一种一体化复合材料喷管的制备模具及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种一体化复合材料喷管的制备模具，包括：芯模首段膨胀层制备模具和与其可拆卸连接的芯模尾段膨胀层膨制备模具，其中，所述芯模尾段膨胀层制备模具沿轴向为贯通结构，并包括至少三个依次可拆卸连接的：芯模尾段上锥膨胀层制备模具、芯模尾段中锥膨胀层制备模具以及芯模尾段下锥膨胀层制备模具，由所述芯模尾段上锥膨胀层制备模具到所述芯模尾段下锥膨胀层制备模具直径逐渐增大。本发明专利技术还提供一种一体化复合材料喷管的制备方法，对膨胀层进行粗化处理，防止布袋在缠绕及固化过程中出现滑移，同时在产品固化过程中，膨胀层受热膨胀，实现对产品内型面整体加压，增加产品致密程度，并提高一体化复合材料喷管的抗烧蚀性能。蚀性能。蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化复合材料喷管的制备模具及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种一体化复合材料喷管的制备模具及制备方法，属于固体火箭发动机领域。

技术介绍

[0002]近年来，随着太空活动的需求日益增长，我国运载火箭发射需求量逐渐增大，已无法满足现有的发射任务需求。一体化复合材料喷管作为低成本运载火箭的主要动力转换装置，已经得到行业内广泛应用及高度的重视。一体化复合材料喷管可显著提升发动机的性能和质量比，能够充分提升有效载荷。一体化复合材料喷管成型过程复杂，传统制备方法存在缺陷如下：
[0003](1)采用直接在金属模具上缠绕成型，因布带与金属模具间摩擦系数较小，缠绕过程易出现布带滑移。同时，在产品固化升温过程中树脂变软，布带会在外界固化压力作用下产生进步一向模具小径端滑移，导致一体化复合材料喷管成型后内型面聚胶线严重，影响产品性能。
[0004](2)传统复合材料喷管固化过程中，金属模具无法实现对产品内型面加压，因复合材料喷管外型面直接与高温环境接触会首先固化形成硬壳，导致固化压力无法继续传递至产品内部，使制品内部出现较多气孔等缺陷，严重影响产品质量。
[0005](3)根据一体化复合材料喷管工艺特点，产品不同功能层成型过程需进行分次固化。因复合材料喷管热胀系数远小于金属模具，制品在高温固化时金属模具处于体积膨胀状态，固化结束后降温过程金属模具收缩较大，与产品内型面间会产生间隙。当喷管进行二次固化时，外界固化压力作用下因产品内型面无模具支撑作用，极易导致已经固化的功能层出现损伤或裂纹。
[0006]针对以上问题，迫切需要一种能够克服上述缺陷一体化复合材料喷管制备模具。

技术实现思路

[0007]本专利技术设计开发了一种一体化复合材料喷管的制备模具，该模具具有膨胀层，膨胀层在产品固化过程中会受热膨胀，实现对一体化喷管制品的内型面加压，增加产品致密程度；当一体化复合材料喷管进行二次固化时，因膨胀层受热膨胀，产品内型面会始终处于受压状态，且与模具型面无任何间隙产生，避免了外界压力对已固化的功能层造成损伤。
[0008]本专利技术还设计开发了一种一体化复合材料喷管的制备方法，膨胀层在产品固化过程中会受热膨胀，实现对一体化喷管制品的内型面加压，增加产品致密程度；粗化处理后的膨胀层与布带间具有较大摩擦力，可有效避免缠绕布带发生滑移，从而显著减少喷管内型面聚胶线的产生，提升一体化喷管制品的抗烧蚀性能。
[0009]本专利技术提供的技术方案为：
[0010]一种一体化复合材料喷管的制备模具，包括：
[0011]芯模首段膨胀层制备模具和与其可拆卸连接的芯模尾段膨胀层制备模具，
