曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具、成型方法及反射器技术

本发明专利技术提供了一种曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具、成型方法及反射器，包括主结构模具和背筋结构模具，主结构模具包括蒙皮成型腔，主结构模具上设置有定位组件；背筋结构模具包括刚模、膨胀模以及背筋成型型面，背筋成型型面的曲率与蒙皮背面曲率相等，背筋成型型面设置在蒙皮成型腔内，刚模和膨胀模二者均安装在背筋成型型面背离主结构模具的一侧，且刚模、膨胀模以及背筋成型型面三者配合形成背筋成型腔。通过将主结构模具和背筋结构模具组合式拼装各部分可独立加工，快速精确组装，主结构模具提供支撑和定位并保证曲面精度，背筋结构模具保证产品的腔体精度并调节产品固化过程中的膨胀压力，保证各格框受力均匀，能够得到性能更加优异的产品。到性能更加优异的产品。到性能更加优异的产品。

【技术实现步骤摘要】
曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具、成型方法及反射器


[0001]本专利技术涉及复合材料成型
，具体地，涉及一种曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具、成型方法及反射器，尤其是，涉及一种单蒙皮加背筋结构反射器的成型模具、复合材料曲面多格框架一体化成型及含背筋结构反射器无应力胶接的制备方法。

技术介绍

[0002]随着人类对太空探索活动的增加，轻质高精度高热稳定结构的星载天线反射器的需求越来越迫切，复合材料单蒙皮加背筋结构反射器相较于传统的蜂窝夹层结构反射器，在减重和空间复杂高低温交变的环境下保持高热稳定方面具有突出的优势，在星际探测方面具有重要应用。
[0003]复合材料产品的制造精度和制造工艺方法与模具是密切相关的，目前天线反射器的高精度成型方面基本上都是不同零件单独设计不同结构的模具，反射面工作面的蒙皮和胶接装配模通常是同一副模具，以消除零件型面和胶接装配模之间的型面不匹配；但对于背筋的成型，因曲面有一个蒙皮厚度的差，为保证背筋胶接面的与蒙皮胶接面的匹配性，背筋的成型时又单独制造曲面的支撑模具，会大大的增加模具的制造成本，且对生产周期影响大。
[0004]对于单蒙皮加筋结构反射器，其背筋的功能性较强，筋通常是全域范围内布局在整个蒙皮背面的。对于曲面反射器，其背筋整体是一个曲面复合材料框架结构。做为曲面复合材料框架，不只是在蒙皮加筋结构反射器成型上作为背筋使用，因具有高比刚度、比强度和好的结构稳定性，常作为结构件被广泛应用于航空航天、汽车等领域，但目前复合材料框架多为分段成型，再通过接头等连接件胶接为整体，大大减低了复合材料框架的整体性能，同时，胶接装配需要增加胶接装配工装，对胶接质量和用胶要求较高，而且框架整体重量会增加，尤其是对曲面的多格框架结构，往往分段成型再胶接，对零件的空间尺寸要求很高，常常难以保证。零件制造模具较多，且组件胶接装配所需工装模具复杂，费时费力，成本较高；当框曲率较大时，问题更突出。
[0005]复合材料多格框架结构一体化成型能解决这些问题，但目前多数采用模压固化的方式成型，模压成型的平面多格框架结构，常无法保证复合材料框架结构产品各部分密度均匀，产品精度低，质量和性能较差，且采用目前一体化成型的装置及工艺制造的复合材料多格框架结构普遍存在层间强度不高、难成型、难脱模以及精度差等问题，对于平面异型截面的多格框架结构和曲面多格框架结构，这种方法更是无能为力。
[0006]对于曲面的复合材料框架结构，一体化成型的多见于几字型或Ω型这种一侧开口的，且使用整体模具加工出来的一体模具，不仅模具加工困难，成本高，且多因使用的阴模，对于胶接面往往成型的精度不高，胶接时修整量大，对产品的胶接质量和胶接用胶均匀性影响较大。
[0007]现有公告号为CN112537047B的中国专利申请文献，其公开了一种复合材料反射器的成型装配方法。反射器的反射面下、上蒙皮均采用窄带铺贴成型，有孔铝蜂窝芯在胶接前
先进行预成型，然后与上、下蒙皮进行二次胶接，固化后的反射面进行时效处理，反射面与背筋的装配采用成型胶接一体化工装，反射面通过校准埋件定位以及在边缘余量区制真空袋的方法实现均匀加压，反射面与背筋以及背筋与背筋使用室温固化结构胶粘接，并在胶缝位置湿法铺贴玻璃布加强角片。
[0008]复合材料的曲面结构的无应力胶接方面，通常都是靠模具保证初始的配合精度，在装配时再根据间隙和贴合情况进行修整，过程中反复进行预装和适配、修整，直至满足间隙要求，修整的过程慢，不同位置要反复确认适配，效率较低，迭代次数多，对装配的技能水平要求较高，且当曲面初始精度不匹配时装配的均匀性较差，易存在顾此失彼的情况，修整的型面不匹配易造成对影响精度影响大，胶接存在应力，产品的精度稳定性差。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具、成型方法及反射器。
[0010]根据本专利技术提供的一种曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具,包括主结构模具和背筋结构模具，所述主结构模具包括蒙皮成型腔，所述主结构模具上设置有定位组件；所述背筋结构模具包括刚模、膨胀模以及背筋成型型面，所述背筋成型型面的曲率与蒙皮背面曲率相等，所述背筋成型型面设置在蒙皮成型腔内，所述刚模和膨胀模二者均安装在背筋成型型面背离主结构模具的一侧，且所述刚模、膨胀模以及背筋成型型面三者配合形成背筋成型腔。
