[发明专利]一种复合材料回转结构及其成型方法

说明书

本发明提供一种复合材料回转结构及其成型方法，属于结构复合材料制造技术领域。所述方法包括：制作芯模，芯模包括圆柱模段、过渡模段和锥台模段，圆柱模段通过过渡模段与锥台模段连接，且连接位置平滑过渡；在芯模表面涂敷脱模剂，然后进行铺层，其中，铺层包括第一环向铺层、第一非环形铺层和环向补强层，第一环向铺层和环向补强层均绕芯模环向铺放，且第一环向铺层覆盖圆柱模段、过渡模段及锥台模段，环向补强层覆盖过渡模段，第一非环向铺层沿芯模一端向另一端铺放，且覆盖圆柱模段、过渡模段及锥台模段；铺层结束后固化、脱模，得到复合材料回转结构。本发明提供的复合材料回转体构件达到整体结构减重15％以上，构件制造生产周期缩短10％左右。

技术领域

本发明提供一种复合材料回转结构及其成型方法，属于结构复合材料制造技术领域。

背景技术

航天领域经常会用到锥柱一体回转结构复合材料构件，目前通常采用分段加工的方法该结构构件，分段加工方法具体包括：

分别加工柱段回转体结构和锥段回转体结构，加工时在两段的对接端设置金属端框，通过固定件固定金属端框的方式实现两段的对接固定，以得到锥柱一体回转结构复合材料构件。

航天领域对轻量化有绝对要求，分段加工法由于引入了对接端框，增加了构件的重量，无法满足航天领域对构件轻量化的要求；且两段对接处由于存在对接接缝，致使构件刚度在端框区域出现突变，需要分别对复合材料柱段回转体结构和锥段回转体结构端框区域进行局部补强，降低了构件的整体承载效率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种复合材料回转结构及其成型方法，该复合材料回转体构件达到整体结构减重15％以上，构件制造生产周期缩短10％左右。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种复合材料回转结构的成型方法，所述回转结构包括圆柱段、过渡段和锥台段，所述圆柱段与所述锥台段通过所述过渡段平滑过渡连接，所述方法包括以下步骤：

步骤1、制作模具，所述模具包括芯轴和芯模，所述芯模包括圆柱模段、过渡模段和锥台模段，所述圆柱模段通过所述过渡模段与所述锥台模段连接，且连接位置平滑过渡，所述芯模固定在所述芯轴上；

步骤2、在所述芯模表面涂敷脱模剂，然后进行铺层，其中，所述铺层包括第一环向铺层、第一非环形铺层和环向补强层，所述第一环向铺层和所述环向补强层均绕所述芯模环向铺放，且所述第一环向铺层覆盖所述圆柱模段、过渡模段及锥台模段，所述第一非环向铺层沿所述芯模一端向另一端铺放，且覆盖所述圆柱模段、过渡模段及锥台模段，所述环向补强层位于所述过渡模段；

步骤3、铺层结束后固化、脱模，得到复合材料回转结构。

在一可选实施例中，步骤2所述的铺层，相邻两个所述第一环向铺层的铺层方向对称。

在一可选实施例中，步骤2中所述的铺层还包括第二非环向铺层，所述第二非环向铺层覆盖所述过渡模段，且层数为所述第一非环向铺层的层数的1/3-1/4。

在一可选实施例中，步骤2中所述的铺层还包括第三非环向铺层，所述第三非环向铺层覆盖所述过渡模段和锥台模段。

在一可选实施例中，每铺放一层所述第二非环向铺层铺放一层所述环向补强层；每铺放一层所述第三非环向铺层铺放一层所述环向补强层。

在一可选实施例中，所述过渡模段母线为弧线，且最小曲率半径不小于250mm。

在一可选实施例中，步骤2中所述的铺层还包括第四非环向铺层，所述第四非环向铺层位于所述锥台模段，且从所述锥台模段的大端开始，向小端延伸，随着铺层层数的增加，所述第四非环向铺层的高度递减。

在一可选实施例中，所述的环向补强层与所述圆柱模段的坡度不大于7°。