[0012]所述芯模首段膨胀层制备模具包括：
[0013]芯模首段，其两端具有开口，内部具有容纳腔；
[0014]芯模首段外模，其匹配设置在所述芯模首段的外部；
[0015]芯模首段法兰，其固定设置在所述芯模首段和所述芯模首段外模的一端；
[0016]首段容纳空间，其设置在所述芯模首段和所述芯模首段外模之间；首段膨胀层注入孔，开设在所述芯模首段外模的另一端，并与所述首段容纳空间相连通；
[0017]首段膨胀层出气孔，其设置在所述芯模上法兰上，并与所述首段容纳空间相连通；
[0018]其中，所述首段容纳空间中充满双组份液体硅橡胶，形成膨胀层；
[0019]所述芯模尾段膨胀层制备模具包括：
[0020]芯模尾段，其与所述芯模首段可拆卸连接；
[0021]芯模尾段外模，其匹配设置在所述芯模尾段的外部，并与所述芯模尾段之间形成尾段间隙；
[0022]芯模尾段法兰，其固定设置在所述芯模尾段和所述芯模尾段外模的一端；
[0023]尾段容纳空间，其设置在所述芯模尾段和所述芯模尾段外模之间；尾段膨胀层注入孔，其开设在所述芯模尾段外模的另一端，并与所述尾段容纳空间相连通；
[0024]尾段膨胀层出气孔，其设置在所述芯模尾段法兰上，并与所述尾段容纳空间相连通；
[0025]其中，所述尾段容纳空间中充满双组份液体硅橡胶，形成膨胀层；
[0026]其中，所述芯模尾段膨胀层制备模具沿轴向为贯通结构，并包括至少三个依次可拆卸连接的：芯模尾段上锥膨胀层制备模具、芯模尾段中锥膨胀层制备模具以及芯模尾段下锥膨胀层制备模具，由所述芯模尾段上锥膨胀层制备模具到所述芯模尾段下锥膨胀层制备模具直径逐渐增大。
[0027]优选的是，所述芯模尾段上锥膨胀层制备模具包括：
[0028]芯模尾段上锥；
[0029]芯模尾段上锥外模，其匹配设置在所述芯模尾段上锥的外部，并与所述芯模尾段上锥之间形成上锥间隙；
[0030]上锥膨胀层注入孔，其沿径向开设在所述芯模尾段上锥外模的一端，并与所述上锥间隙相连通；
[0031]芯模尾段上锥法兰，其固定设置在所述芯模尾段上锥和所述芯模尾段上锥外模的另一端；
[0032]芯模尾段上锥出气孔，其沿轴向设置在所述芯模尾段上锥法兰上，并与所述上锥间隙相连通。
[0033]优选的是，所述芯模尾段中锥膨胀层制备模具包括：
[0034]芯模尾段中锥；
[0035]芯模尾段中锥外模，其匹配设置在所述芯模尾段中锥的外部，并与所述芯模尾段中锥之间形成中锥间隙；
[0036]中锥膨胀层注入孔，其沿径向开设在所述芯模尾段中锥外模的一端，并与所述中锥间隙相连通；
[0037]芯模尾段中锥法兰，其固定设置在所述芯模尾段中锥和所述芯模尾段中锥外模的
另一端；
[0038]芯模尾段中锥出气孔，其沿轴向设置在所述芯模尾段中锥法兰上，并与所述中锥间隙相连通。
[0039]优选的是，所述芯模尾段下锥膨胀层制备模具包括：
[0040]芯模尾段下锥；
[0041]芯模尾段下锥外模，其匹配设置在所述芯模尾段下锥外模的外部，并与所述芯模尾段下锥之间形成下锥间隙；
[0042]下锥膨胀层注入孔，其沿径向开设在所述芯模尾段下锥外模的一端，并与所述下锥间隙相连通；
[0043]芯模尾段下锥法兰，其固定设置在所述芯模尾段下锥和所述芯模尾段下锥外模的另一端；
[0044]芯模尾段下锥出气孔，其沿轴向设置在所述芯模尾段下锥法兰上，并与所述下锥间隙相连通。
[0045]优选的是，还包括：
[0046]首段缠绕轴，其一端与所述芯模首段膨胀层模具可拆卸连接；
[0047]首段缠绕轴，其一端与所述芯模尾段膨胀层模具可拆卸连接。
