CN113665037A - 航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装、弹匣及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装、弹匣及其成型方法，所述成型工装包括固定底座、多个方管成型模芯以及多个连接块成型模芯；各方管成型模芯可拆卸地连接在固定底座上，相邻的两个方管成型模芯的外部覆盖层相互连接；各连接块成型模芯可拆卸地连接在固定底座上，各连接块成型模芯的外部覆盖层与相邻的方管成型模芯的外部覆盖层相互连接；方管成型模芯以及连接块成型模芯围合形成的轮廓铺贴有一层用以形成弹匣外壳的碳纤维预浸料。本发明中，所述成型工装采用分体式结构，能够将方管成型模芯和连接块成型模芯取下分别进行材料铺贴与材料预成型处理后再安装于固定底座上，保证了材料铺贴的效果，进而能够提高弹匣的整体成型质量。

Description

航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装、弹匣及其成型方法

技术领域

本发明涉及弹匣技术领域，尤其涉及一种航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装、一种航空用碳纤维复合材料弹匣及一种航空用碳纤维复合材料弹匣的成型方法。

背景技术

弹匣是重要的航空零部件，是机载干扰弹的装载体，具有结构复杂的特点。传统技术中，弹匣通常用高强铝合金和钛合金等金属制成，具有质量大、成本高、可设计性受到加工工艺的限制、耐腐蚀性差且力学性能差等缺点，并且金属材质弹匣的成型方法具有生产工序复杂的缺点。因此，人们开始采用复合材料制备弹匣以克服传统技术的缺点。

但是，现有的复合材料弹匣成型工装为整体结构，在整体结构的成型工装上直接铺贴材料具有不便于操作的缺点，进而会降低弹匣的成型质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够提高弹匣成型质量的航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装、一种成型质量好的航空用碳纤维复合材料弹匣以及一种能够提高弹匣成型质量的碳纤维复合材料弹匣的成型方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，包括固定底座；所述固定底座上可拆卸地连接有多个外表面覆盖有预成型的碳纤维预浸料和胶膜的方管成型模芯以及四个外表面覆盖有预成型的碳纤维预浸料和胶膜的连接块成型模芯，多个所述方管成型模芯和四个所述连接块成型模芯在所述固定底座上排列形成方形结构并且所述方形结构上用于铺贴碳纤维预浸料以形成弹匣外壳。

进一步地，所述成型工装包括插接板，所述插接板上形成有多个插孔；所述固定底座上开设有安装槽，所述插接板安装于所述安装槽内；所述方管成型模芯和所述连接块成型模芯均插接于所述插接板的插孔内。

进一步地，所述成型工装包括加压插接板，所述加压插接板上形成有多个插孔；所述方管成型模芯远离所述固定底座的一端和所述连接块成型模芯远离所述固定底座的一端均固定安装于所述加压插接板的插孔内。

进一步地，所述成型工装包括弹匣外壳成型模，所述弹匣外壳成型模包括四块成型板；四块所述成型板均滑动设置于所述固定底座上并能够用于挤压所述方形结构以使所述方形结构上铺贴的碳纤维预浸料与预成型的碳纤维预浸料通过胶膜结合。

进一步地，所述成型板朝向外部空间的一面为斜面，所述成型工装包括加压罩体；所述加压罩体与所述固定底座连接并且还能够用于对所述成型板的斜面以及所述加压插接板施压。

进一步地，所述成型工装包括方管预成型模组；所述方管预成型模组包括第一下模座和第一上模盖；所述第一下模座和所述第一上模盖之间形成有能够容置多个外表面铺贴有碳纤维预浸料的所述方管成型模芯的方形槽；所述第一下模座与所述第一上模盖连接并且能够挤压所述方管成型模芯外表面的碳纤维预浸料。

进一步地，所述成型工装包括连接块预成型模组；所述连接块预成型模组包括第二下模座和第二上模盖；所述第二下模座和所述第二上模盖之间形成有能够容置多个外表面覆盖有碳纤维预浸料的所述连接块成型模芯的成型槽；所述第二下模座与所述第二上模盖连接并且能够挤压所述连接块成型模芯外表面的碳纤维预浸料。

