[发明专利]一种复合材料网格蒙皮结构件模压成型方法

说明书

本发明涉及一种复合材料网格蒙皮结构件模压成型方法，属于复合材料成型技术领域。本发明通过合理的筋条缠绕、蒙皮铺层工艺设计，摸索出了一套适合蒙皮网格结构件模压成型工艺的控制措施，实现了复合材料蒙皮网格结构件的一次整体成型，产品变形小，厚度均匀，而且操作效率高，只需一天即可完成复合材料蒙皮网格结构件的筋条缠绕及蒙皮铺层。

技术领域

本发明涉及一种复合材料网格蒙皮结构件模压成型方法，属于复合材料成型技术领域。

背景技术

复合材料网格结构是一种网状筋条结构，是先进结构材料与先进结构形式的结合，其突出特点是结构稳定性突出、可设计性强、具有极高的比强度与比刚度，结构效率高等，在航空航天领域应用广泛，如运载火箭整流罩、级间段、战略导弹头罩、级间段、仪器舱等多种舱段应用了复合材料网格结构。

复合材料网格结构在工程上的应用已有几十年的历史。最早的复合材料网格结构是美国和前苏联组织研制应用于航天领域的等网格结构，后来一些大学和航天公司也相继投入到复合材料网格结构的研制工作。1981年，麦道公司制造出了复合材料网格结构级间段试验件。90年代初，航空飞利浦实验室用硅橡胶模具成功研制出性能高、质量轻的复合材料等网格结构件。1997年，美国空军研究实验室空间运载管理局与轨道科技公司合作，研制了Minotuar运载火箭上的复合材料网格结构整流罩。该整流罩通过纤维缠绕技术实现了自动化制造，成功进行了设计、制造和飞行试验。国内复合材料网格结构件的设计、制造起步较晚，但近20年来已取得突飞猛进的成果。西安航天复合材料研究所研制出了多种蒙皮和无蒙皮的网格复合筒形件，如直径1.4m的导弹锥形网格级间段试验件，轴压破坏载荷大于140t。航天材料及工艺研究所则先后为导弹壳体结构研制了多种类型的复合材料网格结构件，从小尺寸的网格口盖到大尺寸的网格舱段，已研制的最大复合材料网格结构件直径达2m以上。

目前，国内常用的复合材料网格结构成型工艺方法有以下3种：(1)用碳 /环氧单向板和单向波纹板机械加工成窄条作为网格肋条，再胶粘于蒙皮上制成等网格加强筋；(2)短切纤维模压制造等网格壳体；(3)热压罐工艺制造连续纤维网格结构件。第一种成型工艺机加工周期长，浪费严重，适用范围小，且后粘接的网格筋条其整体性能较差；第二种成型工艺主要应用于短切纤维复合材料制品的生产，适用于对承载要求不太高的产品；第三种热压罐工艺是目前网格类结构件生产的主要工艺方法，通过手工或机械缠绕的方式缠绕网格筋条，然后铺蒙皮进罐固化。为保证网格结构件的成型质量，筋条通常需要进行2次及以上的吸胶进行预压实。这不仅大大增加了网格结构件的生产周期，同时生产成本也大幅增加，而且热压罐内压力受罐的限制，不宜超过1MPa，对于大尺寸筋条网格结构件难以保证产品质量。本复合材料网格结构件为大厚度内曲面筋条蒙皮结构，数量较多，成型周期较短，承载要求较高，以上三种工艺都难以满足产品的生产要求，因此必须在工艺上进行突破，寻求一种高效的网格结构件的成型方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种复合材料网格蒙皮结构件模压成型方法。

本发明的技术解决方案是：

一种复合材料网格蒙皮结构件模压成型方法，本发明通过以下步骤，实现了复合材料网格蒙皮结构件一次整体固化成型；所述的复合材料网格蒙皮结构件包括蒙皮、外侧环向筋条、横向筋条和纵向筋条，位于外侧环向筋条外的蒙皮设计为蒙皮加厚区；该方法的步骤包括：

(1)制造并安装成型模具；

首先制备成型模具，成型模具包括下底板、分瓣阳模块和上盖板，其中下底板与上盖板为钢模，分瓣阳模块为铝模；分瓣阳模块的分瓣数为4～10瓣，分瓣间隙小于0.5mm，分瓣阳模块四周(产品外边缘)留有3～10度的拔模角，分瓣阳模块与下底板周围的间隙大于0.2mm；所述的分瓣阳模块上预留有环向筋槽、横向筋槽和纵向筋槽，环向筋槽用于成型外侧环向筋条，横向筋槽用于成型横向筋条，纵向筋槽用于成型纵向筋条；

然后，组装成型模具，将分瓣阳模块通过销钉、螺钉固定连接在下底板上；