CN205889647U - 一种基于自动铺丝成型工艺的卫星复合材料承力筒模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种卫星复合材料承力筒模具，包括：芯模，为柱段和锥段组成的回转体中空结构；轴头，与所述芯模两端法兰连接；支撑架，由型材焊接而成，所述轴头的两端安放在所述支撑架上。本实用新型提供的卫星复合材料承力筒模具，满足自动丝束铺放工艺要求，实现承力筒复合材料蒙皮的制造，缩短承力筒制造周期，减少人力成本，提高承力筒质量。

Description

一种基于自动铺丝成型工艺的卫星复合材料承力筒模具

技术领域

本实用新型涉及复合材料铺放技术领域，特别涉及一种卫星复合材料承力筒模具。

背景技术

承力筒主要由碳纤维复合材料和铝合金材料制造而成，其中碳纤维复合材料被制成蒙皮、桁条、加强环等，铝合金被制成上下端框、铝蜂窝芯等，这些零部件通过胶接、铆接、螺接等连接形式组成完整的承力筒。上述零部件中，蒙皮是必不可少的、尺寸最大的、连接其余部分的最为关键重要的零件。在传统的承力筒蒙皮制造过程中，工人将裁好的碳纤维预浸料手工铺叠到模具上成型，这种手工而非自动化的成型方式劳动强度大、生产效率低、丝束铺放的角度偏差大、丝束连续性较低，难以保证质量。

自动铺丝技术是20世纪后期发展起来的一种先进的自动化复合材料制造技术，适合制造形体复杂的复合材料大型结构件。相较传统的手工铺放成形，自动铺丝技术具有以下优点：全自动化铺放成形，精度高、一致性好；对各种复杂曲面适应性较好，利用专业软件进行路径规划；铺放效率和原材料利用率较高，在铺放过程中通过增减丝束数量，能实现局部增厚、加筋、减薄、开孔；成形制件质量好、均匀密实；利用压辊压实丝束，同时加热预浸料，使各铺层之间结合得更紧密；利用CAD、CAM等软件进行规划分析，实现复合材料成形的数字化。

自动铺丝技术典型制品如航空领域的飞机机身、S进气道、翼身融合体等，航天领域的载荷适配器、整流罩、燃料储箱、承力筒等。目前，还没有利用自动铺丝技术对承力筒复合材料蒙皮实施制造。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种卫星复合材料承力筒模具，以解决传统承力筒蒙皮制造过程中非自动化成型方式费时费力且难以保证质量的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：提供一种卫星复合材料承力筒模具，包括：芯模，为柱段和锥段组成的回转体中空结构；轴头，与所述芯模两端法兰连接；支撑架，由型材焊接而成，所述轴头的两端安放在所述支撑架上。

进一步地，所述芯模的粗糙度为0.8微米。

进一步地，所述芯模由板材弯卷成型后焊机而成。

进一步地，所述芯模柱段的锥度为1：1000。

进一步地，所述芯模内部设置有环向筋条。

进一步地，所述芯模两端各设置有0.1mm的刻槽。

进一步地，所述柱段和所述锥段之间的过渡段为一凹面，过渡段圆角大于200 mm。

进一步地，轴头通过销钉和螺栓与所述芯模两端法兰连接。

本实用新型提供的卫星复合材料承力筒模具，满足自动丝束铺放工艺要求，实现承力筒复合材料蒙皮的制造，缩短承力筒制造周期，减少人力成本，提高承力筒质量。

附图说明

下面结合附图对实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具中轴头的结构示意图；

图3a为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具中芯模的结构示意图；

图3b为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具中芯模的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具中支撑架的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的利用卫星复合材料承力筒模具进行自动丝束铺放工艺时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的卫星复合材料承力筒模具作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的核心思想在于，本实用新型提供的卫星复合材料承力筒模具，满足自动丝束铺放工艺要求，实现承力筒复合材料蒙皮的制造，缩短承力筒制造周期，减少人力成本，提高承力筒质量。

图1为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具的结构示意图。参照图1，提供一种卫星复合材料承力筒模具，包括：芯模11，为柱段11a和锥段11b组成的回转体中空结构；轴头12，与所述芯模11两端法兰连接；支撑架13，由型材焊接而成，所述轴头12的两端安放在所述支撑架13上。

