适用于中空结构的整体缠绕成型方法及中空结构技术

本发明专利技术提供适一种用于中空结构的整体缠绕成型方法及中空结构，包括：按照中空结构的内表面成型芯模；制备预压实件，可贴合连接在芯模的外型面上，连接后，预压实件的外型面构成中空结构的正曲率型面；设计辅助工装，可贴合连接在芯模的除去连接预压实件的外型面的其余外型面上，辅助工装的与用于与芯模相贴合连接的型面相背的型面为正曲率型面；将预压实件和辅助工装按相应位置安装在芯模外型面上，然后按照设定的缠绕程序在辅助工装和预压实件的外型面进行缠绕；结束后，撤去辅助工装，并采用辅助工装的用于与芯模相贴合连接的型面压向芯模；固化、冷却脱模即得。该方法能够解决具有负曲率型面的中空结构无法采用整体缠绕方法成型的技术问题。

Integral winding forming method and hollow structure suitable for hollow structure

【技术实现步骤摘要】
适用于中空结构的整体缠绕成型方法及中空结构
本专利技术属于复合材料
，尤其涉及一种适用于中空结构的整体缠绕成型方法及中空结构。
技术介绍
缠绕成型工艺是将浸过树脂溶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。纤维缠绕成型具有比强度高，可靠性高，生产效率高及能够按照产品的受力状况设计缠绕规律，充分发挥纤维的强度等诸多优点，是目前复合材料成型常用的成型方式之一。然而，缠绕成型也具有一些缺点，例如，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有负曲率型面的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术的目的在于提供适一种用于中空结构的整体缠绕成型方法及中空结构，能够解决具有负曲率型面的中空结构无法采用整体缠绕方法成型的技术问题。技术解决方案为：根据一方面，提供一种适用于中空结构的整体缠绕成型方法，该中空结构的部分型面为负曲率型面，中空结构的部分型面为负曲率型面，方法包括以下步骤：设计芯模，按照所述中空结构的内表面形状成型所述芯模；制备预压实件，所述预压实件可以贴合连接在所述芯模的外型面上，且所述预压实件与所述芯模连接后，所述预压实件的外型面构成所述中空结构的正曲率型面；设计辅助工装，所述辅助工装可以贴合连接在所述芯模的除去连接所述预压实件的外型面的其余外型面上，且所述辅助工装的与用于与所述芯模相贴合连接的型面相背的型面为正曲率型面；将所述芯模安装于缠绕轴上，并将所述预压实件和所述辅助工装按相应位置安装在所述芯模外型面上，然后按照设定的缠绕程序在所述辅助工装和预压实件的外型面进行缠绕；缠绕结束后，撤去所述辅助工装，并采用所述辅助工装的用于与所述芯模相贴合连接的型面压向所述芯模，以使所述缠绕得到的缠绕层与所述芯模的外型面贴合；固化、冷却后脱去芯模即得所述中空结构。进一步地，所述预压实件采用短切纤维增强树脂预浸料成型得到。进一步地，所述的预压实件与所述芯模粘接连接。进一步地，所述缠绕成型法适用于布带缠绕成型或丝法缠绕成型。进一步地，所述方法中，采用浸过树脂溶液的连续纤维进行缠绕。进一步地，所述连续纤维为有机纤维或无机纤维的长连续纤维；树脂溶液中树脂为热固性树脂或热塑性树脂，且与所述短切纤维增强预浸料中的树脂的固化制度一致。进一步地，所述成型方法中，采用热压罐工艺进行固化。根据另一方面，提供一种中空结构，该结构采用上述成型方法成型得到。进一步地，所述的中空结构为纺锤形壳体结构。应用上述技术方案，通过设计缠绕辅助工装，将负曲率型面转为正曲率型面，整体缠绕结束后，除去辅助工装，将负曲率型面压实至工装表面，实现具有负曲率型面的中空结构的整体缠绕成型。该方法解决了纺锤形壳体结构无法整体缠绕成型的难点问题，该成型方法具有良好的工艺稳定性和可操作性，对具有负曲率型面复合材料构件的整体缠绕成型具有较好的推广借鉴意义。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为纺锤形壳体结构示意图；图2为根据本专利技术实施例提供的成型方法中缠绕程序结束后所得缠绕结构的示意图；图3为根据本专利技术实施例提供的缠绕程序结束后所得缠绕结构的爆炸示意图；图4为根据本专利技术实施例提供的中空结构整体缠绕成型流程示意图。上述附图包括以下附图标记：10、中空结构；11、负曲率型面；20、芯模；30、预压实件；40、辅助工装；50、缠绕层。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。正如
技术介绍
