一种复合材料的承力筒的制备方法技术

本发明专利技术提供一种复合材料的承力筒的制备方法，包括以下步骤；S1、模具设计：具体为外形设计、尺寸缩放设计、功能设计和结构设计；S2、模具调试及处理基准：在模具上焊接配重块用以调节模具重心；在模具上刻画加工基准线和象限线；S3、铺放及成型：将预浸料铺放在模具上后，通过压力容器对模具进行固化；S4、脱膜；S5、测量与加工：测量产品毛坯后并进行精加工至产品。使用本发明专利技术的制备方法制作的模具提高了承力筒的精度。力筒的精度。力筒的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料的承力筒的制备方法


[0001]本专利技术涉及到航天器零部件领域，特别涉及一种复合材料的承力筒的制备方法。

技术介绍

[0002]复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组成的一种多相固体材料。它既能保留原组成材料的主要特色，也能通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此联系，从而获得新的优越性能。一般把可用于主承力结构和次承力结构、刚度和强度相当于或者超过铝合金的复合材料称为先进复合材料，碳纤维增强树脂基复合材料是目前应用最多的先进复合材料。
[0003]在航空航天领域，轻而强、轻而坚的材料对于飞行器和航天器有着重要意义。在飞行器和航天器上，当机体的质量增大时，需要大功率的发动机，因此发动机的质量及燃料的质量也增大，同时燃料的存储装置也会增大，机体的质量变化会导致一系列连锁反应。将比强度及比模量高的复合材料用于飞行器和航天器上，可以大大减轻机体质量，节约能源，节省材料，使成本大大降低。
[0004]承力筒结构是一个位于航天器中心部位，周围可连接安装各种一起设备的支架及平台的筒状主结构。承力筒一般具有以下几个功能：有足够的强度和刚度来承受航天器全寿命周期间包括生产、运输、试验、发射及在轨运行等阶段的所有载荷，保证承力筒本身不发生破坏或有害变形。承力筒决定了整个航天器的基频，作为航天器的构型主体。承力筒一般由一个筒体和数个圆形框组成，框的作用一般为支撑筒体维持稳定外形同时提供对外(火箭、相机镜头等组件)的接口，一般由金属材料制造，筒身为达到较高的比强度、比模量一般使用复合材料，整体上为圆柱形的筒身或圆筒状的承力筒的筒臂更是决定了承力筒的精度。所以需要能加工高精度产品的制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述问题，本专利技术的目的在于基于现有的复合材料制造工艺，提供一种复合材料的承力筒的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]一种复合材料的承力筒的制备方法，包括以下步骤；
[0008]S1、模具设计：包括外形设计、尺寸缩放设计、功能设计和结构设计；
[0009]其中，外形设计包括对模具进行圆角设计，用于加工形成产品毛坯的弯折过渡部位；
[0010]其中，尺寸缩放设计将产品毛坯的尺寸按照缩放比例k进行缩放，作为模具的实际尺寸，缩放比例k的计算公式为：
[0011]k＝1
‑
(α
模具
‑
α
产品
)*(t2‑
t1)
ꢀꢀ
(1)
[0012]式中，α
模具
为模具的材料的线性热胀系数，α
产品
为产品毛坯的复合材料的线性热胀系数，t2为产品毛坯的复合材料的基体凝胶温度，t1为室温；
[0013]其中，功能设计包括在模具的两端设计旋转轴，在模具上设计模具的吊装点；
[0014]其中，结构设计通过在模具的内部设置加强筋，用以支撑模具的内表面；
[0015]S2、模具调试及处理基准：根据在S1制备出的模具上焊接配重块用以调节模具的重心；在模具上刻画加工基准线和象限线；
[0016]S3、铺放及成型：将预浸料铺放到模具上，再通过压力容器对模具进行固化；
[0017]S4、脱膜：将产品毛坯从模具上取出；
[0018]S5、测量与加工：在测量产品毛坯的尺寸后将产品毛坯精加工为产品。
[0019]进一步的，步骤S1中的外形设计还包括对模具进行脱模斜度设计，用于实现产品毛坯的立式脱模。
[0020]进一步的，脱模斜度为1
°‑3°
。
[0021]进一步的，在步骤S1中，模具选用材料为45钢。
[0022]进一步的，在步骤S3中先由人工确定预浸料需要的样板大小，再使用计算机对样板进行调整与校对。
[0023]进一步的，在步骤S3中以压机加压方式完成固化，固化温度为150℃～190℃，固化时间为2h～3h。
