[发明专利]一种复合材料支架高质量成型方法

说明书

本发明涉及一种复合材料支架高质量成型方法，通过采用金属铺层上下阳模、金属‑硅橡胶(含金属芯)组合加压模、外阴模(上盖板、下底板、侧挡板)，形成封闭模腔，硅橡胶软模、金属芯协同加压，解决外压无法对格腔的筋板施加压力及筋板尺寸精度问题，保证筋板成型质量及尺寸精度；通过复合材料铺层设计，解决复合材料支架纤维最大限度连续性问题，满足承载需求；通过中温预压实、模芯更替、固化成型工艺控制，解决格腔组装精度、整体共固化问题，实现复合材料支架的一次高质量成型，与传统金属构件相比减重约30％‑50％，满足航天型号轻质化要求。

技术领域

本发明涉及一种复合材料支架高质量成型方法，特别是一种较大尺寸大厚度多腔法兰加筋结构复合材料支架高质量成型方法，属于结构复合材料及工艺领域。

背景技术

当前，航天领域对新型号提出的减重、高效的要求，使得轻质高强的复合材料的应用日趋广泛，从大型结构舱段发展到舱内零部件。目前，国内已有一些结构舱段用配套零部件进行了复合材料化，如三角撑板、支座、操作口盖等，其形状规则、结构简单、厚度较小、成型工艺简单，主要起一定的连接、支撑作用。

复合材料支架为舱内较大尺寸大厚度异型多腔构件，除对仪器起一定的支撑作用外，同时需承受一定工况下产生的较大载荷，且装配关系较多，设计对其承载能力、内部质量、尺寸精度要求较高。因此如何通过合理的模具设计、成型工艺，解决较大尺寸大厚度多腔法兰加筋结构复合材料支架纤维连续性及对称性铺放、压力的有效施加和均匀传递等问题，实现复合材料支架的高质量、高尺寸精度整体共固化成型，同时满足结构承载能力的要求是亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料支架高质量成型方法，通过优化模具设计、复合材料铺层设计及中温预压实、模芯更替、固化成型工艺控制技术等，实现复合材料支架的高质量整体共固化成型，满足型号结构减重要求。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种复合材料支架高质量成型方法，采用的成型模具包括n个上格腔阳模、m个下格腔阳模、n个软模、侧挡板、上盖板和下底板，所述n个上格腔阳模、n个软模的形状与待制备支架的n个上格腔的形状相匹配，所述m个下格腔阳模的形状与待制备支架的m个下格腔的形状相匹配，具体成型方法包括如下步骤：

步骤(1)、将预浸料分别铺设在n个上格腔阳模的表面和m个下格腔阳模的表面；

步骤(2)、将完成铺设的预浸料进行加温预压实；

步骤(3)、预压实冷却后拆除n个上格腔阳模，形成n个上格腔预浸料铺层，将n个软模分别放入所述n个上格腔预浸料铺层中；

步骤(4)、将n个上格腔预浸料铺层与m个铺设预浸料的下格腔阳模进行组装，使得上格腔预浸料铺层与下格腔预浸料铺层接触并压紧；

步骤(5)、将下底板分别与m个下格腔阳模和n个软模进行固定连接，侧挡板分别与上盖板、下底板固定连接，形成封闭模腔；

步骤(6)、进行加热固化，固化完成后拆除侧挡板、上盖板、软模和下底板，得到复合材料支架；

所述n、m均为正整数，且n≥2，m≥1。

在上述成型方法中，所述步骤(1)中在n个上格腔阳模的上表面分别铺设预浸料并下翻至其侧表面，下格腔阳模为1个，在下格腔阳模的上表面铺设预浸料并下翻至其侧表面。

在上述成型方法中，所述步骤(1)铺设过程中，每铺设0.5-1mm厚度的铺层进行一次抽真空压实，提高铺层紧实度，压实后对多余的料边进行去除。

在上述成型方法中，所述步骤(2)中预压实的具体方法为：将完成铺设的预浸料采用隔离材料、吸胶材料和真空袋依次包裹后，在烘箱、加热平台或热压罐中进行预压实，保温温度为70-90℃，保温时间为30min-120min。