连续，并且可对T型环框、蒙皮、端框及加强区等各部分单独加压，采用本专利技术方法获得的带内部T型环框的复合材料舱段轮廓尺寸精度高、T型环框及T型环框与蒙皮胶接面处内部质量好，为一体成型制备复杂结构的复合材料舱段提供经验。
[0026]2、通过采用固化炉共固化的方式，解决热压罐工艺制备的带内部T型环框复合材料舱段内部质量差、轮廓精度低和工艺复杂的问题，同时，避免传统T型环框和蒙皮二次装配工艺带来的胶接面脱粘、装配精度差和整舱变形问题，并且该一体成型工艺可显著缩短生产周期。
附图说明
[0027]图1是根据本专利技术实施例提供的复合材料舱段成型模具的结构示意图。
[0028]图2是根据本专利技术实施例提供的整体内分瓣的结构示意图。
[0029]图3是根据本专利技术实施例提供的外分瓣的结构示意图。
[0030]图4是根据本专利技术实施例提供的复合材料舱段的轴测图。
[0031]图5是根据本专利技术实施例提供的复合材料舱段的剖切图。
[0032][0033]图6是根据本专利技术实施例提供的复合材料梁的一体成型制备方法的流程图。
[0034]图7是根据本专利技术实施例提供的T型环框示意图的铺层示意图。
[0035]其中的附图标记包括：上内筒1、下内筒2、上压板3、下压板4、上内分瓣5、下内分瓣6、外分瓣7、蒙皮8、加强区9、端框10、T 型凹槽11、T型环框12、T型环框翼板12
‑
1、T型环框腹板12
‑
2。
具体实施方式
[0036]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0037]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0038]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料舱段成型模具，其特征在于，包括上内筒(1)、下内筒(2)、上压板(3)、下压板(4)、上内分瓣(5)、下内分瓣(6)以及外分瓣(7)；所述上内筒(1)与所述下内筒(2)相对应固定，在所述上内筒(1)的外部固定连接所述上内分瓣(5)，在所述下内筒(2)的外部固定连接所述下内分瓣(6)，所述上内分瓣(5)与所述下内分瓣(6)之间留有用于铺放复合材料舱段的T型环框(12)的T型凹槽，在所述上内分瓣(5)与所述下内分瓣(6)的外侧固定所述外分瓣(7)，所述上内分瓣(5)和所述下内分瓣(6)与所述外分瓣(7)之间留有用于成型复合材料舱段的空隙，所述上压板(3)固定在所述上内筒(1)的端面上并在所述外分瓣(7)的内侧。2.如权利要求1所述的复合材料舱段成型模具，其特征在于，所述上内筒(1)、下内筒(2)的分割面在所述复合材料舱段成型模具的中性面上。3.如权利要求1所述的复合材料舱段成型模具，其特征在于，所述上内分瓣(5)与所述下内分瓣(6)沿环向方向分为4～6瓣；所述外分瓣(7)沿径向方向分为3～4块。4.如权利要求1所述的复合材料舱段成型模具，其特征在于，所述上内筒(1)与所述下内筒(2)的材料为铸钢，所述上压板(3)、所述下压板(4)、所述上内分瓣(5)、所述下内分瓣(6)以及所述外分瓣(7)的材料为Q235或45号钢。5.一种利用权利要求1所述的复合材料舱段成型模具制作的复合材料舱段，其特征在于，包括T型环框(12)、蒙皮(8)、加强区(9)以及端框(10)，所述蒙皮(8)在所述复合材料舱段的外侧，在所述复合材料舱段的上、下两端面固定连接所述端框(10)，所述T型环框(12)在所述复合材料舱段的内部，所述T型环框(12)包括T型环框翼板(12
‑
1)和T型环框腹板(12
‑
2)，所述T型环框翼板(12
‑
1)平行固定在所述蒙皮(8)上，所述T型环框腹板...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永琪，董志武，李玉龙，杨鹏，侯博才，
申请(专利权)人：长春长光宇航复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：