[0024]进一步的，在步骤S5后还包括如下步骤：
[0025]S6、产品转运：在产品的内部放置支撑结构用以支撑产品后，对产品进行吊装本专利技术能够取得以下技术效果：
[0026]1、成型承力筒的模具整体上是一个去顶去底即轴向开口的圆筒，在铺设或者固化过程中，模具如果变形则直接影响产品的精度，所以在模具的内部设置了加强筋，便于维持模具本身的刚度强度。
[0027]2、考虑到模具的旋转功能，对模具增加了配重功能，使模具旋转更加均匀，从而产品铺放的材料性能更加一致，提高产品精度。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例的阳模模具的外圆角的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例的阴模模具的内圆角的结构示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例的承力筒的产品结构图；
[0031]图4是本专利技术实施例的制备装置的结构示意图；
[0032]图5是本专利技术实施例的承力筒的制备流程图。
[0033]附图标记：模具主体1、加强筋2、连接轴3、旋转轴4、外环5。
具体实施方式
[0034]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。
[0035]一种生产如图3所示的圆筒状的承力筒的制备装置，如图4所示包括模具主体1、加强筋2和连接轴3；连接轴3布置在模具主体1的轴线上，连接轴3的径向布置有加强筋2，加强筋2的一端与连接轴3连接，加强筋2的另一端与模具主体1连接，加强筋2用以支撑模具主体
1。模具选用材料为45钢。与传统的模具相比，在模具主体1的内部增加了加强筋2。使用加强筋2的目的在于模具本体1尽可能轻质的前提下维持模具本身的刚度强度。具体的，在模具主体1的轴线上同轴设置连接轴3，连接轴上向模具主体1的内表面延伸有加强筋2，由于模具主体1的长度的结构不同造成强度不同，可以想到加强筋2沿连接轴3的长度方向也可以相应设置为多层。后文的旋转轴4可以设置在连接轴3的两端。
[0036]优选的，模具本体1的内表面设有外环5，外环5为环状，加强筋2的另一端延伸到外环5上，便于保护加强筋2不被破坏，增强了加强筋2和模具本体1连接处的强度。
[0037]一种复合材料的承力筒的制备方法，如图5所示包括以下步骤：
[0038]S1、模具设计：模具的设计主要考虑以下几点：
[0039](1)外形设计，生产复合材料产品的模具需提供产品毛坯的外形，设计时需注意产品过渡位置处理，由于复合材料本身工艺特点，所有外形发生弯折过渡部位均需使用圆角处理，复合材料产品应设计脱模斜度，在模具上体现一般1
‑3°
。
[0040]生产复合材料产品的模具需提供产品毛坯的外形，设计时需注意产品过渡位置处理，由于复合材料本身工艺特点，所有外形发生弯折过渡部位均需使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料的承力筒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；S1、模具设计：包括外形设计、尺寸缩放设计、功能设计和结构设计；其中，所述外形设计包括对模具进行圆角设计，用于加工形成产品毛坯的弯折过渡部位；其中，所述尺寸缩放设计将所述产品毛坯的尺寸按照缩放比例k进行缩放，作为所述模具的实际尺寸，所述缩放比例k的计算公式为：k＝1
‑
(α
模具
‑
α
产品
)*(t2‑
t1)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，α
模具
为所述模具的材料的线性热胀系数，α
产品
为所述产品毛坯的复合材料的线性热胀系数，t2为所述产品毛坯的复合材料的基体凝胶温度，t1为室温；其中，所述功能设计包括在所述模具的两端设计旋转轴，在所述模具上设计所述模具的吊装点；其中，所述结构设计通过在所述模具的内部设置加强筋，用以支撑所述模具的内表面；S2、模具调试及处理基准：根据在所述S1制备出的所述模具上焊接配重块用以调节所述模具的重心；在所述模具上刻画加工基准线和象限线；S3、铺放及成型：将预浸料铺放到所述模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹志伟，乐强，曹延君，迟贺，林再文，
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：