RU2177410C2

RU2177410C2 - Method of making mandrel for moulding precision composite envelopes

Info

Publication number: RU2177410C2
Application number: RU2000100517/12A
Authority: RU
Inventors: А.А. Лохов; А.Д. Санников; С.А. Чернопазов
Priority date: 2000-01-10
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: production of precision articles from polymeric composite materials. SUBSTANCE: method of mandrel making includes making of envelope mould, application of antiadhesive coating to inner surface of envelope mould mixture solution into envelope mould and its cold hardening. Envelope mould is made by mounting support adjustable screws on base of envelope mould. End face part of each support adjustable screw is made in form of semi-sphere. Each support adjustable screw is installed by aligning upper point of semi-sphere with required form of surface of precision composite envelope to be moulded, then thin-walled envelope coinciding in form of inner surface with form of surface of precision composite envelope to be formed is installed on semi-spheres of support adjustable screws. Thin-walled envelope is secured on semi-spheres of support adjustable screws. Moulding mixture solution is poured into envelope mould layer by layer and after hardening of moulding mixture solution, thin walled envelope is separated from mandrel, thus made. EFFECT: reduced cycle of mandrel making, improved accuracy of working surfaces of mandrels. 2 dwg

Description

Изобретение относится к оснастке для получения высокоточных конструкций из полимерных композиционных материалов и может быть использовано в антенной технике, например, при изготовлении антенных рефлекторов. The invention relates to equipment for producing high-precision structures from polymer composite materials and can be used in antenna technology, for example, in the manufacture of antenna reflectors.

Известен способ изготовления оправки для формования антенных рефлекторов из композиционных материалов, включающий изготовление бетонной оболочковой формы в устройстве ферменной конструкции для формообразования оправки посредством заливки раствора бетонной смеси во внутреннюю полость устройства, близкую по форме изготавливаемой оправке, с одновременным вращением флаг-шаблона формообразователя, предварительно установленного на съемной центральной стойке устройства для формообразования оправки, и холодного отверждения полученной бетонной оболочковой формы, нанесение слоя парафина на внутреннюю поверхность оболочковой формы с использованием указанного флаг-шаблона, демонтаж центральной стойки с флаг- шаблоном, установку (вместо центральной стойки устройства для формообразования оправки) пенопластового стержня, близкого по форме изготавливаемой оправке, с обеспечением определенного зазора между его выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью оболочковой формы, заливку раствора бетонной смеси в указанный зазор с последующим его холодным отверждением, демонтаж пенопластового стержня, извлечение полученной оправки из оболочковой формы, механическую обработку рабочей поверхности оправки на металлорежущем станке (см. НИР 0-592-89 "Разработка КТС изготовления элементов размеростабильных рефлекторов из композиционных материалов с точностью σ ≤ 0,1 мм, методов их контроля и испытаний. Создание опытных образцов, специального оборудования. Заключительный отчет Уральского филиала Центрального научно-исследовательского института материаловедения. Приложение 4. Госрегистрация N Ф 37518, 1991.). A known method of manufacturing a mandrel for molding antenna reflectors from composite materials, including the manufacture of a concrete shell mold in a truss device for shaping a mandrel by pouring a concrete mixture into the internal cavity of a device similar in shape to the mandrel being manufactured, while rotating the mold template flag pre-installed on a removable central rack of the device for forming the mandrel, and cold curing obtained concrete shell mold, applying a layer of paraffin to the inner surface of the shell mold using the specified flag template, dismantling the central rack with the flag template, installing (instead of the central rack of the mandrel forming device) a foam core that is similar in shape to the mandrel being manufactured, with a certain clearance between its convex surface and the concave surface of the shell form, pouring the concrete mixture into the specified gap, followed by its cold curing, demo the foam rod core, extracting the obtained mandrel from the shell mold, machining the working surface of the mandrel on a metal cutting machine (see NIR 0-592-89 "Development of the CCC for manufacturing elements of dimensionally stable reflectors from composite materials with an accuracy of σ ≤ 0.1 mm, methods for their control and testing. Creation of prototypes, special equipment. Final report of the Ural branch of the Central Scientific Research Institute of Materials Science. Appendix 4. State registration N F 37518, 1991.).

Недостатками способа являются - получение точности рабочей поверхности оправок недостаточной для обеспечения заданной точности отражающих поверхностей рефлекторов современных антенн, высокая себестоимость устройств для сортообразования оправок и длительный цикл изготовления оправок. The disadvantages of the method are - obtaining the accuracy of the working surface of the mandrels is insufficient to ensure the specified accuracy of the reflective surfaces of the reflectors of modern antennas, the high cost of devices for variety forming mandrels and a long cycle of manufacturing mandrels.

