[发明专利]一种用于制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的组合模具

说明书

一种用于制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的组合模具，本发明包括芯子成型模具、面板成型模具和固化模具；芯子成型模具包括阳模和五个阴模，所述阳模为四分之一圆环，阳模的内壁设置有多个相等的四边形单元，多个四边形单元沿阳模的轴向方向设置五个，多个四边形单元沿阳模的环向方向设置三个，五个阴模并排设置且阴模上的四边形单元与阳模上的四边形单元完全咬合；面板成型模具包括内模、中模和底座，中模和内模由内至外依次设置在凹弧中；固化模具包括内支撑和外支撑，所述外支撑为两个相同的半圆环扣合而成，外支撑的半径与凹弧的半径相同；芯子成型模具、面板成型模具和固化模具依次顺序设置。本发明用于制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳。

技术领域

本发明涉及一种复合材料成型技术领域，具体涉及一种用于制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的组合模具。

背景技术

夹层结构应用于飞机机身承力筒、整流罩、发动机外壳、级间段等航空航天结构时，都需要将其制备成曲面或者圆柱壳结构。目前，应用于大型航天结构的圆柱壳主要是加筋圆柱壳、蜂窝夹芯圆柱壳等。但其存在着不可避免的缺点：(1)复合材料加筋圆柱壳的成型工艺主要是纤维缠绕法，制备工艺复杂，成型质量不可控，工艺成本较高；(2)封闭的内部结构容易积聚冷凝水，且不利于热量的传输，将导致结构过早破坏降低其使用寿命。褶皱夹芯结构因其优异的力学性能、开放的内部通道以及简单的制备工艺，近年来得到了科学家们的广泛研究。由于褶皱芯子相对复杂的几何构型，目前关于其制备工艺研究主要集中于平板结构，褶皱夹芯圆柱壳结构的制备鲜有研究。

发明内容

本发明为解决目前尚未有制备褶皱夹芯圆柱壳工艺的问题，而提出一种用于制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的组合模具。

本发明的一种用于制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的组合模具，所述组合模具包括芯子成型模具、面板成型模具和固化模具；

芯子成型模具包括阳模和五个阴模，所述阳模为四分之一圆环，阳模的内壁设置有多个相等的四边形单元，多个四边形单元阵列布置，多个四边形单元沿阳模的轴向方向设置五个，多个四边形单元沿阳模的环向方向设置三个，每个阴模的轴向方向设置一个四边形单元，每个阴模的环向方向设置三个四边形单元，五个阴模并排设置且阴模上的四边形单元与阳模上的四边形单元完全咬合；

面板成型模具包括内模、中模和底座，所述内模为半圆柱体，所述中模为二分之一圆环，所述底座的上端设有凹弧，中模和内模由内至外依次设置在凹弧中；

固化模具包括内支撑和外支撑，所述内支撑包括中空圆筒和定位圆盘，定位圆盘设置在中空圆筒的任意端面，所述外支撑为两个相同的半圆环扣合而成，每个半圆环的环向圆心角为170°，外支撑的半径与凹弧的半径相同；

芯子成型模具、面板成型模具和固化模具依次顺序设置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明的制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的组合模具，与现有的复合材料加筋圆柱壳、蜂窝夹芯圆柱壳等结构的成型工艺相比，成型工艺简单、精度高、质量可控，大大提高了生产效率，有利于实现碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳结构的大批量工业化生产。

二、本发明的碳纤维增强褶皱圆柱芯子为折线形，与波纹夹芯结构相比，褶皱芯子对内面板和外面板约束能力要比波纹芯子强。因此，褶皱结构在弯曲载荷作用下抵抗面板起皱的能力更强。

三、利用本发明制备的碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的芯层沿着轴线方向为开放通道，流体可以通过夹芯壳的芯层，即冷凝水或者热量可以及时地从芯层流出，保证了碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的力学性能和使用寿命。

附图说明

图1是组合模具中芯子成型模具1的立体图(图中只标出了一个阴模1-2；

图2是阳模1-1的立体图；

图3是阴模1-2的立体图；