CN104385587A - 一种卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法，模具材料采用PLA硬质可降解塑料，模具制造技术采用熔融堆积成型工艺技术；该发明确定熔融堆积成型工艺技术加工软模浇注用硬质塑料模具加工基准面为模具各拼块共面的底平面，确定X、Y方法尺寸收缩量为5.3％；该发明针对卫星桁架碳纤维立体多通接头，开发一种低成本、加工周期短、环保、重量轻的软模浇注用的模具制备方法。

Description

一种卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法

技术领域

本发明涉及一种适用于卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法。

背景技术

随着卫星及其它航天器对重量要求不断提高，卫星等航天器的桁架、框架越来越多采用全碳纤维复合材料结构，其中起连接作用的立体多通接头也逐渐用碳纤维复合材料接头取代铝合金等金属接头。

碳纤维复合材料接头研制过程复杂，主要包括两部分：模具设计加工部分和碳纤维复合材料接头铺层制备过程。其中模具设计与制造方面包括两部分，即外模成型模和芯模；其中外模成型模采用钢结构，可以保证接头的外形尺寸、榫头长度、直径及榫头角度精度等；芯模一般采用软质材料便于脱模，同时保证接头的壁厚、内腔形状尺寸等；软质芯模无法直接机床加工，需要另外设计成型软模的模具，软模的材料一般采用橡胶材料，其成型模为浇注模，通过橡胶(液态)调配、浇注、硫化、脱模、修整，最终完成软模制造。

目前软模成型模的制备方法主要采用钢质45#钢或Q235钢材料，其加工费用高，接头软模成型模为了考虑易于脱模，将软模设计成5～6块拼块组合而成，拼块间采用销钉、螺钉连接，各方榫头、各圆榫头为三维立体形状，需3轴以上加工中心进行加工，并需要进行调制等处理，导致加工费用高；加工周期长，一套软模成型模从编制加工程序、型面加工及后续热处理需要约20天的周期。因此开发成本低、加工周期短、重量轻的接头软模成型模制备方法极具迫切性。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法，通过改变传统接头软模浇注模的材料，将钢改为硬质塑料，通过熔融堆积成型工艺技术(3D打印技术)，突破组合模具的连接设计、模具尺寸补偿设计技术，实现了低成本、快速加工、环保的接头软模成型模制造技术。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

为发明涉及一种适用于卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法，采用3D打印技术——熔融堆积成型工艺技术，高温喷头将塑料线材熔化，根据接头软模浇注模具的三维模型控制喷头的移动轨迹，逐层将模具塑料熔丝打印在平台上。

优选的，所述塑料线材为PLA(Polylactic acid)，是一种生物降解塑料聚乳酸，玻璃转化温度为56.7～57.9℃，熔点140～152℃，密度1.24kg/L。

优选的，所述软模浇注模具，采用组合式模具，在模具加工过程中选择各拼块共面的底平面作为加工基准面。

优选的，所述软模浇注模具，其在设计过程中根据模具膨胀系数，提前进行模具补偿设计，设计模具收缩量为5.3％。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、模具成本低

采用熔融堆积成型工艺技术制造硬塑材料的软模成型模，相比现行的金属模具，其加工费用低，模具可根据三维数模直接加工，节省编制机加工程序费用，同时模具不需要经过后续热处理其强度即能满足使用，单套能节约经费60％。

2、模具生产周期短

采用熔融堆积成型工艺技术制造硬塑材料的软模成型模，相比现行的金属模具，无需编写数控加工程序及热处理，相比原金属模具加工周期缩短近50％。

3、硬塑模具重量轻

钢质模具每副均超过40kg，硬塑模具整套总重量为3～5kg，在搬运、拼装、清理、拆卸过程中能降低工人劳动强度。

4、硬塑模具操作简便

硬塑模具无需涂覆脱模剂，简化了软模制造工艺、改善工人操作环境。

5、仓库保管费用低

无需防锈保护，储存可多层叠放，节约仓储空间。

附图说明

图1为本发明所述的卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具加工基准涉及示意图；

图2为本发明方法制备的卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具内部结构示意图；

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例

一种典型3通碳纤维接头为实例，见附图1、2，该接头软模浇注模包括侧拼块1、侧拼块2、拼块3，所述的Z向为组合模具高度方向(竖直方向)，其余两方向为X、Y方向。

1)模具基准选择

考虑模具各拼块的Z向尺寸相同，以XY面为模具加工基准。

2)模具设计

根据模具的基准为XY方向，模具Z向尺寸设计为模具名义尺寸，模具XY方向尺寸设计为模具名义尺寸×0.95。

模具间采用销定定位方式。

3)程序编制

以模具基准面为底面，将模型投影到工作面上，加工选择10％打印密度、选择中速打印，同时将三个模型转成一份加工程序。

4)模具加工

将程序导入专用设备(3D打印机)，预热、送丝，打印。

Claims (4)

1.一种卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法，其特征在于：采用3D打印——熔融堆积成型工艺技术制备硬质塑料材质的接头软模浇注模具的制备方法，采用高温喷头将塑料线材熔化，通过接头软模浇注模具的三维模型控制喷头的移动轨迹，逐层将塑料熔丝打印在平台上。

2.根据权利要求1所述的一种卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法，其特征在于，所述塑料线材，为PLA(Polylactic acid)，是一种生物降解塑料聚乳酸，玻璃转化温度为56.7～57.9℃，熔点140～152℃，密度1.24kg/L。

3.根据权利要求1所述的一种卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法，其特征在于，所述软模浇注模具设计方法，采用组合式模具，在模具加工过程中选择各拼块共面的底平面作为加工基准面。

4.根据权利要求1所述的一种卫星桁架碳纤维多通接头软模浇注用硬质塑料模具的制备方法，其特征在于，所述软模浇注模具制造方法，其在设计过程中根据模具膨胀系数，提前进行模具补偿设计，设计模具收缩量为5.3％。