[发明专利]一种使用软模加压的复合材料锥段成型模

说明书

本发明公开了一种使用软模加压的复合材料锥段成型模，包括设置在模具主体和刚性外模之间的橡胶软模，所述橡胶软模用于在成型过程中向对应于法兰增厚区的铺层在模具主体上的复合材料预浸料段进行加压。本发明在橡胶软模外设置刚性外模限位，橡胶软模内侧为卸压面，使软模膨胀压力与热压罐内压力一致；进一步橡胶软模在环向分段拼接而成，消除打压过程中橡胶内部张力引起的成型压力损失；并且，橡胶软模内侧边缘位于壁厚渐变区中心，使工艺边界与设计边界位置错开，避免增厚区边缘纤维屈曲。综上，本发明设计了实体橡胶软模加压，解决了复合材料锥段大壁厚转角位置压实困难的问题。

技术领域

本发明涉及一种复合材料锥段成型模，具体为一种使用软模加压的复合材料锥段成型模。

背景技术

目前航天用运载火箭承力结构大量使用高强度复合材料，其主要优势在于复合材料减重效果好，可增加单次发射的有效载荷。作为箭体末级动力舱的重要承力结构，复合材料锥段用来支撑卫星等有效载荷。复合材料锥段典型结构为一薄壁锥段，前、后端为增厚法兰，法兰与锥段间有一段壁厚过渡区。为提高法兰上接口位置的强度，法兰壁厚通常达到5～8mm；受动力舱内部空间限制，锥段、法兰连接处型面存在剧烈变化。上述因素导致法兰增厚区预浸料压实困难，固化后易产生疏松和纤维屈曲。需要通过优化加压方式，实现增厚区预浸料压实及纤维平直。

通过对现有专利文献的检索发现，CN205929161U的实用新型专利公开了一种实现复合材料精确制造的可定位软模；通过在橡胶内嵌入金属定位块并施加机械连接，实现橡胶软模的准确定位，使软模受热后均匀膨胀，提供更精确的尺寸。然而，该专利中为保证橡胶软模精准定位，采用定位钢板、金属块限制软模位置，阻碍了橡胶的自由膨胀，导致复合材料成型压力主要由橡胶热膨胀效应产生的压力决定，即压力随温度升高线性升高。在热压罐工艺中，无法在多个特定温度点实现压力的精确控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用软模加压的复合材料锥段成型模。该成型模中，外侧刚性外模用于限制橡胶在对应位置的热膨胀，并将膨胀量全部释放到卸压面；卸压面接触空气压力，使橡胶的内应力与空气保持压力一致。由于热压罐内空气压力均匀，橡胶软模内的压力也可以保持均匀，为厚法兰提供均匀、可控的固化压力，实现内部质量的提升。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种使用软模加压的复合材料锥段成型模，包括设置在模具主体1和刚性外模2之间的橡胶软模3，所述橡胶软模3用于在成型过程中向对应于法兰增厚区5的铺层在模具主体1上的复合材料预浸料段进行加压。

作为本发明的一个实施方案，所述橡胶软模3，设置在法兰增厚区5对应的铺层预浸料上；所述刚性外模2，设置在模具主体1的端部以及橡胶软模3上，用以限位产品4的法兰端部以及限制橡胶软模3的膨胀，使膨胀量向橡胶软模3的内侧面7释放。

作为本发明的一个实施方案，橡胶软模3的外侧面6由刚性外模2限位。

作为本发明的一个实施方案，橡胶软模3的内侧面7为卸压面。该内侧面7无刚性外模限位，使软模膨胀压力与热压罐内压力一致。

作为本发明的一个实施方案，所述橡胶软模3在环向分段拼接而成。

作为本发明的一个实施方案，所述橡胶软模3环向分为不少于6段。具体应用时可分为6～16段。

作为本发明的一个实施方案，相邻两段橡胶软模3之间无连接、固定。该设置用于消除热压罐加压时橡胶内部张力引起的成型压力损失。

作为本发明的一个实施方案，橡胶软模3的横向外侧面6上间隔布置无钢模约束的外侧卸压面10。软模可通过卸压面向外膨胀时对纤维施加张紧力，避免纤维屈曲。