CN108000901B - 一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法：采用自下而上依次为固化平台、透气垫板、第一透气脱模布、第一有孔隔离薄膜、第二透气脱模布、吸胶材料、第三透气脱模布、透气围条和产品、第四透气脱模布、吸胶材料、第五透气脱模布、第二有孔隔离薄膜、第六透气脱模布、透气压板、透气材料、真空袋的层叠系统，边缘采用透气材料及密封胶条密封真空袋，实现产品上、下、四周均透气的工艺系统而制得天线安装板。本发明制得的天线安装板具有热变形小、平面度优、壁厚均匀的特点。

Description

一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体是一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法。

背景技术

减重是卫星设计永恒的主题，采用复合材料的核心目标之一就是要减轻卫星的结构重量，同时，卫星在轨状态“昼夜”温差变化极大，大部分结构件会发生热胀冷缩现象。为了保证卫星结构件在较大的温差变化情况下具有较好的结构稳定性，必须对复合材料结构件进行优化铺层设计，对复合材料的热膨胀系数进行精确的控制，对安装面的精度保证工艺进行不断优化。尤其是卫星中安装天线的结构件，更需要具有热变形小、平面度优、壁厚均匀的特点。

目前，为实现卫星减重目的，具有优良机加工特性的金属材料已经淘汰使用，然而采用典型热压罐或者压机固化的工艺所制得的复合材料天线安装板容易出现其厚度方向及长度方向材料状态不一致现象，从而导致产品自身固化后平面度差，高低温处理后尺寸不稳定，以及热变形大的特点，无法满足天线安装的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服常规复合材料天线安装板的缺陷而提供一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法，实现热变形小、平面度优、壁厚均匀的特点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法，包括如下步骤：

S1、将固化平台、透气垫板、第一透气脱模布、第一有孔隔离薄膜、第二透气脱模布、第一吸胶材料、第三透气脱模布自下而上依次铺设形成第一层叠系统后，在第一层叠系统边缘铺设透气围条；

S2、通过数控裁布机完成待加工安装板的预浸料的裁剪，并按准各向同性、对称、均衡的铺层方式自下而上将其铺设于第三透气脱模布上；

S3、将第四透气脱模布、第二吸胶材料、第五透气脱模布、第二有孔隔离薄膜、第六透气脱模布、透气压板、透气材料、真空袋自下而上依次铺设形成第二层叠系统后，将真空袋及第二层叠系统的边缘采用透气材料和密封胶条密封形成真空系统；

S4、将完成透气围条铺设的第一层叠系统以及完成密封加工的第二层叠系统采用热压罐固化的方法固化成型，固化采用阶梯式升温、保温和加压的方法，在40℃-45℃保温1-1.5h，保持真空表压-0.07±0.01MPa；在85℃-90℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa；在115℃-125℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa，加压0.5Mpa；在145℃-150℃保温1-1.5h，保压0.5Mpa；在175℃-180℃保温3-5h，整个过程中升温和降温的速率为1±0.2℃/min。

优选地，所述的透气垫板、第一透气脱模布、第一有孔隔离薄膜、第二透气脱模布、第一吸胶材料、第三透气脱模布自下而上组合形成下透气系统；所述的第四透气脱模布、第二吸胶材料、第五透气脱模布、第二有孔隔离薄膜、第六透气脱模布、透气压板、透气材料自下而上组合形成上透气系统；所述的透气围条、第一透气脱模布、边缘采用透气材料、第六透气脱模布和透气材料形成边缘透气系统，所述边缘采用透气材料覆盖到第一透气脱模布之上，所述第六透气脱模布覆盖到边缘采用透气材料边缘，且透气材料覆盖到第六透气脱模布边缘。

优选地，所述的透气垫板和透气压板所采用的材料的刚性远大于复合材料安装板坯料。

优选地，所述的透气垫板和透气压板所采用的材料的膨胀系数大于复合材料安装板坯料的材料的膨胀系数，且透气垫板和透气压板采用相同的材料。

优选地，所述透气垫板近待加工安装板面上均布透气孔和透气槽，透气孔采用小直径圆形透气孔，透气槽采用井字形透气槽，透气槽的宽度远大于透气槽的深度。

优选地，所述透气压板近待加工安装板面均布透气孔，透气孔采用小直径圆形透气孔，并设计与透气孔同轴的较大直径溢胶孔。

优选地，所述待加工安装板的预浸料铺层的角度偏差控制在±0.5％以内。

优选地，所述的透气围条上下两面均设有透气槽，透气槽的宽度远大于透气槽的深度。

优选地，所述步骤S4采用热压罐方式抽真空及加热加压固化方法制得卫星复合材料天线安装板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、透气性好：本发明采用产品上面、下面、周边均透气的工艺系统，使复合材料自身以及固化过程中所形成的挥发分可以通过透气系统均匀排出。