进一步地，所述连接块成型模芯包括三根依次插接的第一杆件、第二杆件和第三杆件；所述第一杆件的横截面积和所述第三杆件的横截面积均小于所述第二杆件的横截面积。

一种航空用碳纤维复合材料弹匣，应用如上述中所述的成型工装制备而成；所述连接块成型模芯包括三根依次插接的第一杆件、第二杆件和第三杆件；所述弹匣包括弹匣外壳和四个连接块，四个所述连接块对应连接于所述弹匣外壳内侧的四角；所述弹匣外壳的侧壁开设有用于取出所述第二杆件的拔模槽；所述连接块的一端开设有用于取出所述第一杆件的第一拔模孔，另一端开设有用于取出所述第三杆件的第二拔模孔。

一种航空用碳纤维复合材料弹匣的成型方法，应用于如上述中所述的成型工装；包括如下步骤：

S1：将所述方管成型模芯和所述连接块成型模芯从所述固定底座上取下，在二者的外表面铺贴碳纤维预浸料并进行预成型处理，再铺贴胶膜；

S2：将所述方管成型模芯和所述连接块成型模芯安装于所述固定底座上，并将所述方管成型模芯和所述连接块成型模芯排列以形成方形结构；

S3：在所述方形结构的除顶部和底部外的轮廓上铺贴碳纤维预浸料；

S4：将所述成型工装放置于热压机固化平台，对所述方管成型模芯和所述连接块成型模芯进行加热加压，模压固化成型。

与现有技术相比，本发明的优点在于：所述成型工装采用分体式结构，能够将所述方管成型模芯和所述连接块成型模芯取下，分别进行材料铺贴与材料预成型处理后再安装于所述固定底座上以组成所述方形结构，再在所述方形结构上铺贴碳纤维预浸料以形成弹匣外壳，保证了材料铺贴的效果，进而能够提高弹匣的整体成型质量。

附图说明

图1是航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装的爆炸图；

图2是航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装中方管预成型模组的结构示意图；

图3是航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装中连接块预成型模组的结构示意图；

图4是航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装中连接块成型模芯的结构示意图；

图5是航空用碳纤维复合材料弹匣的结构示意图；

图6是航空用碳纤维复合材料弹匣成型方法的流程图。

图中各标号表示：1、固定底座；2、方管成型模芯；3、连接块成型模芯；301、第一杆件；302、第二杆件；303、第三杆件；4、插接板；5、加压插接板；6、弹匣外壳成型模；601、成型板；7、加压罩体；8、方管预成型模组；801、第一下模座；802、第一上模盖；9、连接块预成型模组；901、第二下模座；902、第二上模盖；10、弹匣外壳；11、连接块；12、方管；13、金属预埋件。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装实施例

请参考图1-图4，该航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装包括固定底座1；所述固定底座1上可拆卸地连接有多个外表面覆盖有预成型的碳纤维预浸料和胶膜的方管成型模芯2以及四个外表面覆盖有预成型的碳纤维预浸料和胶膜的连接块成型模芯3，多个所述方管成型模芯2和四个所述连接块成型模芯3在所述固定底座1上排列形成方形结构并且所述方形结构上用于铺贴碳纤维预浸料以形成弹匣外壳。其中，所述胶膜包括环氧树脂或双马树脂，并且所述胶膜的厚度为0.1-0.2mm。所述碳纤维预浸料包括中温固化碳纤维预浸料或高温固化碳纤维预浸料。所述成型工装采用分体式结构，能够将所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3取下，分别进行材料铺贴与材料预成型处理后再安装于所述固定底座1上以组成所述方形结构，再在所述方形结构上铺贴碳纤维预浸料以形成弹匣外壳，保证了材料铺贴的效果，进而能够提高弹匣的整体成型质量。此外，将所述成型工装各部件分离后各自铺贴，采用模块化作业，降低了铺贴难度，有助于提高工作效率，便于实现弹匣的快速批量化生产。

具体地，所述成型工装包括插接板4，所述插接板4上形成有多个插孔；所述固定底座1上开设有安装槽，所述插接板4安装于所述安装槽内；所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3均插接于所述插接板4的插孔内。所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3通过所述插接板4与所述固定底座1连接，具有拆装方便的优点。进一步地，所述安装槽内设有防错定位组件，以便于所述插接板4的定位安装，并且所述安装槽内开设有排气槽和半圆形的溢胶槽，排出多余的气体和树脂有助于提高成型质量。

