一种使用软模加压的复合材料锥段成型模制造技术

本发明专利技术公开了一种使用软模加压的复合材料锥段成型模，包括设置在模具主体和刚性外模之间的橡胶软模，所述橡胶软模用于在成型过程中向对应于法兰增厚区的铺层在模具主体上的复合材料预浸料段进行加压。本发明专利技术在橡胶软模外设置刚性外模限位，橡胶软模内侧为卸压面，使软模膨胀压力与热压罐内压力一致；进一步橡胶软模在环向分段拼接而成，消除打压过程中橡胶内部张力引起的成型压力损失；并且，橡胶软模内侧边缘位于壁厚渐变区中心，使工艺边界与设计边界位置错开，避免增厚区边缘纤维屈曲。综上，本发明专利技术设计了实体橡胶软模加压，解决了复合材料锥段大壁厚转角位置压实困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种使用软模加压的复合材料锥段成型模
本专利技术涉及一种复合材料锥段成型模，具体为一种使用软模加压的复合材料锥段成型模。
技术介绍
目前航天用运载火箭承力结构大量使用高强度复合材料，其主要优势在于复合材料减重效果好，可增加单次发射的有效载荷。作为箭体末级动力舱的重要承力结构，复合材料锥段用来支撑卫星等有效载荷。复合材料锥段典型结构为一薄壁锥段，前、后端为增厚法兰，法兰与锥段间有一段壁厚过渡区。为提高法兰上接口位置的强度，法兰壁厚通常达到5～8mm；受动力舱内部空间限制，锥段、法兰连接处型面存在剧烈变化。上述因素导致法兰增厚区预浸料压实困难，固化后易产生疏松和纤维屈曲。需要通过优化加压方式，实现增厚区预浸料压实及纤维平直。通过对现有专利文献的检索发现，CN205929161U的技术专利公开了一种实现复合材料精确制造的可定位软模；通过在橡胶内嵌入金属定位块并施加机械连接，实现橡胶软模的准确定位，使软模受热后均匀膨胀，提供更精确的尺寸。然而，该专利中为保证橡胶软模精准定位，采用定位钢板、金属块限制软模位置，阻碍了橡胶的自由膨胀，导致复合材料成型压力主要由橡胶热膨胀效应产生的压力决定，即压力随温度升高线性升高。在热压罐工艺中，无法在多个特定温度点实现压力的精确控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使用软模加压的复合材料锥段成型模。该成型模中，外侧刚性外模用于限制橡胶在对应位置的热膨胀，并将膨胀量全部释放到卸压面；卸压面接触空气压力，使橡胶的内应力与空气保持压力一致。由于热压罐内空气压力均匀，橡胶软模内的压力也可以保持均匀，为厚法兰提供均匀、可控的固化压力，实现内部质量的提升。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术涉及一种使用软模加压的复合材料锥段成型模，包括设置在模具主体1和刚性外模2之间的橡胶软模3，所述橡胶软模3用于在成型过程中向对应于法兰增厚区5的铺层在模具主体1上的复合材料预浸料段进行加压。作为本专利技术的一个实施方案，所述橡胶软模3，设置在法兰增厚区5对应的铺层预浸料上；所述刚性外模2，设置在模具主体1的端部以及橡胶软模3上，用以限位产品4的法兰端部以及限制橡胶软模3的膨胀，使膨胀量向橡胶软模3的内侧面7释放。作为本专利技术的一个实施方案，橡胶软模3的外侧面6由刚性外模2限位。作为本专利技术的一个实施方案，橡胶软模3的内侧面7为卸压面。该内侧面7无刚性外模限位，使软模膨胀压力与热压罐内压力一致。作为本专利技术的一个实施方案，所述橡胶软模3在环向分段拼接而成。作为本专利技术的一个实施方案，所述橡胶软模3环向分为不少于6段。具体应用时可分为6～16段。作为本专利技术的一个实施方案，相邻两段橡胶软模3之间无连接、固定。该设置用于消除热压罐加压时橡胶内部张力引起的成型压力损失。作为本专利技术的一个实施方案，橡胶软模3的横向外侧面6上间隔布置无钢模约束的外侧卸压面10。软模可通过卸压面向外膨胀时对纤维施加张紧力，避免纤维屈曲。作为本专利技术的一个实施方案，法兰增厚区5靠近锥段一侧为壁厚渐变区，所述橡胶软模3的内侧面7靠近锥段的一侧边缘位于壁厚渐变区两侧边缘9之间。该设置使得内侧面7靠近锥段的一侧边缘尽量远离壁厚渐变区两端边缘，使工艺边界与设计边界位置错开，避免壁厚渐变区边缘9纤维屈曲。作为本专利技术的一个实施方案，所述橡胶软模3的内侧面7靠近锥段的一侧边缘位于壁厚渐变区中心位置8处。作为本专利技术的一个实施方案，所述成型模还包括设于模具主体1上的真空袋，所述真空袋完整包覆刚性外模2、橡胶软膜3和产品4使用的复合材料预浸料。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术采用橡胶软模加压，使压力均匀施加于产品表面；2)本专利技术在橡胶软模外设置刚性外模限位，橡胶软模内侧为卸压面；通过内侧卸压面，使软模膨胀压力与热压罐内压力维持一致；3)本专利技术通过环向分段拼接橡胶软模，消除打压过程中橡胶内部张力导致的成型压力损失；4)本专利技术的橡胶软模内侧边缘位于壁厚渐变区中心，使工艺边界与设计边界位置错开，避免增厚区边缘纤维屈曲；5)本专利技术设计了实体橡胶软模加压，解决了复合材料锥段大壁厚转角位置压实困难的问题；6)与现有刚性模具加压形式相比，本专利技术采用橡胶软模对产品型面的适应性更高，可以避免刚性模具局部架桥导致的整体压力不均，使压力均匀、稳定的施加在产品表面，可显著提高预浸料压实程度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为实施例1的模具整体结构的示意图；图2为实施例1的单块后端橡胶软模示意图；图3为实施例1的单块前端橡胶软模示意图；图4为典型产品示意图；图5为实施例2的模具整体结构的示意图；图6为实施例2的单块后端橡胶软模示意图；其中，1为模具主体，2为刚性外模，3为橡胶软模，4为产品，5为法兰增厚区，6为外侧面，7为内侧面，8为壁厚渐变区中心位置，9为壁厚渐变区边缘，10为外侧卸压面。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明，实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例涉及一种使用软模加压的复合材料锥段成型模，如图1所示，包括模具主体1、刚性外模2和橡胶软模3；模具主体1，用于支持产品4使用预浸料铺层、固化。刚性外模2，设置在模具主体1的端部以及橡胶软模3上，用以限位产品4的法兰端部以及限制橡胶软模3膨胀，使所有膨胀量向内侧面7释放。本实施例的模具在橡胶软模3外侧面6设置刚性外模2限位；橡胶软模3内侧面7无刚性外模2限位，作为固化过程的卸压面，使橡胶软模3膨胀压力与热压罐内压力一致。橡胶软模3，设置在产品4的法兰增厚区5对应的铺层预浸料上；固化过程中受热膨胀，为产品4的法兰增厚区5提供固化压力。橡胶软膜3的内侧面7作为卸压面，使软模膨胀压力与热压罐内压力保持一致。产品4，采用预浸料在模具主体1上铺层，热压罐固化成型而得。固化时，法兰增厚区5通过实体橡胶软模3加压。所述成型模还包括设于模具主体1上的真空袋，所述真空袋完整包覆刚性外模2、橡胶软膜3和复合材料预浸料(热压罐真空固化成型后为产品4)。为了消除热压罐加压时橡胶内部张力引起的成型压力损失，作为一个改进方案，橡胶软模3在环向分段拼接而成；相邻两段橡胶软模3之间无连接、固定。所述橡胶软模3环向分为不少于6段；本实施例中选用6段；其中，单块的前端橡胶软模3如图3所述，后端橡胶软模3如图2所示；结合图1，橡胶软模3位于刚性外模2和铺设在模具主体1的复合材料预浸料之间，与预浸料充分接触。橡胶软模3与刚性外模2相接触的面记为外侧面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用软模加压的复合材料锥段成型模，其特征在于，包括设置在模具主体(1)和刚性外模(2)之间的橡胶软模(3)，所述橡胶软模(3)用于在成型过程中向对应于法兰增厚区(5)的铺层在模具主体(1)上的复合材料预浸料段进行加压。/n

