【技术实现步骤摘要】
本申请属于复合材料承力结构件成型，具体涉及一种环框件成型模具及方法。
技术介绍
1、为满足航天器不断提高的轻质化需求，全复合材料承载舱段的应用越来越广泛；其中，环框类复合材料结构件作为舱段的环向构件，是重要的主承力机构，它能够起到支撑舱段、扩散集中载荷的作用。某型号产品舱段包含8字型环框，要求成型工艺采用铺层-热压罐工艺成型，环框具体结构如图1所示。
2、环框类复合材料结构件主要承受弯曲和轴向剪切载荷，弯曲破坏是该类结构件主要的破坏模式，因此，在制件过程中，纤维方向的设计决定了结构的强度和性能。
3、通过铺层-热压罐成型工艺制备环框需将制件预浸料按照设计顺序和层次堆叠在模具中，然后进行热压固化；
4、但是，环框类复合材料结构件具有非可展开的曲面，在铺设预浸料时，其纤维角度会随着结构形式而变化，也即在铺设预浸料时，弯折预浸料会导致其纤维角度与设计方向偏离，使得预浸料的铺层过程很难实现各铺层角度下纤维角度与结构设计方向一致，因此无法精确控制纤维的方向和分布，进而影响零件结构的力学性能。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本申请一方面提供一种环框件成型模具，以解决现有技术中预浸料的铺层过程很难实现各铺层角度下纤维角度与结构设计方向一致，因此无法精确控制纤维角度和分布的技术问题。
2、实现本申请目的所采用的技术方案为：
3、一种环框件成型模具，包括：
4、模具本体，用于承载制备所述环框件的预浸料，所述模具本体上设置
5、压块组件，用于配合所述成型槽及所述贴槽挤压所述预浸料；其中，所述预浸料铺设在所述模具本体上时，将压块组件贴合所述成型槽的侧壁和所述成型槽的底壁以及所述贴槽的侧壁和所述贴槽的底壁装配在所述成型槽和所述贴槽中对预浸料进行预压定型。
6、为了更好的实现本申请，在上述结构中作进一步的优化，所述凸块的顶部设置有沉槽，所述沉槽中设置有与所述沉槽的形状相匹配的脱模块，所述模具本体的底部设置有脱模螺栓，所述沉槽的底部设置有螺纹孔，所述脱模螺栓的抵接端能够穿过螺纹孔与所述脱模块抵接。
7、为了更好的实现本申请，在上述结构中作进一步的优化，所述压块组件包括第一压块、第二压块和随型蒙皮；
8、所述第一压块的数量为多个，多个所述第一压块沿所述成型槽的周向布置，且所述第一压块背离所述成型槽侧壁的一侧设置有受力斜面，所述受力斜面的上边缘与所述第一压块的顶面相接，所述受力斜面的下边缘与所述第一压块的底面相接，所述受力斜面的上边缘向所述第一压块的挤压面倾斜；
9、所述第二压块的侧壁设置有与所述受力斜面匹配的挤压斜面；
10、所述随型蒙皮能够沿所述成型槽的周向或者所述贴槽的延伸方向布置，并能够配合所述成型槽的侧壁和成型槽的底壁或者所述贴槽的侧壁和所述贴槽的底壁挤压预浸料。
11、为了更好的实现本申请，在上述结构中作进一步的优化，所述第二压块上设置有锁紧件，所述锁紧件的连接端穿过所述第二压块与所述模具本体连接；
12、所述成型槽的底部设置有定位凸起，所述第二压块上设置有与所述定位凸起匹配的定位孔。
13、另一方面，本申请提供一种环框件成型方法，所述方法采用上述的环框件成型模具实施，所述方法包括以下步骤：
14、打底，使用网格布铺设在模具本体上形成底层，所述底层覆盖成型槽、凸块和贴槽；
15、铺层，使用网格布对折铺贴在两个成型槽相交处的底层上形成隔断，使两个成型槽相互隔离；成型槽中设置有两个加厚层，所述加厚层由成型槽远离所述隔断一侧的侧壁向成型槽与两个贴槽的连通的位置延伸，两个所述加厚层关于两个成型槽的布置方向对称设置，且所述加厚层靠近成型槽与贴槽的连通处的一端的厚度大于所述加厚层远离成型槽与贴槽的连通处的一端的厚度；将所述预浸料以不同纤维角度逐层铺设在所述底层上，并保证在不同纤维角度情况下，指定区域处的预浸料的纤维连续；当预浸料铺设的层数达到指定层数时，在成型槽及贴槽中装配压块组件进行预压；
16、固化，当预浸料铺设的层数达到设计层数时，在成型槽及贴槽中装配压块组件进行固化；
17、脱模加工，将固化后的初成品由模具本体中取出，并对初成品进行加工，得到环框件。
18、为了更好的实现本申请，在上述方法中作进一步的优化，在铺层时，所述预浸料以纤维角度为0°、45°、90°以及-45°依次铺设在所述底层上，所述纤维方向的角度为所述预浸料中纤维的长度方向与两个成型槽的布置方向之间的夹角。
19、为了更好的实现本申请，在上述方法中作进一步的优化，成型槽沿其周向方向分为a1区、a2区、a3区、a4区、a5区和a6区，所述a1区位于两个成型槽相互远离的一端，所述a2区、所述a3区、所述a4区、所述a5区和所述a6区依次沿顺时针方向排布设置，所述a4区位于两个成型槽的相交侧，贴槽的两端分别与两个成型槽的所述a2区和所述a6区连通；将所述预浸料以不同纤维角度逐层铺设在所述底层上，并保证不同纤维角度情况下指定区域处的预浸料的纤维连续指的是：
20、在铺设纤维角度为0°的预浸料时，凸块的上端面与成型槽侧壁的交接处以及成型槽与凸块相接的侧壁和成型槽的底壁的交接处的预浸料保持连续；
21、在铺设纤维角度为45°和-45°的预浸料时，预浸料在所有需要翻折的位置均保持连续；
22、在铺设纤维角度为90°的预浸料时，凸块的上端面与贴槽侧壁的交接处的预浸料保持连续。
23、为了更好的实现本申请，在上述方法中作进一步的优化，贴槽的两端分别与两个成型槽的a2区和a6区连通；