具体地，所述成型工装包括加压插接板5，所述加压插接板5上形成有多个插孔；所述方管成型模芯2远离所述固定底座1的一端和所述连接块成型模芯3远离所述固定底座1的一端均固定安装于所述加压插接板5的插孔内，通过所述加压插接板5便于向所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3均匀加压，有助于提高成型质量。所述成型工装包括弹匣外壳成型模6，所述弹匣外壳成型模6包括四块成型板601；四块所述成型板601均滑动设置于所述固定底座1上并能够用于挤压所述方形结构以使所述方形结构上铺贴的碳纤维预浸料与预成型的碳纤维预浸料通过胶膜结合。通过滑动设置的所述成型板601便于向所述方形结构上铺贴的碳纤维预浸料、预成型的碳纤维预浸料和胶膜均匀施加5-10MPa的压力，有助于提高成型质量。进一步地，所述成型板601朝向外部空间的一面为斜面，所述成型工装包括加压罩体7；所述加压罩体7与所述固定底座1连接并且还能够用于对所述成型板601的斜面以及所述加压插接板5施压。进一步地，所述方管成型模芯2远离所述固定底座1的一端和所述连接块成型模芯3远离所述固定底座1的一端均形成螺纹孔，所述加压插接板5通过螺栓与所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3的螺纹孔连接。

具体地，所述成型工装包括方管预成型模组8；所述方管预成型模组8包括第一下模座801和第一上模盖802；所述第一下模座801和所述第一上模盖802之间形成有能够容置多个外表面铺贴有碳纤维预浸料的所述方管成型模芯2的方形槽；所述第一下模座801与所述第一上模盖802连接并且能够挤压所述方管成型模芯2外表面的碳纤维预浸料。所述成型工装包括连接块预成型模组9；所述连接块预成型模组9包括第二下模座901和第二上模盖902；所述第二下模座901和所述第二上模盖902之间形成有能够容置多个外表面覆盖有碳纤维预浸料的所述连接块成型模芯3的成型槽；所述第二下模座901与所述第二上模盖902连接并且能够挤压所述连接块成型模芯3外表面的碳纤维预浸料。通过所述方管预成型模组8和所述连接块预成型模组9的共同作用，能够快速得到多个方管预成型体和多个连接块预成型体，实现了模块化作用，操作简单，以便于实现弹匣的快速批量化生产。进一步地，所述连接块成型模芯3包括三根依次插接的第一杆件301、第二杆件302和第三杆件303；所述第一杆件301的横截面积和第三杆件303的横截面积均小于所述第二杆件302的横截面积，并且所述第一杆件301远离所述第二杆件302的一端与所述加压插接板5固定连接，所述第三杆件303远离所述第二杆件302的一端与所述插接板4插接。进一步地，所述方管成型模芯2的两端均形成有拔模锥度，所述第一杆件301远离所述第二杆件302的一端和所述第三杆件303远离所述第二杆件302的一端均形成有拔模锥度，其中，拔模锥度为8-20°，便于使用拔模器以实现快速拔模；并且所述第二杆件302的侧面开设有螺纹孔，弹匣外壳成型后在其侧面开设拔模槽，以便于从拔模槽内通过拔销器取出所述第二杆件302。

航空用碳纤维复合材料弹匣实施例

请参照图5，该航空用碳纤维复合材料弹匣，应用如上述中所述的成型工装制备而成；所述连接块成型模芯3包括三根依次插接的第一杆件301、第二杆件302和第三杆件303；所述弹匣包括弹匣外壳10和四个连接块11，四个所述连接块11对应连接于所述弹匣外壳10内侧的四角；所述弹匣外壳10的侧壁开设有用于取出所述第二杆件302的拔模槽，并且所述拔模槽还起到了为装置整体减重的作用；所述连接块11的一端开设有用于取出所述第一杆件301的第一拔模孔，另一端开设有用于取出所述第三杆件303的第二拔模孔。具体地，所述弹匣还包括多个方管12；多个所述方管12均设于所述弹匣外壳10内侧，多个所述方管12连接为整体并与所述弹匣外壳10和所述连接块11连接。进一步地，每个所述连接块11内均设有金属预埋件13，所述金属预埋件13上形成有内螺纹。现有技术中通常在连接块11上开设内螺纹进而与外部装置连接，但是由于连接块11为复合材料，耐磨性不高，从而导致连接不可靠，本发明中通过在所述连接块11内设置所述金属预埋件13，通过所述金属预埋件13的内螺纹与外部装置连接，提高了耐磨性、连接可靠性和可重复拆卸性。其中，所述金属预埋件13包括铝合金预埋件、钛合金预埋件或镁合金预埋件。

