一种刚性材料包覆复合式加压成型工装及方法技术

本发明专利技术公开了一种刚性材料包覆复合式加压成型工装，在自由膨胀模块和精度控制模块表面分别设置柔性材料和刚性材料，复合材料预浸料铺层于自由膨胀模块和精度控制模块表面。本发明专利技术还公开了一种刚性材料包覆复合式加压成型方法，将加压成型工装进行真空袋封装和热压罐固化，柔性材料膨胀，通过刚性材料对复合材料预浸料加压，外压通过真空加压模块传递至复合材料预浸料，实现复合材料构件的成型。本发明专利技术特别适用于大型、半封闭式、多腔体氰酸酯复合材料产品成型。合材料产品成型。合材料产品成型。

【技术实现步骤摘要】
一种刚性材料包覆复合式加压成型工装及方法


[0001]本专利技术涉及一种刚性材料包覆复合式加压成型工装及方法，特别涉及一种基于氰酸酯复合材料的刚性材料包覆复合式加压成型方法，属于航天器复合材料制造领域。

技术介绍

[0002]近年来，为适应卫星、深空探测器等精密设备仪器在轨工作需求，氰酸酯树脂基复合材料凭借其优异的性能，在航天器高精、高稳结构中广泛应用。目前，对于大型、半封闭式、多腔体氰酸酯复合材料单元产品成型，存在成型精度和成型质量诸多问题，主要体现在以下三个方面：一是由于半封闭式、多腔体的产品结构，常常采用柔性材料——橡胶类软膜作为加压或传压介质，实现产品的加压固化成型。由于该柔性材料高温下膨尺寸与诸多因素有关，常常与理论有较大差异，造成产品成型尺寸精度难保证；二是柔性材料刚性较弱，在高温下膨胀或真空的压力下自由变形，变形的方向性不确定，造成产品平面度较差；三是氰酸酯复合材料高温下固化成型，柔性材料表面离子迁移与氰酸酯发生化学反应，导致树脂的交联程度降低，影响复合材料表层纤维与基体之间的界面性能。

技术实现思路
<br/>[0003]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚性材料包覆复合式加压成型工装，其特征在于，用于成型复合材料构件，复合材料构件为环形结构，设有沿周向分布的n个腔体单元，n＞1；所述刚性材料包覆复合式加压成型工装包括底部支撑模块(7)、自由膨胀模块(8)、精度控制模块(9)和真空加压模块(10)；底部支撑模块(7)为环形结构；自由膨胀模块(8)和精度控制模块(9)均为n个；自由膨胀模块(8)包括内环单元芯模、内环柔性材料和内环刚性材料；内环柔性材料包覆于内环单元芯模的上表面、下表面、首端面、尾端面和外侧面，内环刚性材料包覆于内环柔性材料表面；精度控制模块(9)包括外环单元芯模、外环柔性材料和外环刚性材料；外环柔性材料设于外环单元芯模的首端面和尾端面，外环刚性材料包覆于外环柔性材料表面；内环柔性材料和外环柔性材料在复合材料预浸料固化时发生膨胀；复合材料预浸料铺层于自由膨胀模块(8)和精度控制模块(9)表面，n个自由膨胀模块(8)安装于底部支撑模块(7)上表面，n个自由膨胀模块(8)首尾依次排列为环形结构，n个精度控制模块(9)装于底部支撑模块(7)上表面，n个精度控制模块(9)首尾依次排列为环形结构，且精度控制模块(9)位于自由膨胀模块(8)外侧；真空加压模块(10)安装于自由膨胀模块(8)和精度控制模块(9)上表面；复合材料预浸料固化时，底部支撑模块(7)、自由膨胀模块(8)、精度控制模块(9)和真空加压模块(10)对复合材料预浸料同时加压，实现复合材料构件的成型。2.根据权利要求1所述的一种刚性材料包覆复合式加压成型工装，其特征在于，精度控制模块(9)中，外环单元芯模的首端面和尾端面分别设有凹槽，外环柔性材料灌注于所述凹槽内部，外环刚性材料包覆于外环柔性材料表面；所述凹槽深度为8～12mm。3.根据权利要求1所述的一种刚性材料包覆复合式加压成型工装，其特征在于，底部支撑模块(7)、真空加压模块(10)、内环单元芯模和外环单元芯模所用材料为铝合金或钢；内环柔性材料和外环柔性材料为真空灌注成型的橡胶；内环刚性材料和外环刚性材料为厚度为0.3mm～1mm的铝板或钢板；外环柔性材料和外环刚性材料之间，以及内环柔性材料和内环刚性材料之间采用双面胶带或常温固化胶进行固定；所述复合材料构件为氰酸酯复合材料构件。4.根据权利要求1所述的一种刚性材料包覆复合式加压成型工装，其特征在于，内环单元芯模包括第一内环单元芯模(19)、第二内环单元芯模(20)和第三内环单元芯模(21)；第一内环单元芯模(19)、第二内环单元芯模(20)和第三内环单元芯模(21)依次连接，第二内环单元芯模(20)为梯形结构，第二内环单元芯模(20)的内侧和外侧分别对应梯形结构的下底和上底。5.根据权利要求1所述的一种刚性材料包覆复合式加压成型工装，其特征在于，还包括脱模辅助模块(11)；脱模辅助模块(11)包括脱模螺杆；复合材料预浸料固化完成后，脱模螺杆一端固定于底部支撑模块(7)上，另一端通过螺纹连接自由膨胀模块(8)或精度控制模块(9)，脱模螺杆
旋转带动自由膨胀模块(8)或精度控制模块(9)从复合材料构件中脱出；自由膨胀模块(8)通过螺钉安装于底部支撑模块(7)上表面，精度控制模块(9)通过定位销安装于底部支撑模块(7)上表面。6.根据权利要求1所述的一种刚性材料包覆复合式加压成型工装，其特征在于，内环柔性材料随形包覆于内环单元芯模表面，内环刚性材料包覆于内环柔性材料表面时，在距离内环单元芯模棱边1～2mm的区域内不铺放内环刚性材料；外环刚性材料包覆于外环柔性材料表面时，在距离外环单元芯模棱边1～2mm的区域内不铺放外环刚性材料。7.一种刚性材料包覆复合式加压成型方法，其特征在于，采用权利要求1
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6任一项所述的刚性材料包覆复合式加压成型工装实现，包括：对底部支撑模块(7)、自由膨胀模块(8)、精度控制模块(9)和真空加压模块(10)进行表面处理；在自由膨胀模块(8)和精度控制模块(9)表面铺层复合材料预浸料并预压塑形；将铺层有复合材料预浸料的自由膨胀模块(8)和精度控制模块(9)安装于底部支撑模块(7)上表面，将真空加压模块(10)安装于自由膨胀模块(8)和精度控制模块(9)上表面，完成加压成型工装的合模组装；将合模组装后的加压成型工装进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋贵刚，周占伟，苏庆云，马文丽，刘军磊，房怡，姚双，崔林如，陈雪婷，董本兴，马洁玲，罗盼，陈静，姜明光，白银海，徐昀鑫，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：