一种3D立体封闭腔框架结构及其成型制备方法技术

本发明专利技术提供了一种3D立体封闭腔框架结构及其成型制备方法，包括步骤S1、在水溶性模具芯模小块的各个面、减轻口模具块凹槽及侧立面上铺放纤维和树脂复合材料的预浸料；S2、将各分区水溶性模具芯模小块以及减轻口模具块分别预压，形成各分区面板结构；S3、利用成型模具组装框架结构，以及进行框架结构蒙皮的铺放；S4、利用成型模具对待成型的框架结构进行预压实并进行固化；S5、拆除成型模具并除去水溶性模具芯模小块以及减轻口水溶性模具块。本发明专利技术通过在产品减轻口引入工艺翻边的形式，做到纤维铺放角度与纤维连续性的统一，简化了蒙皮纤维铺放角度与连续性的设计，突破和克服了传统2D面内板式框架结构特点以及装配式立体框架的缺陷。的缺陷。的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种3D立体封闭腔框架结构及其成型制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料制备
，具体涉及一种3D立体封闭腔框架结构及其成型制备方法。

技术介绍

[0002]复合材料封闭腔网格框架结构由于其优异的尺寸稳定性及力学性能，一直在航空航天、卫星结构、相机结构、深空探测等领域均有着广泛的应用。
[0003]传统的封闭腔框架结构一般为2D面内板式结构，或者通过装配将2D面内板式结构组装成立体框架式结构，框架间采用金属件连接，不仅具有重量大、连接处力学性能薄弱的缺点，同时由于金属件及复材热胀系数的不匹配也会出现产品尺寸稳定性差的缺陷。
[0004]封闭腔框架结构无法从2D面内板式结构突破到3D立体封闭腔框架结构，除结构复杂对产品成型模具设计、工艺人员的要求较高外，还受树脂基纤维增强复合材料的成型工艺特性影响，而纤维复合材料的成型需要兼顾纤维连续性及纤维角度，才能保证产品的力学性能及空间尺寸稳定性。
[0005]现有的成型方式仅能够保证2D面内板式结构所有铺放面做到纤维铺放角度与纤维连续性保持一致，对于复杂的3D立体封闭腔框架结构，受产品结构以及减轻口等因素的影响，其蒙皮铺放面与减轻口铺放面无法兼顾纤维连续性及纤维角度。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述技术缺陷，提出了一种3D立体封闭腔框架结构及其成型制备方法，该方法避免了立体框架蒙皮铺层角度与纤维连续性冲突的缺陷，突破传统2D面内板式框架结构成型及制备特点，产品具有重量更轻、空间尺寸稳定性及力学性能更出色的优异特性。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3D立体封闭腔框架结构，包括框架结构、框架结构蒙皮，其特征在于，框架结构为一体的3D立体框架结构，框架结构的内腔具有封闭腔网格筋结构。
[0008]优选地，框架结构上设置有减轻口。
[0009]优选地，减轻口的四周设置有减轻口翻边。
[0010]优选地，框架结构蒙皮包括至少一组纤维和树脂复合材料层。
[0011]一种3D立体封闭腔框架结构成型制备方法，包括步骤：
[0012]S1、按照预设的铺层顺序和铺层角度，在水溶性模具芯模小块的各个面上铺放纤维和树脂复合材料的预浸料；
[0013]在减轻口水溶性模具块的四周设置的凹槽的表面铺放预浸料；
[0014]S2、将各分区水溶性模具芯模小块以及减轻口模具块分别预压，形成各分区面板结构；
[0015]S3、利用成型模具组装框架结构，以及利用成型模具进行框架结构蒙皮的铺放；
[0016]框架结构的壳体由各个分区面板结构组装而成；
[0017]S4、利用成型模具对待成型的3D立体封闭腔框架结构进行预压实，并送入固化炉中进行固化；
[0018]S5、完成固化后拆除成型模具并除去水溶性模具芯模小块以及减轻口水溶性模具块。
[0019]优选地，成型模具包括：上盖板、下底板、内胎和侧加压板；
[0020]上盖板和下底板均设置有直口，用于合模时的限位；
[0021]内胎用于堆叠各个分区面板，形成3D立体封闭腔框架结构的壳体；
[0022]内胎置于下底板上，与下底板连接；
[0023]侧加压板位于内胎的四周，侧加压板与上盖板和下底板形成容纳空间，容纳空间用于容纳内胎和3D立体封闭腔框架结构。
[0024]优选地，步骤S3包括以下步骤：
[0025]S301、按照预设的铺层顺序和铺层角度，在内胎上铺放框架结构内侧的内蒙皮；
[0026]S302、将各个分区面板结构安装在铺放有内蒙皮的内胎上，完成框架结构的组装；
[0027]S303、按照预设的铺层顺序和铺层角度，在完成组装的框架结构外侧铺放外蒙皮，完成框架结构蒙皮的铺放。
[0028]优选地，所选纤维和树脂预浸料的纤维的体积分数为57％～63％；预浸料的单层厚度为0.05～0.2mm。
