[发明专利]一种异形复合材料网格蒙皮舱段成型方法

说明书

一种异形复合材料网格蒙皮舱段成型方法，涉及复合材料成型工艺技术领域；包括如下步骤：步骤(一)、制作异形复合材料网格碳纤维预浸料舱段成型模具；步骤(二)、在环向筋条深槽区域铺制碳布预浸料；步骤(三)、缠绕碳纤维预浸丝，对环向筋条深槽区域进行填充；步骤(四)、缠绕碳纤维预浸丝，碳纤维预浸料铺层；步骤(五)、第一次抽真空吸胶处理；步骤(六)、碳纤维预浸料铺层，进行第二次抽真空吸胶处理；步骤(七)、缠绕碳纤维预浸丝，碳纤维预浸料铺层抽真空固化处理；步骤(八)、拆除模具，得到异型网格碳纤维预浸料舱段；本发明解决了阳模瓣的脱模、阴模瓣的定位加压等难题，保证了产品的内部质量及型面精度要求。

技术领域

本发明涉及一种复合材料成型工艺技术领域，特别是一种异形复合材料网格蒙皮舱段成型方法。

背景技术

复合材料网格结构是一种网状筋条结构，网格中的筋条由单向纤维预浸丝缠绕而成，可根据筋条中的网格形状分为正交网格结构、三角网格结构及六边形网格结构。其突出特点是比强度/比模量高、生产成本低、结构效率高、稳定性突出等，在运载火箭整流罩、级间段、战略导弹头罩、级间段、过渡段等多种舱段中应用了复合材料网格结构。例如，1997年，美国空军研究实验室空间运载管理局与轨道科技公司合作开发了一种复合材料网格结构整流罩，比现用的铝质整流罩减轻60％，而且该整流罩采用纤维缠绕技术实现了自动化生产，大大降低了成本。

复合材料网格结构舱段常用的模具结构形式有以下两种：一种是硬模法，热压罐工艺。在金属阳模块中开筋槽，将碳纤维预浸丝缠入筋槽中形成网格结构。该方法成型的产品尺寸稳定性好、精度高，但模具设计、加工难度大，筋条两侧不易实现加压，成型质量难以控制；另一种是复合模具法，将硅橡胶软模固定在刚性的硬模(金属模)上，硬模保证网格舱段的基本形状，硅橡胶模中留有筋槽，通过碳纤维预浸丝缠绕在硅橡胶网格中形成筋条。该方法脱模难度较小，而且由于硅橡胶具有极大的热膨胀特性，可实现筋条两侧的加压，保证产品的成型质量。但由于硅橡胶的高弹性，筋条的位置精度较差，成型的产品尺寸偏差较大，硅橡胶在持续生产过程中的损耗也较大。

目前国内航天材料及工艺研究所、西安航天复合材料研究所及哈尔滨玻璃钢院等科研院所都研制了各种尺寸、类型的复合材料网格结构舱段，但这些舱段基本都是圆柱体、圆锥体或锥柱一体等结构简单、规则的形状。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种异形复合材料网格蒙皮舱段成型方法，通过优化预浸丝缠绕-预浸料铺层工艺设计，解决了阳模瓣的脱模、阴模瓣的定位加压等难题，保证了产品的内部质量及型面精度要求。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种异形复合材料网格蒙皮舱段成型方法，包括如下步骤：

步骤(一)、制作异形复合材料网格碳纤维预浸料舱段成型模具

异形复合材料网格碳纤维预浸料舱段成型模具包括芯模、分瓣阳模、外阴模、上端框压环和下端框压环；其中，芯模位于成型模具的中心位置；分瓣阳模包覆在芯模的外壁；上端框压环水平固定安装在芯模的顶端；下端框压环水平固定安装在芯模的底端；分瓣阳模沿水平方向设置有环向筋槽；分瓣阳模沿竖直方向设置有纵向筋槽；外阴模包覆在分瓣阳模的外壁；

步骤(二)、将成型模具放置在外部缠绕机上；在环向筋条深槽区域铺制碳布预浸料；

步骤(三)、取1～4根碳纤维预浸丝沿环向筋槽进行缠绕1～4圈；缠绕完全部环向筋槽后，用碳纤维预浸丝对环向筋条深槽区域进行填充；

步骤(四)、采用碳纤维预浸丝对分瓣阳模上的环向筋槽和纵向筋槽全面缠绕；每缠绕完5-7层碳纤维预浸丝，采用碳纤维预浸料依次对上端框过渡区、下端框过渡区和碳纤维预浸料加厚区进行铺层；

步骤(五)、重复步骤(四)N次；4≤N≤12，且N为正整数；在分瓣阳模外表面包覆真空袋，进行第一次抽真空吸胶处理；