航空用碳纤维复合材料弹匣的成型方法实施例

请参照图6，该航空用碳纤维复合材料弹匣的成型方法，应用于如上述中所述的成型工装；包括如下步骤：

S1：将所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3从所述固定底座1上取下，在二者的外表面铺贴碳纤维预浸料并进行预成型处理，再铺贴胶膜。其中，预成型处理采用所述方管预成型模组8和所述连接块预成型模组9来实现：在所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3的外表面铺贴碳纤维预浸料并在真空环境中预压实，并且环境的真空度不低于-0.085MPa，预压实的时间不低于5min，碳纤维预浸料的铺贴在净化间中进行，并且净化间的环境温度为18-26℃，相对湿度不大于65％，照度不低于200Lux；将所述方管成型模芯2安装于所述第一下模座801和所述第一上模盖802之间，将所述连接块成型模芯3安装于所述第二下模座901和所述第二上模盖902之间，再将所述方管预成型模组8和所述连接块预成型模组9转移至压机，对所述方管预成型模组8施加时长为3-5min且大小为20-40T的压力，对所述连接块预成型模组9施加时长为3-5min且大小为10-20T的压力，模压预成型得到方管预成型体和连接块预成型体。

S2：将所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3安装于所述固定底座1上，并将所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3排列以形成方形结构。

S3：在所述方形结构的除顶部和底部外的轮廓上铺贴碳纤维预浸料。铺贴碳纤维预浸料后在真空环境中预压实，并且环境的真空度不低于-0.085MPa，预压实的时间不低于5min。

S4：将所述弹匣外壳成型模6设置于所述固定底座1上，使所述弹匣外壳成型模6将所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3包围在内；并安装所述加压插板6和所述加压罩体7。

S5：将所述成型工装放置于热压机固化平台，通过所述弹匣外壳成型模6、所述加压插板6和所述加压罩体7对所述方管成型模芯2和所述连接块成型模芯3进行加热加压，模压固化成型。其中，当碳纤维预浸料选用中温固化碳纤维预浸料时，弹匣固化参数为：缓慢加压至10T(接触压)，以1-3℃/min的速率升至75-85℃，保温保压10-30min；以1-3℃/min的速率继续升温至125-135℃，当温度达到105-115℃时，加压至140T，保温保压20-60min；以1-3℃/min的速率降温至60℃以下，再卸压。当碳纤维预浸料选用高温固化碳纤维预浸料时，弹匣固化参数为：缓慢加压至10T(接触压)，以1-3℃/min的速率升至90-100℃，保温保压10-30min；以1-3℃/min的速率继续升温至175-185℃，当温度达到115-125℃时，加压至140T，保温保压120-180min；以1-3℃/min的速率降温至80℃以下，卸压。

S6：脱模，取下成型的弹匣，并依次取出所述第一杆件301、所述第三杆件303和所述第二杆件302。

S7：修整弹匣上的毛边，并用砂纸打磨至平顺光滑。

S8：在三轴数控加工中心上加工成型的弹匣，以形成用以减重的槽或孔以及对外连接孔。

S9：在弹匣的外表面喷涂油漆。其中，油漆为复合色丙烯酸聚氨酯半光磁漆，要求喷涂2道油漆，每道涂覆厚度为20-25μm，涂层表面应均匀，无气泡、无漏喷、无明显流挂、无橘皮、无杂质、无裂纹等缺陷。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，其特征在于，包括固定底座(1)、多个覆盖有预成型的碳纤维预浸料和胶膜的方管成型模芯(2)以及多个覆盖有预成型的碳纤维预浸料和胶膜的连接块成型模芯(3)；各所述方管成型模芯(2)以多行多列的形式可拆卸地连接在固定底座(1)上、并且位于最外侧的行列交汇处设置有缺口，相邻的两个所述方管成型模芯(2)的外部覆盖层相互连接；各所述连接块成型模芯(3)设置在相应的缺口处，各所述连接块成型模芯(3)可拆卸地连接在固定底座(1)上、并且各连接块成型模芯(3)的外部覆盖层与相应缺口处相邻的方管成型模芯(2)的外部覆盖层相互连接；位于最外侧行列的所述方管成型模芯(2)以及各缺口处的连接块成型模芯(3)围合形成的除顶部和底部外的轮廓铺贴有一层用以形成弹匣外壳(10)的碳纤维预浸料。

