[发明专利]一种碳纤维转接框模具及其整体成型方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维转接框模具及其整体成型方法，涉及复合材料领域，具体是通过本方法成型的碳纤维转接框，加强筋和预埋件与转接框主体为整体铺层和一次胶接成型，不需要二次胶接、螺接、铆接，不对转接框主体产生破坏。该碳纤维转接框由预埋件、加强筋、碳纤维转接框主体组成，通过模具保证预埋件的相对位置要求和加强筋的成型质量，最终通过机加工保证接口的位置精度和平面度要求。本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）重量轻，相对于相同结构的铝合金转接框减重30%以上；（2）预埋件、加强筋与转接框主体整体铺层并一次胶接固化成型，免去后续的装配工序，避免了对转接框主体的破坏，节省了制造时间和经济成本。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体是一种碳纤维转接框模具及其整体成型方法。

背景技术

转接框用于机载电子装备中天线与飞机平台的连接，属于主承力构件。为充分降低机载平台的载荷，同时满足电子装备天线的工作要求，转接框应该具有质量轻、刚强度高的特点，需要充分利用碳纤维复合材料的优势，而不再局限于传统的金属材料。

转接框一般为环向闭合式框架结构，因其结构特殊导致模具方案复杂、工艺设计难度大且铺层操作复杂，碳纤维复合材料未有在转接框中应用的先例。本发明通过优化转接框模具方案和工艺过程，提供了一种带预埋件和加强筋的碳纤维转接框及其整体成型方法，实现了碳纤维复合材料在机载电子装备转接框中的工程应用突破。

发明内容

本发明目的在于提供一种带预埋件和加强筋的碳纤维转接框模具及其整体成型方法，在满足重量和结构刚强度的情况下，解决了天线与机载平台连接问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种碳纤维转接框模具，包括模具型芯、模具底板和脱模架，所述模具底板上通过定位销和螺钉固定装配有呈环形分布的模具型芯，模具型芯环向间距上预留出预埋件和加强筋的装配空间，模具型芯外形尺寸根据碳纤维转接框的内腔型面设计，模具底板的底部设置有脱模架，在模具使用时，通过模具型芯，模具底板将加强筋，预埋件和转接框主体整体铺层和一次胶接成型，成型完成后，通过脱模架将转接框顶出，得到转接框毛坯件。

作为本发明进一步的方案：所述脱模架的顶面均匀固定有多个竖直的导向杆，模具底板滑动安装在导向杆上，且导向杆的顶端位于模具底板的上方螺纹连接有防脱螺母，通过防脱螺母的设置，避免模具底板与导向杆脱离，导向杆位于模具底板和脱模架之间的部分套设有弹簧，通过弹簧对模具底板起到支撑作用，模具底板上位于模具型芯之间的部分均开设有通孔，脱模架上对应通孔的位置均焊接固定有竖直的顶出杆，且顶出杆的直径小于通孔的直径，在顶出转接框时，将模具底板下压，使顶出杆通过通孔穿过模具底板，从而将转接框的毛坯件顶起，操作简单方便，便于转接框毛坯件的脱模。

作为本发明进一步的方案：所述加强筋的环向两侧装配有硅橡胶模，在转接框固化成型过程中，硅橡胶模随温度的升高在环向上产生热膨胀，因固定模具型芯的阻挡，硅橡胶模只能向加强筋方向膨胀从而提供加压压力，解决了加强筋环向上缺失压力导致成型质量差的问题。

一种碳纤维转接框的整体成型方法，具体流程如下：

步骤一：先在模具型芯上铺层碳纤维预浸料，层数5层，预定厚度1mm，然后将模具型芯固定在模具底板上；

步骤二：在预埋件上铺层碳纤维预浸料，层数5层，预定厚度1mm，然后将预埋件依次卡在模具型芯的相邻位置并固定在模具底板上，这样，模具型芯和预埋件形成闭合的环向结构；

步骤三：在环向结构上铺层碳纤维预浸料，层数15层，预定厚度3mm，铺层完成后，将模具整体运进热压罐中，按照预定的温度和压力参数固化成型；

步骤四：成型完成后，通过脱模架将转接框顶出，得到转接框毛坯件；

步骤五：通过数控加工机床对转接框毛坯件的外形和接口进行加工，最终得到转接框制件，满足产品精度指标要求。