[0029]优选地，预浸料的纤维为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维中的任意一种；
[0030]预浸料的树脂为氰酸脂树脂、环氧树脂、双马来酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、邻苯二甲氰树脂中的任意一种。
[0031]本专利技术能够取得以下技术效果：
[0032]1、本专利技术的3D立体封闭腔框架结构在产品内腔横纵交叉分布着网格筋结构，使其具备空间结构稳定性突出、可设计性强、高的比强度与比刚度、结构效率高等优势。
[0033]2、本专利技术设计开发的3D立体封闭腔框架结构制备方法，通过在产品减轻口区域引入工艺翻边结构的形式，使产品形成稳定的工字梁结构，保证了产品的力学性能。避免了传统无翻边结构铺放蒙皮时，内、外蒙皮纤维经过减轻口拐角铺放至减轻口侧壁时内外蒙皮角度发生错乱的情况，做到了内、外蒙皮纤维铺放角度与纤维连续性的统一，使得蒙皮铺放角度与连续性的兼顾设计得到突破和简化，能够广泛适用于一体化3D立体封闭腔框架结构的成型，突破和克服了传统2D面内板式框架结构特点以及装配式立体框架的缺陷。
附图说明
[0034]图1是本专利技术一个实施例的一种3D立体封闭腔框架结构的示意图；
[0035]图2是图1的内腔截面示意图；
[0036]图3是本专利技术一个实施例的一种3D立体封闭腔框架结构成型制备方法的流程图；
[0037]图4a是本专利技术一个实施例的减轻口水溶性模具块的结构示意图；
[0038]图4b是图4a的左视图；
[0039]图5是本专利技术一个实施例的成型模具合模后的结构示意图。
[0040]附图标记：
[0041]上盖板1、下底板2、减轻口水溶性模具块3、凹槽31、侧加压板4、内胎5、水溶性模具
芯模小块6、封闭腔7、减轻口翻边8、减轻口9。
具体实施方式
[0042]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。
[0043]本专利技术的目的是提供一种3D立体封闭腔框架结构及其成型制备方法。下面将对本专利技术提供的一种3D立体封闭腔框架结构及其成型制备方法，通过具体实施例来进行详细说明。
[0044]图1示出了本专利技术的3D立体封闭腔框架结构，包括框架结构和框架结构蒙皮，框架结构为一体成型的3D立体框架结构，如图2所示，结合图5，在框架结构的内腔，纵横分布若干封闭腔7，形成封闭腔网格筋。
[0045]在本专利技术的一个优选实施例中，框架结构由多个分区面板结构搭建而成，每个分区面板结构上均设置有减轻口9，在各个减轻口9的四周设置减轻口翻边8，减轻口翻边8形成大开口结构，通过引入翻边结构使产品形成稳定的工字梁结构，避免了传统无翻边结构铺放蒙皮时，内、外蒙皮纤维经过减轻口拐角铺放至减轻口侧壁时内、外蒙皮角度发生错乱的情况，翻边结构的引入使得后续在对框架结构进行蒙皮铺设的时候能够保证蒙皮的纤维铺放角度与纤维连续性的统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D立体封闭腔框架结构，包括框架结构、框架结构蒙皮，其特征在于，所述框架结构为一体的3D立体框架结构，所述框架结构的内腔具有封闭腔网格筋结构。2.根据权利要求1所述的3D立体封闭腔框架结构，其特征在于，所述框架结构上设置有减轻口。3.根据权利要求2所述的3D立体封闭腔框架结构，其特征在于，所述减轻口的四周设置有减轻口翻边。4.根据权利要求1所述的3D立体封闭腔框架结构，其特征在于，所述框架结构蒙皮包括至少一组纤维和树脂复合材料层。5.一种3D立体封闭腔框架结构成型制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、按照预设的铺层顺序和铺层角度，在水溶性模具芯模小块的各个面上铺放纤维和树脂复合材料的预浸料；在减轻口水溶性模具块的四周设置的凹槽的表面铺放所述预浸料；S2、将各分区水溶性模具芯模小块以及减轻口模具块分别预压，形成各分区面板结构；S3、利用成型模具组装框架结构，以及利用所述成型模具进行所述框架结构蒙皮的铺放；所述框架结构的壳体由各个分区面板结构组装而成；S4、利用所述成型模具对待成型的3D立体封闭腔框架结构进行预压实，并送入固化炉中进行固化；S5、完成固化后拆除所述成型模具并除去所述水溶性模具芯模小块以及所述减轻口水溶性模具块。6.根据权利要求5所述的3D立体封闭腔框架结构成型制备方法，其特征在于，所述成型模具包括：上盖板...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹志伟，秦闯，王宏禹，林再文，商伟辉，
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：