CN115519805A - 蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，包括如下步骤：S1、设计制作成型阳模；S2、在成型阳模上采用预浸料铺放内蒙皮，并延伸到两侧端框处进行第一次固化；S3、用砂纸打磨粗糙备用；S4、将蜂窝芯材铺在粗糙内蒙皮上并用发泡胶填充在接缝处以及蜂格后，对蜂窝芯材变厚区域进行磨削；S5、将预浸带裁剪，将预浸带铺放后，依次铺放隔离膜与柔性硅橡胶均压板，将其置于热压罐中进行第二次固化；S6、在预浸带上铺放外蒙皮并延伸到两侧端面的端框处并将其放置在热压罐中进行第三次固化。本发明减少固化次数，一体化成型减少连接件，进一步减轻整体结构的重量，降低制作成本、缩短成型工期。

Description

蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法

技术领域

本发明涉及复合材料及工艺技术领域，特别涉及一种蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法。

背景技术

高强度碳纤维/氰酸酯树脂复合材料具有强度高、密度低等优势，在航天领域已经得到广泛的应用。同时，对于复合材料结构减轻重量的要求也在不断提高。复合材料蒙皮铝蜂窝夹层结构具有突出的高比强度、高比刚度及高抗弯刚度等性能优点。含柱段、锥段的变截面回转体蜂窝夹层结构，作为常用的航天飞行器整流罩结构形式，增加了有效载荷，提高了结构效率，减轻了结构重量。现有的蜂窝夹层整流罩结构制备方法，通常先成型两个半罩，再组装成一个整罩。蜂窝夹层半罩结构，首先采用内、外蒙皮内单独成型，然后采用胶膜对蒙皮、铝蜂窝夹芯进行组装粘接，最后在热压罐内固化成型。

现有的蜂窝夹层整流罩结构制作工艺，所需成型模具数量多、固化次数多，且半罩装配工艺难度较大，导致制备成本较高、工期较长。另外，采用两半罩单独成型后装配的工艺，需使用金属连接件、标准件及胶粘剂，不可避免的增加了结构重量。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，能够仅用一套成型阳模分三次固化，一体成型得到蜂窝夹层结构整流罩，因一体化成型减少连接件，进一步减轻整体结构的重量，降低制作成本、缩短成型工期。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的一种蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，包括如下步骤：

S1、设计制作成型阳模；

S2、在成型阳模采用预浸料铺放内蒙皮并延伸到成型阳模两侧端面的端框处，采用厚度渐变方式进行铺放后将其放置在热压罐中进行第一次固化；

S3、用砂纸将第一次固化后的内蒙皮的外表面上的树脂层打磨粗糙形成粗糙内蒙皮；

S4、在粗糙内蒙皮的外表面均匀的涂刷一层底胶后，粘贴一层胶膜并将粗糙内蒙皮分区域，蜂窝芯材对应粗糙内蒙皮的区域裁剪后，将蜂窝芯材铺放在内蒙皮上，并用发泡胶填充在接缝处以及附近蜂格中，装贴完成后对蜂窝芯材变厚区域处进行磨削；

S5、在磨削后的蜂窝芯材的外表面涂刷一层底胶，将预浸带裁剪，粘贴一层胶膜，将裁剪后的预浸带缠绕在胶膜上，将其置于热压罐中进行第二次固化；

S6、在预浸带上铺放外蒙皮并延伸到端框处，采用厚度渐变进行铺放后将其放置在热压罐中进行第三次固化，最后得到一体成型蜂窝夹层结构回转体整流罩。

优选地，蜂窝芯材的规格为有孔铝蜂窝。

优选地，选用高强度碳纤维/氰酸酯树脂预浸料。

优选地，预浸带选用材料为碳布/氰酸酯树脂预浸带。

优选地，底胶选用J47-B底胶，胶膜选用J47-C的胶膜，发泡胶选用J47-D发泡胶。

优选地，预浸带裁剪后的宽度为250～350毫米。

优选地，柔性硅橡胶均压板的厚度范围在3～5毫米。

优选地，固化参数设置为：温度为130±5℃/h，压力为0.2～0.3Mpa。

优选地，预浸带采用两层方向相反螺旋缠绕铺放。

优选地，在预浸带裁剪，粘贴一层胶膜后，依次铺放隔离膜与柔性均压板。

本发明能够取得如下技术效果：仅用一套成型阳模分三次固化，一体成型得到蜂窝夹层结构整流罩，因减少固化次数、一体化成型减少连接件，进一步减轻整体结构的重量，降低制作成本、缩短成型工期。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法的流程图。

