筒状结构构件模具及制备筒状结构构件的方法技术

本发明专利技术涉及模具制备工艺，具体涉及一种筒状结构构件模具及制备筒状结构构件的方法。解决了现有SiC/SiC和C/SiC复合材料的筒状结构构件在成型过程中易变形及其成型后直径变大的技术问题。本发明专利技术模具包括模具组件以及定型工装；模具组件包括两个定位环、连接杆以及从内向外同轴套设的内模和外模。内模的外侧面用于包裹纤维织物且内模的高度大于纤维织物的幅宽；内模两端面均设置有均匀分布的凹槽；外模包括第一外模、第二外模和第三外模；第二外模套设在缠绕纤维织物的内模中部；第一外模包裹在内模上部和内模上端面；第三外模包裹内模下部和内模下端面。本发明专利技术还提供了一种制备筒状结构构件的方法。状结构构件的方法。状结构构件的方法。

【技术实现步骤摘要】
筒状结构构件模具及制备筒状结构构件的方法


[0001]本专利技术涉及模具制备工艺，具体涉及一种筒状结构构件模具及制备筒状结构构件的方法。

技术介绍

[0002]主次镜支撑筒是光学遥感器最为关键的支撑结构，用于光学探测器及其相关电路的支撑，具有较高的热稳定性和力学性能要求。
[0003]SiC/SiC和C/SiC材料是一种兼有金属材料、陶瓷材料和碳材料性能优点的新型材料，具有耐高温、低密度、高强比、高比模、抗氧化、抗烧蚀，稳定性高等特点。筒体结构构件通过化学气相浸渗(CVI)方法制备且外型无需加工，筒体构件整体成型且连续性较强，无需在线铆接。
[0004]但是现有SiC/SiC和C/SiC复合材料的主次镜支撑筒成型模具采用简单拼接结构，并通过螺栓及销钉固定成型，导致筒体结构在成型过程易变形及其成型后直径变大，因此无法满足高精度的筒体成型要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有SiC/SiC和C/SiC复合材料的筒状结构构件在成型过程中易变形及其成型后直径变大的技术问题，而提供一种筒状结构构件模具及制备筒状结构构件的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种筒状结构构件模具，其特殊之处在于：包括模具组件以及定型工装；
[0008]所述模具组件包括两个定位环、连接杆以及从内向外同轴套设的内模和外模；
[0009]所述内模为多个弧形内模块连接形成的两端开口的圆筒状结构；相邻弧形内模块之间留有间隙，间隙内垫有C/SiC复材平板；
[0010]所述内模的外侧面用于包裹所需厚度的纤维织物，且内模的高度大于纤维织物的幅宽；
[0011]所述内模上端面和下端面的内侧面分别设置有环形台阶；
[0012]所述内模上端面和下端面均设置有多个圆周均布的凹槽；
[0013]所述两个定位环分别设置于内模的两个环形台阶处，用于定位和支撑内模防止内模变形；所述连接杆位于两个定位环之间用于连接两个定位环；所述定位环上圆周均布多个通孔；
[0014]所述外模包括从上到下依次设置的第一外模、第二外模和第三外模；第二外模为圆筒状结构，其内表面与内模的外侧面相适配；
[0015]所述第二外模套设在缠绕纤维织物的内模中部；所述第二外模两端分别沿径向设置有上法兰和下法兰，高出第二外模两端的纤维织物分别外翻并铺设在第二外模的两端法兰上；
[0016]所述第一外模包裹在内模上部和内模上端面；所述第三外模包裹在内模下部和内模下端面；所述第一外模的下端和第三外模的上端分别沿径向设置有第一外模法兰和第三外模法兰，且第一外模法兰和第三外模法兰分别和第二外模的上法兰、下法兰将纤维织物两端的翻边夹在中间；所述第一外模和第三外模的内型面分别与内模上端面、下端面的面型相适配；
[0017]所述定型工装包括金属加长环和多个金属垫块；所述金属加长环用于外模装配过程中支撑内模；所述多个金属垫块用于在第一外模装配过程中支撑第二外模；所述多个金属垫块圆周均布在金属加长环的外围，且金属垫块的上表面与第二外模下法兰的下端面接触；
[0018]所述内模上端面与第一外模内型面之间、内模下端面与第三外模内型面之间的间隙使用石墨垫块填充。