2、出胶均匀：本发明采用产品透气垫板、透气压板、透气围条均可出胶，且通过上下面对称的出胶系统设计设计，保证复合材料产品从上表面和下表面具有一致的出胶量。

3、透气垫板、透气压板、透气围条可反复使用：本发明采用得透气垫板、透气压板、透气围条有良好的刚性及容易清理的结构设计，保证其结构件可以反复使用，节约成本；

4、制品平面度优：本发明采用数控裁布机制备预浸料铺层，角度偏差控制在±0.5％以内，采用准各向同性且均衡、对称的铺层设计，透气垫板和透气钢板的刚性佳可使热压罐固化压力均匀分布到产品上，再者上面、下面、周边优异的透气和出胶系统，保证了制品平面度的特点。

5、制品壁厚均匀：本发明固化时确保制品上面、下面、周边出胶均匀，以及结合透气垫板、透气压板的良好刚性，使得制品壁厚均匀。

6、制品热变形小：本发明提高了铺层角度的准确性，提高了制品厚度的均匀性，结合准各向同性且均衡、对称的铺层设计，使得制品热变形小。

附图说明

图1为本发明实施例层叠系统示意图。

图2为本发明实施例透气垫板示意图。

图3为图2的剖面图。

图4为本发明实施例透气围条示意图。

图5为图4的剖面图。

图6为本发明实施例透气压板示意图。

图7为图6的剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。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1

一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法，包括如下步骤：

S1、将固化平台1、透气垫板2、第一透气脱模布3、第一有孔隔离薄膜4、第二透气脱模布5、第一吸胶材料6、第三透气脱模布7自下而上依次铺设形成第一层叠系统后，在第一层叠系统边缘铺设透气围条8；

S2、通过数控裁布机完成待加工安装板9的预浸料的裁剪，并按准各向同性、对称、均衡的铺层方式自下而上将其铺设于第三透气脱模布7上；

S3、将第四透气脱模布10、第二吸胶材料11、第五透气脱模布12、第二有孔隔离薄膜13、第六透气脱模布14、透气压板15、透气材料16、真空袋17自下而上依次铺设形成第二层叠系统后，将真空袋17及第二层叠系统的边缘采用透气材料18和密封胶条19密封形成真空系统；

S4、将完成透气围条铺设的第一层叠系统以及完成密封加工的第二层叠系统采用热压罐固化的方法固化成型，固化采用阶梯式升温、保温和加压的方法，在40℃-45℃保温1-1.5h，保持真空表压-0.07±0.01MPa；在85℃-90℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa；在115℃-125℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa，加压0.5Mpa；在145℃-150℃保温1-1.5h，保压0.5Mpa；在175℃-180℃保温3-5h，整个过程中升温和降温的速率为1±0.2℃/min。

上述的透气垫板2、第一透气脱模布3、第一有孔隔离薄膜4、第二透气脱模布5、第一吸胶材料6、第三透气脱模布7自下而上组合形成下透气系统；上述的述的第四透气脱模布10、第二吸胶材料11、第五透气脱模布12、第二有孔隔离薄膜13、第六透气脱模布14、透气压板15、透气材料16自下而上组合形成上透气系统；上述的透气围条8、第一透气脱模布3、边缘采用透气材料18、第六透气脱模布14和透气材料16形成边缘透气系统，其边缘采用透气材料18覆盖到第一透气脱模布3之上，其第六透气脱模布14覆盖到边缘采用透气材料18边缘，且透气材料16覆盖到第六透气脱模布14边缘。

所述透气垫板2和透气压板15所采用的材料为45#钢；

如图2-图3所示，所述的透气垫板2长1040mm×宽840mm×厚10mm，近待加工安装板9面上均布50mm×50mm透气孔和透气槽，透气孔采用φ1.5mm圆形透气孔，透气槽采用宽15mm深0.3mm的井字形透气槽；