图2是根据本发明实施例提供的成型阳模的结构示意图。

图3是根据本发明实施例提供的内蒙皮的铺放示意图。

图4是根据本发明实施例提供的蜂窝的铺放示意图。

图5是根据本发明实施例提供的预浸带的缠绕铺放示意图。

图6是根据本发明实施例提供的外蒙皮的铺放示意图。

图7是根据本发明实施例提供的回转体整流罩的结构示意图。

图8是根据本发明实施例提供的回传统整流罩的剖面结构示意图。

其中的附图标记包括：成型阳模1、模具分瓣11、端框12、中心轴13、内蒙皮2、蜂窝芯材3、预浸带4、外蒙皮5、蜂窝夹层结构整流罩6。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

图1示出了本发明实施例提供的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法的流程。

如图1所示，本发明实施例提供的一种蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，包括以下步骤：

步骤S1、同时准备成型阳模1、蜂窝芯材3、预浸料和胶膜。

图2示出了本发明实施例提供的成型阳模的结构。

如图2所示，其中：设计并且制备由模具分瓣11、端框12、中心轴13组成的回转体整流罩成型阳模1，并且该模具由钢材机加工、装配组成；准备规格为5*0.03*25.7毫米的蜂窝芯材3；准备预浸料并裁剪预浸带，准备底胶、胶膜和发泡胶。

步骤S2、采用预浸料在成型阳模1上铺放内蒙皮2并将内蒙皮2延伸到两侧端面的端框12；在铺放一半时，制作低温真空袋并在室温状态下预压实15分钟，再铺放另一半铺层，当铺放完成后，对成型阳模1制作高温真空袋并将其放置在热压罐中，设置固化参数为：温度为130±5℃/5h，压力为0.2Mpa，成型后得到内蒙皮2。

图3示出了本发明实施例提供的内蒙皮的铺放。

如图3所示，其中，内蒙皮2在侧壁处的厚度为2毫米，铺层表示为：[0/+45/90/-45/0]_2S，内蒙皮2在两侧端面的端框12处的厚度为6毫米，铺层表示为：[0/+45/90/-45/0]_6S；

步骤S3、用砂纸对固化后的内蒙皮2的外表面上的树脂层打磨粗糙，便于胶接新表面，在打磨结束后用清洗剂将粗糙内蒙皮2的外表面清洗干净，晾干备用。

步骤S4、在粗糙内蒙皮2的外表面均匀的涂刷一层底胶后，粘贴一层胶膜并将粗糙内蒙皮2分区域，蜂窝芯材3对应粗糙内蒙皮的区域裁剪后，在粗糙内蒙皮2的外表面涂刷一层底胶，将蜂窝芯材3铺放在底胶上，并用发泡胶填充在接缝处以及附近蜂格中，装贴完成后对蜂窝芯材3加厚处进行磨削。

图4示出了本发明实施例提供的蜂窝的铺放。

在粗糙内蒙皮2的外表面均匀的涂刷一层J47-B底胶，在室温下晾置15分钟后，粘贴一层J47-C胶膜，将内蒙皮2沿轴向分为3段，沿周向分为4段，共为12块区域后，按照12块区域对应裁剪蜂窝芯材3，并对将要贴合的粗糙内蒙皮2的外表面涂刷一层J47-B底胶，在室温下晾置15分钟后，将蜂窝芯材3铺放在粗糙内蒙皮2的外表上并用J47-D发泡胶填充在蜂窝芯材3接缝处以及接缝处附近的蜂格中。因为12块区域的曲率较小，使得蜂窝芯材3仅需要较小的变形便可以与内蒙皮2的外表面上的J47-C胶膜相贴合。初步计算内蒙皮2与外蒙皮5的渐变总厚度增加8毫米，所以为保持蜂窝夹层结构的总厚度仍为25.7毫米，需要用角磨机对蜂窝芯材3的加厚处进行磨削，磨削至17.7毫米以便于保持总厚度。

