【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料铺贴成型，具体地指一种轻质复合连接裙及其成型方法。
技术介绍
1、由于复合材料本身具备可设计性，因此可以根据制品使用环境载荷要求，分配不同方向的力学性能，进而更加充分的发挥复合材料密度低，比模量及比强度高的特点，故而被广泛用于航天航空领域。
2、固体火箭发动机壳体连接裙作为固体火箭发动机与级间段的连接部件，是火箭部件中重要的受力部件，在火箭飞行过程中需要承受轴压、弯矩等多种载荷联合作用。早期的连接裙一般采用铝合金、钛合金等金属材质，但随着技术发展，火箭对于大推力、轻量化等需求越发迫切，追求更加轻质高效的连接裙成为当前目标。
3、现有技术中的复合连接裙存在如下问题：
4、第一，仅在金属连接裙基础上进行材料替换和外形尺寸调整，未能充分发挥复合材料各方向力学性能可设计的特点；
5、第二，通常为单纯采用碳纤维预浸料铺设的连接裙，未能引入夹层及网格减重结构，无法实现最大程度减重。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足之处，本专利技术提出一种轻质复合连接裙及其成型方法，在保证整体结构强度、以及载荷传递连贯性的基础上，不仅便于安装，而且实现最大程度减重。
2、为达到上述目的，本专利技术所设计的轻质复合连接裙，其特别之处在于：包括上部的连接区、中间的承力区、以及下部的粘接区，所述连接区设置有周向、间隔布置的连接孔；
3、所述连接区、承力区和粘接区的外表面整体铺设有外玻璃纤维层，所述外玻璃纤维层内表面整体铺
4、所述承力区对应的外蒙皮内表面设置有网格布置的筋条，且筋条两端分别延伸至连接区和粘接区；
5、所述连接区对应的外蒙皮内表面设置有增强块，且增强块嵌置在网格布置的筋条间隙内，增强块内表面与筋条内表面齐平，所述增强块内部对应于连接孔的位置处嵌置有空心圆柱嵌件，所述空心圆柱嵌件外形呈倒t型布置；所述筋条和增强块的内表面铺设有内蒙皮，所述内蒙皮内表面铺设有内玻璃纤维层；
6、所述粘接区对应的外蒙皮内表面设置有填充块，且填充块嵌置在网格布置的筋条间隙内，填充块内表面与筋条内表面齐平，所述筋条和填充块的内表面铺设有内蒙皮，所述内蒙皮内表面铺设有内玻璃纤维层；
7、所述承力区筋条内表面与连接区内玻璃纤维层内表面、粘接区内玻璃纤维层内表面齐平。
8、进一步地，所述空心圆柱嵌件的t型大头端面与增强块内表面齐平，t型小头端面与外蒙皮外表面齐平。
9、更进一步地，所述增强块与空心圆柱嵌件之间采用粘接固化连接。
10、更进一步地，所述增强块为t700碳纤维，所述空心圆柱嵌件为钛合金。
11、进一步地，所述外蒙皮为碳纤维预浸料，所述内蒙皮为碳纤维预浸料。
12、更进一步地，所述筋条为条状碳纤维预浸料，且条状碳纤维预浸料一端延伸至粘接区末端，条状碳纤维预浸料在由内至外的铺放长度方向上逐层递减。
13、更进一步地，所述填充块为泡沫或塑料中的一种或两种。
14、本专利技术还设计一种轻质复合连接裙的成型方法，适用于上述的轻质复合连接裙，其特别之处在于，包括如下步骤：
15、s1)设置轻质复合连接裙的圆柱形砂芯模具，所述砂芯模具对应于连接裙承力区的外表面设置有凸台和凹槽，对应于连接裙连接区和粘接区的外表面与凹槽齐平；
16、s2)在砂芯模具外表面对应于连接裙连接区和粘接区的位置处铺设数层内玻璃纤维层，再在内玻璃纤维层外表面铺设对应尺寸大小的内蒙皮，并预压至设定高度，且预压后的设定高度低于承力区的凸台外表面；
17、s3)在承力区凹槽内部逐层填充筋条，且筋条两端分别延伸至连接区内蒙皮上表面和粘接区内蒙皮上表面，筋条外表面与承力区凸台外表面齐平；
18、s4)预先将增强块与空心圆柱嵌件进行粘接固化，然后将增强块填充至连接区筋条间隙及其余区域，裁剪增强块外表面，使增强块外表面与筋条外表面齐平；将填充块填充至粘接区筋条间隙及其余区域，裁剪填充块外表面，使填充块外表面与筋条外表面齐平；
19、s5)在连接区增强块和筋条外表面、承力区凸台和筋条外表面、以及粘接区填充块和筋条外表面整体铺设外蒙皮；
20、s6)在外蒙皮外表面整体铺设外玻璃纤维层；
21、s7)将砂芯模具用热水冲掉，获得轻质复合连接裙。
22、进一步地，还包括步骤s8)，机加外玻璃纤维层和内玻璃纤维层，保证轻质复合连接裙的外型面、内型面尺寸。