图2为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具中轴头的结构示意图。参照图2，轴头法兰与芯模法兰配打销钉孔，保证重复安装精度。轴头12采用管材焊接而成，结构质量轻，经济性好，轴头12尺寸需根据具体机床来定。

图3a为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具中芯模的结构示意图；图3b为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具中芯模的结构示意图。参照图3a以及图3b，芯模11由板材弯卷成型后焊机而成，芯模11内部设置有环向筋条，两端焊接法兰与轴头12连接。焊接后，芯模11整体组合加工。所述柱段11a和所述锥段11b之间的过渡段为一凹面，为保证自动铺丝机的可铺放型，过渡段圆角大于200 mm, 避免铺丝机干涉，保证丝束压实，无架桥。芯模11外表面为丝束铺放面，粗糙度为0.8微米，保证承力筒复合材料蒙皮内表面质量。芯模柱段11a设计1：1000的锥度，便于复合材料蒙皮固化后脱模。芯模11为中空结构，固化时热压罐内气体流动性好，保证了热量分布均匀，产品成型质量好。芯模两端各设置有0.1mm的刻槽，作为丝束铺放及加工时的基准，复合材料蒙皮固化后，会在蒙皮内部形成标记。复合材料蒙皮随芯模11一起固化时，需要在外包覆真空袋抽真空，因此芯模11成型面需要满足一定的气密性要求。芯模11使用前，需要对其表面进行高温除油，清洗等工艺，保证表面清洁。芯模结构为内部空心加筋结构，重量轻，结构刚性好，利用热压罐固化，芯模热量分布均匀。芯模表面需要进行丝束可铺放分析，保证芯模曲率能满足丝束铺放要求，丝束铺放后无褶皱、架桥、滑移等缺陷。

图4为本实用新型实施例提供的卫星复合材料承力筒模具中支撑架的结构示意图。参照图4，支撑架13由型材焊接而成，起支撑作用，在模具停放、固化、运输过程中使用。支撑架13上设置有吊点，可整体吊装，在复合材料蒙皮固化阶段，随新模整体进入热压罐内。

以上的芯模、轴头、支撑架均为焊接件，或焊接后组合加工，经济性较好。

图5为本实用新型实施例提供的利用卫星复合材料承力筒模具进行自动丝束铺放工艺时的结构示意图。参照图5，丝束自动铺放时，两个轴头12与芯模11两端固定，通过销钉定位，螺栓紧固，带轴头12的芯模11安装到卧式机床上，机床可实现芯模11沿轴线方向的回转运动，结合自动铺丝机，铺丝头5111在芯模11表面进行丝束铺放。铺丝头51可实现空间三轴平移、三轴转动，实现可达空间的任意位置姿态，进行丝束自动化铺放。芯模上丝束自动铺放完成后，复合材料层上铺放透气层、吸胶层、隔离层、外模具、透气层、真空袋等等。芯模需要满足气密性要求，避免在热压罐内，无法抽真空。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种卫星复合材料承力筒模具，其特征在于，包括：

芯模，为柱段和锥段组成的回转体中空结构；

轴头，与所述芯模两端法兰连接；

支撑架，由型材焊接而成，所述轴头的两端安放在所述支撑架上。

2.如权利要求1所述的卫星复合材料承力筒模具，其特征在于，所述芯模的粗糙度为0.8微米。

3.如权利要求1所述的卫星复合材料承力筒模具，其特征在于，所述芯模由板材弯卷成型后焊机而成。

4.如权利要求1所述的卫星复合材料承力筒模具，其特征在于，所述芯模柱段的锥度为1：1000。

5.如权利要求1所述的卫星复合材料承力筒模具，其特征在于，所述芯模内部设置有环向筋条。

6.如权利要求1所述的卫星复合材料承力筒模具，其特征在于，所述芯模两端各设置有0.1mm的刻槽。

7.如权利要求1所述的卫星复合材料承力筒模具，其特征在于，所述柱段和所述锥段之间的过渡段为一凹面，过渡段圆角大于200 mm。

8.如权利要求1所述的卫星复合材料承力筒模具，其特征在于，轴头通过销钉和螺栓与所述芯模两端法兰连接。