Задачей настоящего изобретения является повышение в 1,5-2 раза точности рабочих поверхностей оправок, достигнутой в настоящее время, исключение применения устройств ферменной конструкции для формообразования оправок, снижение в 5-7 раз себестоимости изготовления оболочковой формы и сокращение в 8-10 раз цикла изготовления оправок. The objective of the present invention is to increase by 1.5-2 times the accuracy of the working surfaces of the mandrels, achieved at present, the exclusion of the use of truss devices for forming mandrels, reduce by 5-7 times the cost of manufacturing a shell mold and reduce by 8-10 times the manufacturing cycle mandrels.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления оправки для формования высокоточных композитных оболочек, включающем изготовление оболочковой, формы, нанесение на внутреннюю поверхность оболочковой формы антиадгезионного покрытия, заливку в оболочковую форму раствора формовочной смеси и холодное отверждение раствора формовочной смеси, оболочковую форму изготавливают путем размещения на основании оболочковой формы опорных регулируемых винтов, при этом торцевую часть каждого опорного регулируемого винта выполняют в виде полусферы, каждый опорный регулируемый винт устанавливают совмещая верхнюю точку полусферы с требуемой поверхностью формуемой высокоточной композитной оболочки, затем на полусферы опорных регулируемых винтов устанавливают тонкостенную оболочку, совпадающую по форме внутренней поверхности с поверхностью формуемой высокоточной композитной оболочки, при этом тонкостенную оболочку закрепляют на полусферах опорных регулируемых винтов, после чего в оболочковую форму послойно заливают раствор формовочной смеси и после холодного отверждения раствора формовочной смеси отделяют тонкостенную оболочку от изготовленной оправки. The problem is solved in that in the method of manufacturing a mandrel for molding high-precision composite shells, including the manufacture of a shell mold, applying an anti-adhesive coating to the inner surface of the shell mold, pouring the moldable mortar into the shell mold and cold curing the moldable mortar, the shell mold is made by placing based on the shell shape of the supporting adjustable screws, while the end part of each supporting adjustable screw is performed in de hemispheres, each supporting adjustable screw is installed by combining the upper point of the hemisphere with the desired surface of the moldable high-precision composite shell, then a thin-walled shell is installed on the hemispheres of the supporting adjustable screws, matching the shape of the inner surface with the surface of the molded high-precision composite shell, while the thin-walled shell is fixed on the hemispheres of the supporting adjustable screws, after which a solution of the molding sand is poured layerwise into the shell mold and after cold opening The curing of the sand solution separates the thin-walled shell from the fabricated mandrel.

Изготовление оболочковой формы путем размещения на основании оболочковой формы опорных регулируемых винтов, причем торцевая часть каждого опорного регулируемого винта выполнена в виде полусферы, установка каждого опорного регулируемого винта совмещением верхней точки полусферы с требуемой формой поверхности высокоточной композитной оболочки позволяет получить свод оболочковой формы с точностью, превышающей точность при механической обработке, и исключить применение устройств ферменных конструкций для формообразования оправок. The manufacture of the shell mold by placing on the basis of the shell mold support adjustable screws, the end part of each supporting adjustable screw made in the form of a hemisphere, the installation of each supporting adjustable screw by combining the top point of the hemisphere with the desired surface shape of the high-precision composite shell allows you to get a set of shell shape with an accuracy exceeding accuracy during machining, and to exclude the use of truss devices for the formation of mandrels.

Установка на полусферы опорных регулируемых винтов тонкостенной оболочки, совпадающей по форме внутренней поверхности с поверхностью формуемой высокоточной композитной оболочки, закрепление тонкостенной оболочки на полусферах опорных регулируемых винтов позволяет существенно снизить себестоимость изготовления оболочковой формы и сократить цикл изготовления оправок. Installing on the hemispheres of adjustable support screws of a thin-walled shell matching the shape of the inner surface with the surface of the molded high-precision composite shell, fixing the thin-walled shell on the hemispheres of the adjustable support screws can significantly reduce the cost of manufacturing a shell mold and shorten the mandrel manufacturing cycle.

Послойная заливка в оболочковую форму раствора формовочной смеси и отделение тонкостенной оболочки от изготовленной оправки после холодного отверждения раствора формовочной смеси дает возможность исключить усадку отвержденного раствора формовочной смеси и, как следствие, исключить возможность появления трещин и макронеровностей свода окончательно изготовленной оправки. The layer-by-layer pouring of the mortar of the sand mixture into the shell mold and the separation of the thin-walled shell from the fabricated mandrel after cold curing of the sand of the sand mixture makes it possible to eliminate the shrinkage of the cured sand of the sand mixture and, as a result, to eliminate the possibility of cracks and macro-irregularities of the roof of the final manufactured mandrel.

Изобретение поясняется чертежом, где:
- на фиг. 1 изображена оправка для формования высокоточных композитных оболочек с тонкостенной оболочкой,
- на фиг. 2 изображен вид А фиг. 1
Способ осуществляют следующим образом.The invention is illustrated in the drawing, where:
- in FIG. 1 shows a mandrel for forming high-precision composite shells with a thin-walled shell,
- in FIG. 2 is a view A of FIG. 1
The method is as follows.

