[发明专利]用于一体化成型制备碳纤维网格承力筒的模具及成型方法

说明书

本发明提供了一种用于一体化成型制备碳纤维网格承力筒的模具及成型方法。所述成型模具包括金属成型模具、硅橡胶芯模；所述金属成型模具包括第一芯模、第二芯模、第三芯模、固定支架、分瓣外模、盖板和脱模板；固定支架的内部设置第二芯模、两边分别设置第一芯模和第三芯模；所述盖板在第一芯模和第三芯模的两侧，脱模板在盖板外侧；所述硅橡胶芯模在固定支架上，且在第二芯模的外侧；所述分瓣外模设置在固定支架、第一芯模和第三芯模的外周。本发明解决了内置加强筋承力筒一体成型复杂且脱模难度较大的问题。与后胶接成型方式相比，最大限度的保留了加强筋及筒体的连续纤维层，从而提高了扭转性能，避免了因胶接面的质量缺陷而带来的风险。

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，具体地,涉及一种用于一体化成型制备碳纤维网格承力筒的模具及成型方法。

背景技术

承力筒结构因具有抗扭转性能强，空间利用充分、承载能力宽、低的轴向热膨胀系数等优点，使其成为目前卫星等航天器承力结构的主流。此外，随着卫星、飞船等航天器制造技术的快速发展及应用，对其材料的质量、力学性能、物理性能、空间性能等方面均提出了更高的要求。

轻量化材料的应用一直是航空航天领域关注的热点。碳纤维复合材料是一种综合性能优越的轻量化材料。因此，卫星等航天器的承力筒大多使用碳纤维复合材料制备。承力筒作为卫星等航天产品的主要承力件，必须保证其刚性足够。目前提高其刚性多采用筒体上布置网格状加强筋的方式来实现。其中加强筋分为内置和外置两种，具体根据产品的使用要求来确定。当加强筋采用内置时，通常加强筋与筒体的连接采用后胶接来实现，这样会造成筒体和加强筋间无纤维连续层，影响承力筒结构的扭转性能，从而降低了航天产品的使用寿命。

公开号为201410693176.X的发明专利公开了一种适用于卫星网格状复合材料承力筒的成型方法，采用多轴数控缠绕机高精度缠绕方法，理论纤维走向的角度偏差在±0.5％以内，通过数控裁布机的自动裁剪，铺层的角度偏差同样可以控制在±0.5％以内，同时采用在成型模具上刻线，实现预浸料的总铺层角度偏差在±1％以内。网格筋、蒙皮以及桁条共固化，减少了胶接面分层缺陷和消极用胶量，较大程度上了提高了轴向刚度，提高了复合材料整体承载能力。网格筋和蒙皮采用整体缠绕，上端框、下端框中用网格筋碾平增强，筒体法兰组件和T型桁条的铺层及整体共固化，这些工艺方法均能提高产品的结构稳定性。但该方法由于为全部钢模结构，网格筋部分在成型过程中无外部压力进行压实，产品网格筋内部质量存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决卫星承力筒类产品，筒体部分与加强部分分开制备，后采用胶接成型，而造成产品性能降低的问题，从而提供用于一体化成型制备碳纤维网格承力筒的模具及成型方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种用于一体化成型制备碳纤维网格承力筒的成型模具，包括金属成型模具、硅橡胶芯模；所述金属成型模具包括第一芯模、第二芯模、第三芯模、固定支架、分瓣外模、盖板和脱模板；所述固定支架的内侧设置有第二芯模、固定支架的两边分别设置有第一芯模和第三芯模；所述盖板设置在第一芯模和第三芯模的两侧，脱模板设置在盖板外侧；

所述硅橡胶芯模设置在固定支架上，且设置在第二芯模的外侧；所述分瓣外模设置在固定支架、第一芯模和第三芯模的外周。

优选地，所述固定支架为圆柱状可拆卸支架，由多块支架单元连接形成；各所述支架单元由多个平行的环形金属环和多个纵向金属条连接组成。

优选地，所述环形金属环与纵向金属条通过设置的槽口相互扣住，再用螺钉紧固连接；

所述环形金属环由多个弧形金属环依次通过两端设置的插槽连接后形成。

优选地，所述第一芯模和第三芯模为圆环形状，第二芯模为内部加筋的圆环形状，分瓣外模为圆环形状，硅橡胶芯模设置在固定支架的环形金属环与纵向金属条连接形成的单元空格中。