一种采用卧式安装的复合材料筒壳的成形方法

摘要

本发明涉及一种采用卧式安装的复合材料筒壳的成形方法，属于复合材料结构设计和复合材料加工工艺领域。本发明成形的采用卧式安装复合材料筒壳结构的密度低，一般树脂基复合材料密度低于1.65g/cm³，大约只有钢的1/5，钛合金的1/3，减重效果明显，符合航天器轻量化发展趋势。本发明实现了采用卧式安装复合材料筒壳结构主体部分的整体成形，纤维连续性好，阻尼性能优异，结构刚度和局部强度都较高，稳定性好，满足航天器光学系统的特殊要求。

主权项

一种采用卧式安装的复合材料筒壳的成形方法，该复合材料筒壳包括圆筒、两条以上的加强肋、连接面、两条以上的立筋和光阑；光阑安装在圆筒的内部，连接面的中间部分通过立筋与圆筒固定连接，连接面的两边部分通过加强肋与圆筒固定连接；圆筒、加强肋、连接面和立筋为一体成型，圆筒、加强肋、连接面和立筋的组合体简称筒体；相邻的两条立筋之间形成空腔；相邻的两条加强肋之间形成空腔；其特征在于该方法的步骤为：第一步，模具设计与制造模具包括筒体成形模具和光阑成形模具；筒体成形模具采用组合模具，该组合模具包括芯轴、底座、镶条、镶块、侧板、端盖和工艺均压板；芯轴外形及尺寸与圆筒内腔一致；底座上表面形状及尺寸与连接面一致；镶条外形及尺寸与相邻的两条立筋之间形成的空腔一致；镶块外形及尺寸与相邻的两条加强肋之间形成的空腔一致；镶块的数量与两条加强肋之间形成的空腔数量相同；侧板安装在镶块的外侧，与筒体侧面贴合，其贴合形状及尺寸与筒体侧面一致；端盖共两件，分别安装在底座的两端，端盖中部依据镶条的形状开槽，用于镶条的限位；工艺均压板为外形与筒体上表面形状一致的薄板；光阑成形模具采用阴模，其内腔形状及尺寸与光阑一致；第二步，模具预处理在筒体成形模具和光阑成形模具的表面涂刷一层脱模剂，脱模剂耐受温度一般不低于140℃，并晾干；第三步，预浸料制备制备所需的预浸料，依据树脂基体的具体类型进行预浸料B阶化处理；第四步，预浸料裁剪根据筒体和光阑的外形尺寸裁剪预浸料；第五步，铺叠筒体部分按照如下方法进行铺叠：1)在底座上铺叠预浸料；2)在底座的上方铺叠T型预浸料；3)在镶条外表面铺叠预浸料，铺叠密实后连同镶条放置于底座上方第2)步所铺叠T型预浸料的两侧；4)沿芯轴外表面铺叠预浸料，压实后将其放置于镶条的上方；5)沿芯轴外表面铺叠预浸料，两侧向下翻至镶条的外侧面；6)在镶块的外表面铺叠预浸料，铺叠密实后连同镶块放置于第5)步所铺叠预浸料的两侧；光阑部分按照如下方法进行铺叠：沿模具内表面由外向内逐层铺叠，并进行预压实，同时沿模具外缘修切坯件的边缘；第六步，预压实依次铺覆聚四氟乙烯隔离膜、工艺均压板和透气毡，然后粘贴密封胶带并封装真空尼龙薄膜，抽真空进行预压实；预压实在铺叠过程中进行，每铺叠3～5层进行一次预压实；预压实完成后，拆除真空尼龙薄膜、透气毡、工艺均压板、聚四氟乙烯隔离膜，继续未完成的铺叠步骤；第七步，固化修切预压实过程的溢料，擦净模具表面的胶液；依次铺覆聚四氟乙烯隔离膜、吸胶层、聚四氟乙烯隔离膜、工艺均压板和透气毡，然后粘贴密封胶带并封装真空尼龙薄膜；采用真空袋‑热压罐法或者真空袋‑烘箱法完成固化；第八步，脱模及修整拆除真空尼龙薄膜和透气毡，取下工艺均压板，拆除端盖和侧板，然后拆除两侧的镶块，接着将芯轴从产品中脱出，再将镶条从产品中脱出，最后从底座上脱出筒体部分；将光阑从光阑成形模具中脱出；修整筒体和光阑的飞边及毛刺；第九步，组件试装配将前面制得的筒体和各光阑进行装配；第十步，粘接前表面处理采用砂纸均匀地打磨筒体和光阑的粘接面，用溶剂清洗、擦净并晾干；第十一步，组件粘接在筒体和光阑的粘接面上分别均匀地涂抹一层室温固化结构胶黏剂，依次将各光阑装入筒体内，擦净溢胶，并用压敏胶带固定；室温下静置，完成固化；第十二步，组件修整拆除压敏胶带，修锉表面的溢胶及毛刺。