23、本专利技术的优点在于：
24、1、本专利技术将连接裙的整个外层设置为玻璃纤维层+外蒙皮结构，然后将外蒙皮结构底端面分为连接区、承力区、以及粘接区三段，在承力区下端面设置网格结构的筋条，作为主要承力结构，用于承受各种负载载荷工况，保证整体结构稳定性；并将筋条的两自由端延展至连接区和粘接区，保证作用在网格裙上的载荷传递具备连贯性，提高整体承载效率；再在连接区的筋条间隙内充填轻质增强块，在粘接区的筋条间隙内充填轻质填充块，最后在连接区内层和粘接区的内层铺设内蒙皮+内玻璃纤维层，相比单纯采用碳纤维预浸料铺设的无网格结构的连接裙，本专利技术的夹心结构不仅保证了结构强度，而且实现最大程度的减重；
25、2、本专利技术在连接区增强块的连接孔周边设置空心圆柱嵌件，增强连接孔周边的局部强度，并将嵌件外形设置为倒t型结构，防止嵌件受载过程中被拔出；
26、本专利技术轻质复合连接裙及其成型方法，长度方向采用分区设置，厚度方向采用网格结构和夹心结构设计，在保证整体结构强度、以及载荷传递连贯性的基础上，不仅便于安装，而且实现最大程度减重。
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1.一种轻质复合连接裙，其特征在于：包括上部的连接区、中间的承力区、以及下部的粘接区，所述连接区设置有周向、间隔布置的连接孔；
2.根据权利要求1所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述空心圆柱嵌件(5)的T型大头端面与增强块(4)内表面齐平，T型小头端面与外蒙皮(2)外表面齐平。
3.根据权利要求2所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述增强块(4)与空心圆柱嵌件(5)之间采用粘接固化连接。
4.根据权利要求3所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述增强块(4)为T700碳纤维，所述空心圆柱嵌件(5)为钛合金。
5.根据权利要求1所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述外蒙皮(2)为碳纤维预浸料，所述内蒙皮(6)为碳纤维预浸料。
6.根据权利要求5所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述筋条(3)为条状碳纤维预浸料，且条状碳纤维预浸料一端延伸至粘接区末端，条状碳纤维预浸料在由内至外的铺放长度方向上逐层递减。
7.根据权利要求6所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述填充块(8)为泡沫或塑料中的一种或两种。
9.根据权利要求8所述的轻质复合连接裙的成型方法，其特征在于：还包括步骤S8)，机加外玻璃纤维层(1)和内玻璃纤维层(7)，保证轻质复合连接裙的外型面、内型面尺寸。
...【技术特征摘要】
1.一种轻质复合连接裙，其特征在于：包括上部的连接区、中间的承力区、以及下部的粘接区，所述连接区设置有周向、间隔布置的连接孔；
2.根据权利要求1所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述空心圆柱嵌件(5)的t型大头端面与增强块(4)内表面齐平，t型小头端面与外蒙皮(2)外表面齐平。
3.根据权利要求2所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述增强块(4)与空心圆柱嵌件(5)之间采用粘接固化连接。
4.根据权利要求3所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述增强块(4)为t700碳纤维，所述空心圆柱嵌件(5)为钛合金。
5.根据权利要求1所述的轻质复合连接裙，其特征在于：所述外蒙皮(2)为碳纤维预浸...
【专利技术属性】
技术研发人员：李昌乐，李天明，赵飞，唐自佳，郭浩天，易灿，常飞虎，干腾海，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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