[0019]进一步地，所述第二外模包括多个弧形外模块；多个所述多个弧形外模块拼接形成圆筒状结构；
[0020]所述弧形外模块上下端均设置有沿径向向外延伸的外沿凸起，多个弧形外模块上下端的外沿凸起合模形成第二外模两端的上法兰和下法兰；
[0021]所述弧形外模块左右两端的外侧面上均设置有安装条，多个弧形外模块通过螺栓和定位销分别拧入相邻弧形外模块的安装条固定连接；
[0022]所述第一外模包括多个第一外模块；
[0023]所述第一外模块的一端设置有沿径向向外延伸的外沿凸起，多个第一外模块的外沿凸起合模形成第一外模法兰；
[0024]所述第一外模块另一端设置有沿径向向内延伸的内沿凸起，多个第一外模块的内沿凸起合模形成第一外模的环形内沿凸起，环形内沿凸起的内型面与内模上端面面型相适配；
[0025]所述第三外模包括多个第三外模块；
[0026]所述第三外模块的一端设置有沿径向向外延伸的外沿凸起，多个第三外模块的外沿凸起合模形成第三外模法兰；
[0027]所述第三外模块另一端设置有沿径向向内延伸的内沿凸起，多个第三外模块的内沿凸起合模形成第三外模的环形内沿凸起，第三外模的环形内沿凸起的内型面与内模下端面面型相适配。
[0028]进一步地，相邻弧形内模块之间留有1mm间隙。
[0029]进一步地，所述第一外模和第三外模均与内模通过螺钉固定连接；
[0030]所述内模和外模均为石墨材料。
[0031]进一步地，所述定位环上通孔为梯形状且窄边靠近轴心。
[0032]进一步地，所述弧形内模块为三个；
[0033]所述第一外模块、弧形外模块和第三外模块均为三个；
[0034]所述金属垫块为三个。
[0035]一种制备筒状结构构件的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0036]步骤1：将多个弧形内模块使用螺栓和定位销分别连接固定，形成一个两端开口的圆筒状结构内模，相邻弧形内模块贴合面之间留有间隙，在间隙内垫C/SiC复材平板；随后
在内模两端开口分别安装定位环，使定位环设置在与定位环相适配的内模的上端面和下端面环形台阶处，用于定位和支撑内模防止内模变形；两定位环之间使用连接杆连接固定；连接好后，内模外型使用型面整体加工；
[0037]步骤2：在内模外侧面均匀缠绕所需厚度和幅宽的纤维织物；
[0038]步骤3：将缠绕纤维织物的内模放置于水平基准台上的金属加长环上；将多个等高金属垫块同轴均匀分布在金属加长环外围；
[0039]步骤4：在步骤2缠绕好的纤维织物外型面中部依次安装多个弧形外模块且多个弧形外模块分别置于多个金属垫块上，安装好后形成圆筒状结构的第二外模；第二外模两端预留翻边纤维织物；同时使用螺栓和定位销将多个弧形外模块分别连接固定；
[0040]步骤5：将纤维织物沿第二外模边缘逐层翻边，铺设在第二外模的上法兰表面，每层翻边缺口处使用同材料纤维织物补缺，不同层间翻边裁口相互错开；
[0041]步骤6：在步骤5纤维织物翻边后的位置处依次安装多个第一外模块，多个第一外模块安装形成第一外模，第一外模将翻边上方的内模外侧面和上端面均覆盖在内，且第一外模一端的第一外模法兰和第二外模一端的上法兰将纤维织物上端的翻边夹在中间，同时内模外侧面与第一外模的接触面相互紧贴；随后使用石墨垫块填充在内模上端面与第一外模的间隙处，最后依次使用螺钉固定；
[0042]步骤7：移除金属垫块，将步骤6连接好的模具整体翻转后置于金属加长环上；
[0043]步骤8：将纤维织物沿第二外模边缘逐层翻边，铺设在第二外模的下法兰表面，每层翻边缺口处使用同材料纤维织物补缺，不同层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种筒状结构构件模具，其特征在于：包括模具组件以及定型工装；所述模具组件包括两个定位环(3)、连接杆(4)以及从内向外同轴套设的内模(1)和外模(2)；所述内模(1)为多个弧形内模块(11)连接形成的两端开口的圆筒状结构；相邻弧形内模块(11)之间留有间隙，间隙内垫有C/SiC复材平板(8)；所述内模(1)的外侧面用于包裹所需厚度的纤维织物(5)，且内模(1)的高度大于纤维织物(5)的