24、在铺层前，在a2区和a6区设置加厚层，使所述加厚层远离a1区的一端能够与成型槽内铺设的预浸料以及贴槽中铺设的预浸料对接；其中，所述加厚层由60层预浸料铺贴而成，铺贴所述加厚层的预浸料的纤维角度以0°、45°、90°以及-45°依次铺设，且每4层预浸料的长度递减一次，使所述加厚层远离所述a1区的一端的厚度大于所述加厚层靠近所述a1区的一端的厚度。
25、为了更好的实现本申请，在上述方法中作进一步的优化，在铺层过程中，每铺设5层所述预浸料便使用压块组件挤压在成型槽和贴槽中进行一次常温预压；常温预压时，真空压力为-0.09mpa～-0.1mpa，预压时间为20min-30min；
26、在铺设第10层及第35层时，使用压块组件挤压在成型槽和贴槽中的预浸料上并放入烤箱中进行烤箱-真空预压；烤箱-真空预压时，烤箱中的真空压力为-0.09mpa～-0.1mpa，预压温度为130±5℃，预压时间为2h；
27、在铺设层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环框件成型模具，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的环框件成型模具，其特征在于，所述凸块(13)的顶部设置有沉槽，所述沉槽中设置有与所述沉槽的形状相匹配的脱模块(131)，所述模具本体(1)的底部设置有脱模螺栓，所述沉槽的底部设置有螺纹孔，所述脱模螺栓的抵接端能够穿过螺纹孔与所述脱模块(131)抵接。
3.根据权利要求1所述的环框件成型模具，其特征在于，所述压块组件(2)包括第一压块(21)、第二压块(22)和随型蒙皮(23)；
4.根据权利要求3所述的环框件成型模具，其特征在于，所述第二压块(22)上设置有锁紧件，所述锁紧件的连接端穿过所述第二压块(22)与所述模具本体(1)连接；
5.一种环框件成型方法，其特征在于，所述方法采用1至4中任一项所述的环框件成型模具实施，所述方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的环框件成型方法，其特征在于，在铺层时，所述预浸料以纤维角度为0°、45°、90°以及-45°依次铺设在所述底层上，所述纤维方向的角度为所述预浸料中纤维的长度方向与两个成型槽(11)的布置方向
7.根据权利要求6所述的环框件成型方法，其特征在于，成型槽(11)沿其周向方向分为A1区、A2区、A3区、A4区、A5区和A6区，所述A1区位于两个成型槽(11)相互远离的一端，所述A2区、所述A3区、所述A4区、所述A5区和所述A6区依次沿顺时针方向排布设置，所述A4区位于两个成型槽(11)的相交侧，贴槽(12)的两端分别与两个成型槽(11)的所述A2区和所述A6区连通；将所述预浸料以不同纤维角度逐层铺设在所述底层上，并保证不同纤维角度情况下指定区域处的预浸料的纤维连续指的是：
8.根据权利要求7所述的环框件成型方法，其特征在于，贴槽(12)的两端分别与两个成型槽(11)的A2区和A6区连通；
9.根据权利要求5所述的环框件成型方法，其特征在于，在铺层过程中，每铺设5层所述预浸料便使用压块组件(2)挤压在成型槽(11)和贴槽(12)中进行一次常温预压；常温预压时，真空压力为-0.09MPa～-0.1MPa，预压时间为20min-30min；
10.根据权利要求5所述的环框件成型方法，其特征在于，在固化时，使用压块组件(2)挤压在成型槽(11)和贴槽(12)中的预浸料上并放入固化罐中进行固化；固化罐中的真空压力为-0.09MPa～-0.1MPa，外压压力为0.6Mpa；固化过程中，固化罐中的温度按以下步骤进行调整：
...【技术特征摘要】
1.一种环框件成型模具，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的环框件成型模具，其特征在于，所述凸块(13)的顶部设置有沉槽，所述沉槽中设置有与所述沉槽的形状相匹配的脱模块(131)，所述模具本体(1)的底部设置有脱模螺栓，所述沉槽的底部设置有螺纹孔，所述脱模螺栓的抵接端能够穿过螺纹孔与所述脱模块(131)抵接。
3.根据权利要求1所述的环框件成型模具，其特征在于，所述压块组件(2)包括第一压块(21)、第二压块(22)和随型蒙皮(23)；
4.根据权利要求3所述的环框件成型模具，其特征在于，所述第二压块(22)上设置有锁紧件，所述锁紧件的连接端穿过所述第二压块(22)与所述模具本体(1)连接；
5.一种环框件成型方法，其特征在于，所述方法采用1至4中任一项所述的环框件成型模具实施，所述方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的环框件成型方法，其特征在于，在铺层时，所述预浸料以纤维角度为0°、45°、90°以及-45°依次铺设在所述底层上，所述纤维方向的角度为所述预浸料中纤维的长度方向与两个成型槽(11)的布置方向之间的夹角。
7.根据权利要求6所述的环框件成型方法，其特征在于，成型槽(11)沿其周向...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐悦欣，李晗，陈先林，朱君，黄永勇，周世豪，刘刚祥，涂一丹，
申请(专利权)人：湖北三江航天红阳机电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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