步骤S5、在磨削后的蜂窝芯材3的外表面涂刷一层底胶，将预浸带裁剪，粘贴一层胶膜，将预浸带4在胶膜上缠绕，将其置于热压罐中进行第二次固化。

图5示出了本发明实施例提供的预浸带的缠绕铺放示意图。

如图5所示，其中，在蜂窝芯材3的外表面涂刷一层J47-B底胶，在室温下晾置15分钟，将预浸带4裁剪成幅宽300毫米的窄带，对其涂刷J47-B底胶，在室温下晾置15分钟，粘贴一层J47-C胶膜，将预浸带4采用从上到下的螺旋缠绕的方式铺放，第一层逆时针铺放，第二层顺时针铺放，共铺放两层并且两层预浸带铺放角度对称(碳布预浸带共铺放两层，一层顺时针一层逆时针不分先后顺序，但是该两层缠绕铺放的方向需要相反，因为是回转体结构，如果两层都按照同一个方向缠绕，产品固化成型后可能会有变形的微小趋势)。在缠绕过程中需要对预浸带4施加一定张力，其目的是为：首先，能够将蜂窝芯材3与内蒙皮2紧密贴合，使得固化后的蜂窝芯材3定型效果优良；其次，在热压罐的固化压力下，有效减少预浸带4凹陷到蜂窝芯材3的蜂格的深度，使预浸带4形成一定强度的包裹，又避免固化后碳布表面出现凹坑。当预浸带4铺放完成后，在其上层铺放一层高温无孔隔离膜后再铺放一层厚度为3毫米的柔性硅橡胶均压板后，在制作高温真空袋，放置热压罐中，设置固化参数为：温度130±5℃/5h，压力0.2Mpa，在预浸带4上铺放的柔性硅橡胶均压板目的是为了能够更进一步的减小碳布在热压罐的压力下凹陷到蜂窝芯材3的蜂格中的深度，使固化后的预浸带4表面平整光滑，利于后续外蒙皮5的铺放。

步骤S6、采用预浸料在预浸带4上铺放外蒙皮5并延伸到两侧端面的端框12处，采用厚度渐变进行铺放后将其放置在热压罐中进行第三次固化，最后得到一体成型蜂窝夹层结构回转体整流罩6。

图6示出了本发明实施例提供的外蒙皮的铺放。

如图6所示，在预浸带4上铺放外蒙皮5，并延伸到端框12上，其中，外蒙皮5在侧壁处的厚度为2毫米，铺层表示为：[0/+45/90/-45/0]_2S，外蒙皮5在端框12处的厚度为6毫米，铺层表示为：[0/+45/90/-45/0]_6S。

图7示出了本发明实施例提供的回转体整流罩的结构。

如图7所示，外蒙皮5的厚度从侧壁过度到端框12，采用厚度渐变进行铺放，在铺放一半时，制作为进行低温真空袋并在室温状态下预压实15分钟，再铺放另一半铺层，当铺放完成后，制作高温真空袋并将其放置在热压罐中，设置固化参数为：温度为130±5℃/5h，压力为0.2Mpa，最终经过三次固化得到一体成型蜂窝夹层结构回转体整流罩6。

图8示出了本发明实施例提供的回转体整流罩的剖面结构。

如图8所示，蜂窝夹层结构回转体整流罩6的由内到外依次为内蒙皮2、蜂窝芯材3、预浸带4和外蒙皮5。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、设计制作成型阳模(1)；

S2、在所述成型阳模(1)采用预浸料铺放内蒙皮(2)并延伸到所述成型阳模(1)两侧端面的端框(12)处，采用厚度渐变方式进行铺放后将其放置在热压罐中进行第一次固化；

S3、用砂纸将第一次固化后的所述内蒙皮(2)的外表面上的树脂层打磨粗糙形成粗糙内蒙皮(2)；

S4、在所述粗糙内蒙皮(2)的外表面均匀的涂刷一层底胶后，粘贴一层胶膜并将所述粗糙内蒙皮(2)分区域，所述蜂窝芯材(3)对应所述粗糙内蒙皮(2)的区域裁剪后，将所述蜂窝芯材(3)铺放在所述内蒙皮(2)上，并用发泡胶填充在接缝处以及附近蜂格中，装贴完成后对所述蜂窝芯材(3)变厚区域处进行磨削；

S5、在磨削后的所述蜂窝芯材(3)的外表面涂刷一层所述底胶，将所述预浸带(4)裁剪，粘贴一层所述胶膜，将所述裁剪后的预浸带(4)缠绕在所述胶膜上，将其置于所述热压罐中进行第二次固化；

S6、在所述预浸带(4)上铺放外蒙皮(5)并延伸到所述端框(12)处，采用厚度渐变进行铺放后将其放置在热压罐中进行第三次固化，最后得到一体成型蜂窝夹层结构回转体整流罩(6)。

2.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，所述蜂窝芯材(3)的规格为有孔铝蜂窝。

3.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，选用高强度碳纤维/氰酸酯树脂预浸料。

4.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，所述预浸带选用材料为碳布/氰酸酯树脂预浸带。

5.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，所述底胶选用J47-B底胶，所述胶膜选用J47-C的胶膜，所述发泡胶选用J47-D发泡胶。

6.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，所述预浸带(4)裁剪后的宽度为250～350毫米。

7.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，所述柔性硅橡胶均压板的厚度范围在3～5毫米。

8.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，所述固化参数设置为：温度为130±5℃/5h，压力为0.2～0.3Mpa。

9.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，所述预浸带(4)采用两层方向相反螺旋缠绕的方式铺放。

10.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构回转体整流罩一体成型方法，其特征在于，在所述预浸带(4)裁剪，粘贴一层所述胶膜后，依次铺放隔离膜与柔性均压板。

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