[0048]优选的是，所述芯模首段、所述芯模尾段上锥、所述芯模尾段中锥、所述芯模尾段下锥为止口相互配合装配止口配合间隙为0.03mm～0.05mm，芯模壁厚为22mm～28mm；
[0049]所述芯模首段、所述芯模尾段上锥、所述芯模尾段中锥、所述芯模尾段下锥的内部沿径向设置有加强筋。
[0050]一种一体化复合材料喷管的制备方法，使用所述的一体化复合材料喷管的制备模具，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化复合材料喷管的制备模具，其特征在于，包括：芯模首段膨胀层制备模具和与其可拆卸连接的芯模尾段膨胀层制备模具，所述芯模首段膨胀层制备模具包括：芯模首段，其两端具有开口，内部具有容纳腔；芯模首段外模，其匹配设置在所述芯模首段的外部；芯模首段法兰，其固定设置在所述芯模首段和所述芯模首段外模的一端；首段容纳空间，其设置在所述芯模首段和所述芯模首段外模之间；首段膨胀层注入孔，开设在所述芯模首段外模的另一端，并与所述首段容纳空间相连通；首段膨胀层出气孔，其设置在所述芯模上法兰上，并与所述首段容纳空间相连通；其中，所述首段容纳空间中充满双组份液体硅橡胶，形成膨胀层；所述芯模尾段膨胀层制备模具包括：芯模尾段，其与所述芯模首段可拆卸连接；芯模尾段外模，其匹配设置在所述芯模尾段的外部，并与所述芯模尾段之间形成尾段间隙；芯模尾段法兰，其固定设置在所述芯模尾段和所述芯模尾段外模的一端；尾段容纳空间，其设置在所述芯模尾段和所述芯模尾段外模之间；尾段膨胀层注入孔，其开设在所述芯模尾段外模的另一端，并与所述尾段容纳空间相连通；尾段膨胀层出气孔，其设置在所述芯模尾段法兰上，并与所述尾段容纳空间相连通；其中，所述尾段容纳空间中充满双组份液体硅橡胶，形成膨胀层；其中，所述芯模尾段膨胀层制备模具沿轴向为贯通结构，并包括至少三个依次可拆卸连接的：芯模尾段上锥膨胀层制备模具、芯模尾段中锥膨胀层制备模具以及芯模尾段下锥膨胀层制备模具，由所述芯模尾段上锥膨胀层制备模具到所述芯模尾段下锥膨胀层制备模具直径逐渐增大。2.根据权利要求1所述的一体化复合材料喷管的制备模具，其特征在于，所述芯模尾段上锥膨胀层制备模具包括：芯模尾段上锥；芯模尾段上锥外模，其匹配设置在所述芯模尾段上锥的外部，并与所述芯模尾段上锥之间形成上锥间隙；上锥膨胀层注入孔，其沿径向开设在所述芯模尾段上锥外模的一端，并与所述上锥间隙相连通；芯模尾段上锥法兰，其固定设置在所述芯模尾段上锥和所述芯模尾段上锥外模的另一端；芯模尾段上锥出气孔，其沿轴向设置在所述芯模尾段上锥法兰上，并与所述上锥间隙相连通。3.根据权利要求2所述的一体化复合材料喷管的制备模具，其特征在于，所述芯模尾段中锥膨胀层制备模具包括：芯模尾段中锥；
芯模尾段中锥外模，其匹配设置在所述芯模尾段中锥的外部，并与所述芯模尾段中锥之间形成中锥间隙；中锥膨胀层注入孔，其沿径向开设在所述芯模尾段中锥外模的一端，并与所述中锥间隙相连通；芯模尾段中锥法兰，其固定设置在所述芯模尾段中锥和所述芯模尾段中锥外模的另一端；芯模尾段中锥出气孔，其沿轴向设置在所述芯模尾段中锥法兰上，并与所述中锥间隙相连通。4.根据权利要求3所述的一体化复合材料喷管的制备模具，其特征在于，所述芯模尾段下锥膨胀层制备模具包括：芯模尾段下锥；芯模尾段下锥外模，其匹配设置在所述芯模尾段下锥外模的外部，并与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：商伟辉，尤洋，王利彬，林再文，张东洋，丁方胜，王春雨，金少刚，
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：