2.根据权利要求1所述的航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，其特征在于，所述成型工装包括插接板(4)，所述插接板(4)上形成有多个插孔；所述固定底座(1)上开设有安装槽，所述插接板(4)安装于所述安装槽内；所述方管成型模芯(2)和所述连接块成型模芯(3)均可拆卸地插接于所述插接板(4)的插孔内。

3.根据权利要求1所述的航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，其特征在于，所述成型工装包括加压插接板(5)，所述加压插接板(5)上形成有多个插孔；所述方管成型模芯(2)远离所述固定底座(1)的一端和所述连接块成型模芯(3)远离所述固定底座(1)的一端均固定安装于所述加压插接板(5)的插孔内。

4.根据权利要求3所述的航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，其特征在于，所述成型工装包括弹匣外壳成型模(6)，所述弹匣外壳成型模(6)包括多个成型板(601)；多个所述成型板(601)均滑动设置于所述固定底座(1)上以挤压所述用以形成弹匣外壳(10)的碳纤维预浸料。

5.根据权利要求4所述的航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，其特征在于，所述成型板(601)朝向外部空间的一面为斜面；所述成型工装包括加压罩体(7)，所述加压罩体(7)与所述固定底座(1)连接、并且所述加压罩体(7)罩设在所述加压插接板(5)和所述弹匣外壳成型模(6)上以向所述加压插接板(5)和所述成型板(601)的斜面施压。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，其特征在于，所述成型工装包括方管预成型模组(8)；所述方管预成型模组(8)包括第一下模座(801)和第一上模盖(802)；所述第一下模座(801)和所述第一上模盖(802)之间形成有能够容置多个外表面铺贴有碳纤维预浸料的所述方管成型模芯(2)的方形槽；所述第一下模座(801)与所述第一上模盖(802)连接并且能够挤压所述方管成型模芯(2)外表面的碳纤维预浸料。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，其特征在于，所述成型工装包括连接块预成型模组(9)；所述连接块预成型模组(9)包括第二下模座(901)和第二上模盖(902)；所述第二下模座(901)和所述第二上模盖(902)之间形成有能够容置多个外表面覆盖有碳纤维预浸料的所述连接块成型模芯(3)的成型槽；所述第二下模座(901)与所述第二上模盖(902)连接并且能够挤压所述连接块成型模芯(3)外表面的碳纤维预浸料。

8.根据权利要求7所述的航空用碳纤维复合材料弹匣成型工装，其特征在于，所述连接块成型模芯(3)包括三根依次插接的第一杆件(301)、第二杆件(302)和第三杆件(303)；所述第一杆件(301)的横截面积和所述第三杆件(303)的横截面积均小于所述第二杆件(302)的横截面积。

9.一种航空用碳纤维复合材料弹匣，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的成型工装制备而成；所述连接块成型模芯(3)包括三根依次插接的第一杆件(301)、第二杆件(302)和第三杆件(303)；所述弹匣包括弹匣外壳(10)和连接块(11)，多个所述连接块(11)分别设置于所述弹匣外壳(10)内的各个角上；所述弹匣外壳(10)的侧壁开设有用于取出所述第二杆件(302)的拔模槽；所述连接块(11)的一端开设有用于取出所述第一杆件(301)的第一拔模孔，另一端开设有用于取出所述第三杆件(303)的第二拔模孔。

10.一种航空用碳纤维复合材料弹匣的成型方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8中任一项所述的成型工装；包括如下步骤：

S1：将所述方管成型模芯(2)和所述连接块成型模芯(3)从所述固定底座(1)上取下，在二者的外表面铺贴碳纤维预浸料并进行预成型处理，再铺贴胶膜；

S2：将所述方管成型模芯(2)和所述连接块成型模芯(3)安装于所述固定底座(1)上，并将所述方管成型模芯(2)和所述连接块成型模芯(3)排列以形成方形结构；

S3：在所述方形结构的除顶部和底部外的轮廓上铺贴碳纤维预浸料；

S4：将所述成型工装放置于热压机固化平台，对所述方管成型模芯(2)和所述连接块成型模芯(3)进行加热加压，模压固化成型。

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