1. Устанавливают основание 1 изготавливаемой оправки для формования высокоточной композитной оболочки, например, антенного параболического рефлектора диаметром раскрыва 0,85 м, на поверочную плиту 2 посредством предварительно установленных в резьбовых отверстиях основания 1 стоек 3 и рукояток 4. 1. Install the base 1 of the manufactured mandrel for molding a high-precision composite shell, for example, an antenna parabolic reflector with a hole diameter of 0.85 m, on the calibration plate 2 by means of racks 3 and handles 4 pre-installed in the threaded holes of the base 1.

2. Устанавливают на основание 1 обечайку 5 и закрепляют соответствующими крепежными винтами (на чертеже не показаны). 2. Install the casing 5 on the base 1 and fix it with the corresponding fixing screws (not shown in the drawing).

3. Проводят маркировку резьбовых отверстий с N 1 по N 29 под опорные регулируемые винты 6. 3. Marking of threaded holes N 1 through N 29 for adjustable support screws 6.

4. Устанавливают в резьбовые отверстия соответствующие им также промаркированные с N 1 по N 29 опорные регулируемые винты 6 в положения, при которых верхние точки полусфер опорных регулируемых винтов 6 совмещены с заданной параболической поверхностью рефлектора посредством использования универсальных гостированных высокоточных контрольно-измерительных средств (линейка поверочная, призмы, квадрант оптический, концевые меры), при этом создают базовую горизонтальную плоскость (отсчетную плоскость), проходящую через верхнюю точку полусферы центрального винта N 15, а затем с помощью концевых мер устанавливают верхние точки полусфер опорных регулируемых винтов 6 в расчетные положения относительно базовой горизонтальной плоскости. 4. Install the supporting adjustable screws 6 in the threaded holes corresponding to them, marked with N 1 to N 29, in positions at which the upper points of the hemispheres of the supporting adjustable screws 6 are aligned with the specified parabolic surface of the reflector by using universal guest high-precision control and measuring tools (calibration ruler , prisms, optical quadrant, end measures), while creating a basic horizontal plane (reference plane) passing through the top of the hemisphere the central screw N 15, and then using the end measures set the upper points of the hemispheres of the adjustable support screws 6 in the calculated position relative to the base horizontal plane.

5. Устанавливают и закрепляют соответствующими крепежными винтами (на чертеже не показаны) на полусферах опорных регулируемых винтов 6 тонкостенную оболочку 7 с соответствующей параболической формой внутренней поверхности. 5. Install and fasten the corresponding mounting screws (not shown in the drawing) on the hemispheres of the adjustable support screws 6 thin-walled shell 7 with the corresponding parabolic shape of the inner surface.

6. Наносят на внутреннюю поверхность тонкостенной оболочки 7 в качестве антиадгезионного покрытия смазку типа ЦИАТИМ, предварительно установив полученную оболочковую форму на цеховую подставку оболочкой вниз через рукоятки 4. 6. Apply TsIATIM lubricant as an anti-adhesive coating to the inner surface of the thin-walled shell 7, after setting the resulting shell form on the workshop stand with the shell down through the handles 4.

7. Приготавливают раствор гипса (на 1,5 вес.части гипса 1,0 вес. части воды) порциями не более трех литров. 7. Prepare a gypsum solution (1.5 wt. Parts gypsum 1.0 wt. Parts water) in portions of not more than three liters.

8. Заливают раствор гипса 8 в оболочковую форму через гладкие отверстия d основания, при этом заливку производят послойно с холодным отверждением каждого слоя толщиной 10 мм в течение не менее 12 часов. 8. Pour the solution of gypsum 8 into the shell mold through the smooth holes d of the base, while pouring is performed layer by layer with cold curing of each layer with a thickness of 10 mm for at least 12 hours.

9. Устанавливают полученную сборку посредством рукояток 4 оболочкой вверх, отделяют тонкостенную оболочку 7 и отправляют изготовленную оправку для проведения контроля. 9. Install the resulting assembly by means of the handles 4 with the shell up, separate the thin-walled shell 7, and send the manufactured mandrel for inspection.

Claims

A method of manufacturing a mandrel for forming high-precision composite shells, including the manufacture of a shell mold, applying a release coating to the shell mold, pouring the mortar of the molding mixture and its cold curing, characterized in that the shell mold is made by placing on the base of the shell mold support adjustable screws made in the form hemispheres end part of each supporting adjustable screw, install each supporting adjustable screw, combining the top half Frames with the required shape of the surface of the molded high-precision composite shell, install a thin-walled shell on the hemispheres of the support adjustable screws, matching the shape of the inner surface with the surface shape of the molded high-precision composite shell, fasten the thin-walled shell on the hemispheres of the support adjustable screws, fill in a layer-by-layer solution of the molding mixture, and after cold curing the solution of the molding sand, the thin-walled shell is separated from the manufactured mandrel.