[0011]优选地，所述蒙皮成型腔的内表面包括曲面，所述主结构模具背离蒙皮成型腔的一侧设置有结构加强筋，且所述主结构模具背离蒙皮成型腔的一侧设置有多个支撑点，多个所述支撑点配合形成一个或多个三点支撑结构。
[0012]优选地，所述定位组件包括耳片定位孔和象限线。
[0013]优选地，所述背筋成型型面包括模拟蒙皮，所述模拟蒙皮通过所述蒙皮成型腔模具成型；脱模后，所述模拟蒙皮通过定位组件辅助复位至蒙皮成型腔内。
[0014]优选地，所述刚模包括侧框模和边框围条，多个侧框模和多个边框围条配合形成多格框架结构。
[0015]优选地，所述多格框架结构包括曲面多格框架结构和/或平面多格框架结构；所述多格框架结构的框架筋条的横截面形状包括正方形、长方形、菱形、Ω型、工字型、T型、L形、帽型、几字型、W型的一种或多种。
[0016]优选地，所述侧框模和边框围条二者的侧壁上开设有调压孔或调压槽。
[0017]根据本专利技术提供的一种曲面单蒙皮加背筋结构的成型方法，成型方法包括背筋成型步骤和组装步骤；
[0018]背筋成型步骤包括：
[0019]S1、利用主结构模具成型模拟蒙皮；
[0020]S2、模拟蒙皮与主结构模具可以脱模也可以不脱模，若脱模则利用定位组件进行复位；
[0021]S3、以模拟蒙皮为基面铺设曲面多格框架模；
[0022]S4、将预浸料按所需的尺寸和角度进行裁剪，并做好对应的标记和编号；
[0023]S5、将预浸料按设定的铺层角和铺层顺序铺覆在曲面多格框架模上；
[0024]S6、将铺设有铺层的曲面多格框架模进行预抽或预压；
[0025]S7、将预抽或预压后的铺层和模具进行组装和定位，并完成全部铺层；
[0026]S8、将步骤S7所得的全部铺层于成型模具的模腔内进行固化；
[0027]S9、将固化后的复合材料型材进行脱模处理，制得背筋；
[0028]组装步骤包括：
[0029]M1、蒙皮与背筋进行预装配；
[0030]M2、测量背筋与蒙皮胶接面之间的间隙；
[0031]M3、当背筋与蒙皮胶接面之间的间隙超出工艺控制量时，用摄影测量方法获得蒙皮的背面型面的实际数据，通过逆向转换获得型面的三维模型，同时将背筋的胶接面也用三维摄影测量法获得型面，背筋型面与蒙皮背面型面的三维模型进行拟合匹配，获得不同位置轮廓的偏移数据；
[0032]M4、根据蒙皮和背筋相关偏移数据，找到背筋上对应的位置，对背筋进行精修，保证型面的匹配；
[0033]M5、将蒙皮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具，其特征在于，包括主结构模具(1)和背筋结构模具，所述主结构模具(1)包括蒙皮成型腔，所述主结构模具(1)上设置有定位组件；所述背筋结构模具包括刚模、膨胀模以及背筋成型型面，所述背筋成型型面的曲率与蒙皮背面曲率相等，所述背筋成型型面设置在蒙皮成型腔内，所述刚模和膨胀模二者均安装在背筋成型型面背离主结构模具(1)的一侧，且所述刚模、膨胀模以及背筋成型型面三者配合形成背筋成型腔。2.如权利要求1所述的曲面单蒙皮加背筋结构反射器成型模具，其特征在于，所述蒙皮成型腔的内表面包括曲面，所述主结构模具(1)背离蒙皮成型腔的一侧设置有结构加强筋，且所述主结构模具(1)背离蒙皮成型腔的一侧设置有多个支撑点(9)，多个所述支撑点(9)配合形成一个或多个三点支撑结构。3.如权利要求1所述的曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具，其特征在于，所述定位组件包括定位孔(6)和象限线。4.如权利要求1所述的曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具，其特征在于，所述背筋成型型面包括模拟蒙皮(2)，所述模拟蒙皮(2)通过所述蒙皮成型腔模具成型；脱模后，所述模拟蒙皮(2)通过定位组件辅助复位至蒙皮成型腔内。5.如权利要求1所述的曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具，其特征在于，所述刚模包括侧框模(4)和边框围条(3)，多个侧框模(4)和多个边框围条(3)配合形成多格框架结构。6.如权利要求5所述的曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具，其特征在于，所述多格框架结构包括曲面多格框架结构和/或平面多格框架结构；所述多格框架结构的框架筋条的横截面形状包括正方形、长方形、菱形、Ω型、工字型、T型、L形、帽型、几字型、W型的一种或多种。7.如权利要求5所述的曲面单蒙皮加背筋结构的成型模具，其特征在于，所述侧框模(4)和边框围条(3)二者的侧壁上开设有调压孔或调压槽。8.一种曲面单蒙皮加背筋结构的成型方法，其特征在于，采用权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，吴文平，董斌，吴鑫锐，史耀辉，吴春燕，梁燕民，叶周军，杨赟，
申请(专利权)人：上海复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：