所提到的，目前的缠绕成型方法不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有负曲率型面的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空，如图1所示的中空结构10、也即纺锤形壳体结构，具有依次相连接的四个外型面，其中，一一相对应的两个型面形成正曲率型面，即向外凸，另外一一相对的两个型面形成负曲率型面11，即相内凹。很显然，在缠绕成型时，该纺锤形壳体的负曲率型面处无法进行纤维(预浸有树脂)的缠绕。为解决这一技术问题，如图4所示，本专利技术实施例提供种适用于中空结构(具有负曲率型面)的整体缠绕成型方法，该方法包括以下步骤：步骤1、设计芯模20(也称为成型工装，如附图4所示)，按照所述中空结构10的内表面形状成型所述芯模20，并将芯模20安装于缠绕轴上，其中，所述芯模20的外表面形状与所述中空结构10的内表面形状一致；步骤2、制备预压实件30，所述预压实件30可以贴合连接在所述芯模20的外型面上，且所述预压实件30与所述芯模20连接后，所述预压实件30的外型面构成所述中空结构10的正曲率型面；并将所述预压实件30和所述辅助工装40按相应位置安装在所述芯模20外型面上，步骤3、设计辅助工装40，所述辅助工装40可以贴合连接在所述芯模20的除去连接所述预压实件30的外型面的其余外型面上，且所述辅助工装40的与用于与所述芯模20相贴合连接的型面相背的型面为正曲率型面；将所述芯模20安装于缠绕轴上，并将所述预压实件30和所述辅助工装40按相应位置安装在所述芯模20外型面上，步骤4、然后按照设定的缠绕程序在所述辅助工装40和预压实件30的外型面进行缠绕；步骤5、缠绕结束后，撤去所述辅助工装40，并采用所述辅助工装40的用于与所述芯模20相贴合连接的型面压向所述芯模20，以使所述缠绕得到的缠绕层50与所述芯模20的外型面贴合；步骤6、固化、冷却后脱去芯模20即得所述中空结构10。本专利技术实施例针对中空结构10存在负曲率型面11，无法整体缠绕成型的特点，设置缠绕用辅助工装40，将负曲率型面11转为正曲率型面，可实现纺锤形壳体结构的整体缠绕成型。该成型方法具有良好的工艺稳定性和可操作性，对具有负曲率型面11复合材料构件的整体缠绕成型具有较好的推广借鉴意义。本专利技术实施例中，如图2和3所示，图2示出了根据本专利技术实施例提供的成型方法中缠绕程序结束后所得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于中空结构的整体缠绕成型方法，所述中空结构的部分型面为负曲率型面，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n设计芯模，按照所述中空结构的内表面形状成型所述芯模；/n制备预压实件，所述预压实件可以贴合连接在所述芯模的外型面上，且所述预压实件与所述芯模连接后，所述预压实件的外型面构成所述中空结构的正曲率型面；/n设计辅助工装，所述辅助工装可以贴合连接在所述芯模的除去连接所述预压实件的外型面的其余外型面上，且所述辅助工装的与用于与所述芯模相贴合连接的型面相背的型面为正曲率型面；/n将所述芯模安装于缠绕轴上，并将所述预压实件和所述辅助工装按相应位置安装在所述芯模外型面上，然后按照设定的缠绕程序在所述辅助工装和预压实件的外型面进行缠绕；/n缠绕结束后，撤去所述辅助工装，并采用所述辅助工装的用于与所述芯模相贴合连接的型面压向所述芯模，以使所述缠绕得到的缠绕层与所述芯模的外型面贴合；/n固化、冷却后脱去芯模即得所述中空结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于中空结构的整体缠绕成型方法，所述中空结构的部分型面为负曲率型面，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
设计芯模，按照所述中空结构的内表面形状成型所述芯模；
制备预压实件，所述预压实件可以贴合连接在所述芯模的外型面上，且所述预压实件与所述芯模连接后，所述预压实件的外型面构成所述中空结构的正曲率型面；
设计辅助工装，所述辅助工装可以贴合连接在所述芯模的除去连接所述预压实件的外型面的其余外型面上，且所述辅助工装的与用于与所述芯模相贴合连接的型面相背的型面为正曲率型面；
将所述芯模安装于缠绕轴上，并将所述预压实件和所述辅助工装按相应位置安装在所述芯模外型面上，然后按照设定的缠绕程序在所述辅助工装和预压实件的外型面进行缠绕；
缠绕结束后，撤去所述辅助工装，并采用所述辅助工装的用于与所述芯模相贴合连接的型面压向所述芯模，以使所述缠绕得到的缠绕层与所述芯模的外型面贴合；
固化、冷却后脱去芯模即得所述中空结构。


2.根据权利要求1所述的一种适用于中空结构的整体缠绕成型方法，其特征在于，所述预压实件采用短切纤维增强树脂预浸料成型得到。

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽英，张维军，刘爱军，王国勇，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11