如图4-图5所示，所述的透气围条8拼装厚的外形长1040mm×宽840mm×厚3.9mm，围条截面宽度20mm，均布宽15mm深0.3mm的双面透气槽，透气槽材料为45#钢；

如图6-图7所示，所述的透气压板15厚10mm，近待加工安装板9面上均布50mm×50mm透气孔和透气槽，透气孔采用φ1.5mm圆形透气孔，与透气孔同轴心的溢胶孔直径为10mm，深度5mm；

所述的待加工安装板9的预浸料通过数控裁布机的自动裁剪，预浸料尺寸为998mm×798mm在第三透气脱模布7上按准各向同性、对称、均衡铺层方式铺设待加工安装板9。

实施例2

本实施例涉及一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法，技术方案作为实施例1的优选例，改进之处仅在于：所述透气垫板和透气压板的透气间距优化为25×25mm；透气槽的宽度优化为8mm宽。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将固化平台(1)、透气垫板(2)、第一透气脱模布(3)、第一有孔隔离薄膜(4)、第二透气脱模布(5)、第一吸胶材料(6)、第三透气脱模布(7)自下而上依次铺设形成第一层叠系统后，在第一层叠系统边缘铺设透气围条(8)；

S2、通过数控裁布机完成待加工安装板(9)的预浸料的裁剪，并按准各向同性、对称、均衡的铺层方式自下而上将其铺设于第三透气脱模布(7)上；

S3、将第四透气脱模布(10)、第二吸胶材料(11)、第五透气脱模布(12)、第二有孔隔离薄膜(13)、第六透气脱模布(14)、透气压板(15)、透气材料(16)、真空袋(17)自下而上依次铺设形成第二层叠系统后，将真空袋(17)及第二层叠系统的边缘采用透气材料(18)和密封胶条(19)密封形成真空系统；

S4、将完成透气围条铺设的第一层叠系统以及完成密封加工的第二层叠系统采用热压罐固化的方法固化成型，固化采用阶梯式升温、保温和加压的方法，在40℃-45℃保温1-1.5h，保持真空表压-0.07±0.01MPa；在85℃-90℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa；在115℃-125℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa，加压0.5MP a；在145℃-150℃保温1-1.5h，保压0.5MP a；在175℃-180℃保温3-5h，整个过程中升温和降温的速率为1±0.2℃/min。

2.如权利要求1所述的一种适用于卫星复合材料天线安装板的成型方法，其特征在于，所述的透气垫板(2)、第一透气脱模布(3)、第一有孔隔离薄膜(4)、第二透气脱模布(5)、第一吸胶材料(6)、第三透气脱模布(7)自下而上组合形成下透气系统；所述的第四透气脱模布(10)、第二吸胶材料(11)、第五透气脱模布(12)、第二有孔隔离薄膜(13)、第六透气脱模布(14)、透气压板(15)、透气材料(16)自下而上组合形成上透气系统；所述的透气围条(8)、第一透气脱模布(3)、边缘采用透气材料(18)、第六透气脱模布(14)和透气材料(16)形成边缘透气系统，所述边缘采用透气材料(18)覆盖到第一透气脱模布(3)之上，所述第六透气脱模布(14)覆盖到边缘采用透气材料(18)边缘，且透气材料(16)覆盖到第六透气脱模布(14)边缘。

3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述的透气垫板(2)和透气压板(15)所采用的材料的刚性远大于复合材料安装板坯料。

4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述的透气垫板(2)和透气压板(15)所采用的材料的膨胀系数大于复合材料安装板坯料的材料的膨胀系数，且透气垫板(2)和透气压板(15)采用相同的材料。

5.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述透气垫板(2)近待加工安装板(9)面上均布透气孔和透气槽，透气孔采用小直径圆形透气孔，透气槽采用井字形透气槽，透气槽的宽度远大于透气槽的深度。

6.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述透气压板(15)近待加工安装板(9)面均布透气孔，透气孔采用小直径圆形透气孔，并设计与透气孔同轴的较大直径溢胶孔。

7.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述待加工安装板(9)的预浸料铺层的角度偏差控制在±0.5％以内。

8.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述的透气围条(8)上下两面均设有透气槽，透气槽的宽度远大于透气槽的深度。

9.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述步骤S4采用热压罐方式抽真空及加热加压固化方法制得卫星复合材料天线安装板。

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