幅宽；所述内模(1)上端面和下端面的内侧面分别设置有环形台阶；所述内模(1)上端面和下端面均设置有多个圆周均布的凹槽；所述两个定位环(3)分别设置于内模(1)的两个环形台阶处用于定位和支撑内模(1)防止内模(1)变形；所述连接杆(4)位于两个定位环(3)之间用于连接两个定位环(3)；所述定位环(3)上圆周均布多个通孔；所述外模(2)包括从上到下依次设置的第一外模(21)、第二外模(22)和第三外模(23)；第二外模(22)为圆筒状结构，其内表面与内模(1)的外侧面相适配；所述第二外模(22)套设在缠绕纤维织物(5)的内模(1)中部；所述第二外模(22)两端分别沿径向设置有上法兰和下法兰，高出第二外模(22)两端的纤维织物(5)分别外翻并铺设在第二外模(22)的两端法兰上；所述第一外模(21)包裹在内模(1)上部和内模(1)上端面；所述第三外模(23)包裹在内模(1)下部和内模(1)下端面；所述第一外模(21)的下端和第三外模(23)的上端分别沿径向设置有第一外模法兰和第三外模法兰，且第一外模法兰和第三外模法兰分别和第二外模(22)的上法兰、下法兰将纤维织物(5)两端的翻边夹在中间；所述第一外模(21)和第三外模(23)的内型面分别与内模(1)上端面、下端面的面型相适配；所述定型工装包括金属加长环(6)和多个金属垫块(7)；所述金属加长环(6)用于外模(2)装配过程中支撑内模(1)；所述多个金属垫块(7)用于在第一外模(21)装配过程中支撑第二外模(22)；所述多个金属垫块(7)圆周均布在金属加长环(6)的外围，且金属垫块(7)的上表面与第二外模(22)下法兰的下端面接触；所述内模(1)上端面与第一外模(21)内型面之间、内模(1)下端面与第三外模(23)内型面之间的间隙使用石墨垫块填充。2.根据权利要求1所述的一种筒状结构构件模具，其特征在于：所述第二外模(22)包括多个弧形外模块(221)；多个所述多个弧形外模块(221)拼接形成圆筒状结构；所述弧形外模块(221)上下端均设置有沿径向向内延伸的外沿凸起，多个弧形外模块(221)上下端的外沿凸起合模形成第二外模(22)两端的上法兰和下法兰；所述弧形外模块(221)左右两端的外侧面上均设置有安装条(222)，多个弧形外模块(221)通过螺栓和定位销分别拧入相邻弧形外模块(221)的安装条(222)固定连接；所述第一外模(21)包括多个第一外模块(211)；所述第一外模块(211)的一端设置有沿径向向外延伸的外沿凸起，多个第一外模块(211)的外沿凸起合模形成第一外模法兰；所述第一外模块(211)另一端设置有沿径向向内延伸的内沿凸起，多个第一外模块(211)的内沿凸起合模形成第一外模(21)的环形内沿凸起，环形内沿凸起的内型面与内模
(1)上端面面型相适配；所述第三外模(23)包括多个第三外模块(231)；所述第三外模块(231)的一端设置有沿径向向外延伸的外沿凸起，多个第三外模块(231)的外沿凸起合模形成第三外模法兰；所述第三外模块(231)另一端设置有沿径向向内延伸的内沿凸起，多个第三外模块(231)的内沿凸起合模形成第三外模(23)的环形内沿凸起，第三外模(23)的环形内沿凸起的内型面与内模(1)下端面面型相适配。3.根据权利要求2所述的一种筒状结构构件模具，其特征在于：相邻弧形内模块(11)之间留有1mm间隙。4.根据权利要求3所述的一种筒状结构构件模具，其特征在于：所述第一外模(21)和第三外模(23)均与内模(1)通过螺钉固定连接；所述内模(1)和外模(2)均为石墨材料。5.根据权利要求4所述的一种筒状结构构件模具，其特征在于：所述定位环(3)上通孔为梯形状且窄边靠近轴心。6.根据权利要求5所述的一种筒状结构构件模具，其特征在于：所述弧形内模块(11)为三个；所述第一外模块(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：康志杰，苏海龙，张少博，宋海龙，李仁意，史思涛，付志强，
申请(专利权)人：西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：