【技术特征摘要】
1.一种使用软模加压的复合材料锥段成型模，其特征在于，包括设置在模具主体(1)和刚性外模(2)之间的橡胶软模(3)，所述橡胶软模(3)用于在成型过程中向对应于法兰增厚区(5)的铺层在模具主体(1)上的复合材料预浸料段进行加压。


2.根据权利要求1所述的复合材料锥段成型模，其特征在于，
所述橡胶软模(3)，设置在法兰增厚区(5)对应的铺层预浸料上；
所述刚性外模(2)，设置在模具主体(1)的端部以及橡胶软模(3)上，用以限位法兰端部以及限制橡胶软模(3)的膨胀，使膨胀量向橡胶软模(3)的内侧面(7)释放。


3.根据权利要求2所述的复合材料锥段成型模，其特征在于，橡胶软模(3)的外侧面(6)由刚性外模(2)限位。


4.根据权利要求2所述的使用软模加压的复合材料锥段成型模，其特征在于，橡胶软模(3)的内侧面(7)为卸压面。


5.根据权利要求1或2所述的复合材料锥段成...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云研，曹恒秀，柯常宜，张志斌，赵丁丁，夏海祥，蔡克甲，叶周军，张兵，章宇界，张砚达，史文锋，余娜，
申请(专利权)人：上海复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31