[发明专利]一种返回式飞船大底防热层成型工装

权利要求书

1.一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于，包括下模(6)、中模(4)、上模(1)、观察窗(2)、真空管路(3)、注胶管路(7)、托盘(10)、起吊环(9)、压紧板(8)、压紧框(12)；

起吊环(9)呈环形，与若干压紧板(8)共同夹紧飞船大底防热层(11)边缘；托盘(10)内放置飞船大底防热层(11)和起吊环(9)的组合体；压紧框(12)的边缘与起吊环(9)连接，将飞船大底防热层(11)压实在托盘(10)上；下模(6)底部中心通过注胶孔与注胶管路(7)相连；中模(4)沿环向均匀分为若干段，组合后呈环形，各段之间的安装面设置密封胶条；中模(4)放置在下模(6)上，与下模(6)对接，两者的安装面之间设置密封胶条；托盘(10)放置在下模(6)和中模(4)内；上模(1)作为上盖，安装在中模(4)上，上摸(1)与中模(4)之间的安装面之间设置密封胶条，上模(1)与中模(4)、下模(6)共同形成封闭腔体；上模(1)上沿周向设置若干观察窗(2)、真空接口，真空接口与真空管路(3)相连。

2.根据权利要求1所述的一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于：托盘(10)的内表面与飞船大底防热层(11)凸面的外轮廓一致，内表面的底部为球面、周向为圆柱面，球面和圆柱面间光滑过渡，飞船大底防热层(11)置于托盘(10)内后与托盘(10)贴合；托盘(10)底部球面上均匀开透胶孔；托盘(10)边缘的法兰上开有与起吊环(9)连接的螺纹孔、独立起吊螺纹孔，独立起吊螺纹孔用于吊装。

3.根据权利要求2所述的一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于：下模(6)为凹模结构，内表面为球面；下模(6)底部中心处设置储胶槽，储胶槽为一端封闭的圆筒，另一端与下模(6)底部中心的开孔连接且平滑过渡，储胶槽的侧壁面上开有注胶孔，注胶孔周围焊接法兰，用于安装注胶管路(7)；注胶槽内安装一处温度传感器。

4.根据权利要求3所述的一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于：注胶管路(7)带阀门，控制与注胶系统连接的通断。

5.根据权利要求4所述的一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于：还包括若干导向轮(5)，下模(6)底部的支撑结构上安装导向轮(5)，用于工装的进出烘箱。

6.根据权利要求5所述的一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于：中模(4)沿周向等分为4瓣，每瓣侧边开有密封槽，用于安装密封胶条。

7.根据权利要求6所述的一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于：上模(1)为凸模结构，下凸面的底部为球面，周向为圆柱面；上模(1)外表面设置加强筋；上模(1)的边缘沿周向均匀安装4处观察窗(2)，观察窗(2)对角布置；上模(1)的边缘沿周向均匀安装4处带阀门的真空管路(3)控制与真空系统连接的通断。

8.根据权利要求7所述的一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于：各压紧板(8)均布于飞船大底防热层(11)边缘上表面，螺栓透过飞船大底防热层(11)将压紧板(8)和起吊环(9)连接。

9.根据权利要求8所述的一种返回式飞船大底防热层成型工装，其特征在于：压紧框(12)为网格状的框架结构，框架的下轮廓面与飞船大底防热层(11)凹面的轮廓一致。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的返回式飞船大底防热层成型工装的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将导向轮(5)安装在下模(6)底部，将下模(6)放置在烘箱外导轨上，在下模(6)与中模(4)的安装面内安装密封胶条；在中模(4)各段端部安装密封胶条；将中模(4)各段吊装至下模(6)安装面上，拼接各段中模(4)组装成环状，并将各段中模(4)分别与下模(6)固定连接；在中模(4)上表面安装密封胶条后，安装上模(1)；

(2)关闭注胶管路(7)开关，真空管路(3)连接真空泵，将腔体内真空度降至-0.08MPa，关闭真空管路(3)开关，将步骤(1)中的上模(1)、中模(4)、下模(6)的组合体转移至烘箱内加热，高温200℃保压12h，保证腔体内真空度数值不高于-0.06MPa，合格后拆除上模(1)，将工装移出烘箱；

(3)将起吊环(9)安装至飞船大底防热层(11)上，起吊环(9)与飞船大底防热层(11)翻边对齐，用螺钉连接压紧板(8)与起吊环(9)，使得飞船大底防热层(11)基体材料固定在起吊环(9)上；通过起吊环(9)上的起吊接口吊起起吊环(9)和飞船大底防热层(11)放至托盘(10)内，用螺钉将起吊环(9)与托盘(10)固定；将压紧框(12)与起吊环(9)连接，将飞船大底防热层(11)压实在托盘(10)上；

(4)通过托盘(10)上的起吊接口将托盘(10)起吊至组装的中模(4)、下模(6)内，用螺钉固定托盘(10)，安装上模(1)；

(5)关闭注胶管路(7)开关，将注胶管路(7)与配胶设备连接，真空管路(3)与真空泵连接，启动真空泵抽真空，将腔体内真空度降至-0.08MPa后，打开注胶管路(7)开关，将树脂缓慢抽入工装内，过程中保持工装内真空度数值不高于-0.06MPa，通过观察窗(2)，观察树脂对飞船大底防热层(11)基体材料的浸没情况，直至树脂完全浸没飞船大底防热层(11)基体材料，并且树脂液面高于飞船大底防热层(11)基体材料30mm后，关闭注胶管路(7)开关及真空管路(3)开关，并断开与真空泵和配胶设备的连接；

(6)将步骤(5)中注胶后的成型工装移至烘箱内，将温度传感器与测温系统连接，开启烘箱，将成型工装内树脂温度加热至180℃，并保温，树脂固化后降至常温；

(7)将成型工装移出烘箱，打开真空管路(3)开关，使得成型工装内真空压力降至常压；拆除上模(1)与中模(4)的连接螺栓，起吊并移走上模(1)，清理托盘(10)四周至中模(4)壁板区域内的固体树脂，拆除各中模(4)之间、中模(4)与下模(6)之间的连接螺栓，起吊并移走中模(4)，清理再次暴露的多余树脂，起吊托盘(10)；

(8)清理上模(1)、中模(4)、下模(6)上粘连的树脂废料，重新依次组装下模(6)、中模(4)，将托盘(10)、起吊环(9)、飞船大底防热层(11)组合放入下模(6)和中模(4)内，安装上模(1)；

(9)将步骤(8)中的成型工装移至烘箱内，将温度传感器与测温系统、真空管路(3)与废气废液回收装置连接，关闭注胶管路(7)开关，开启烘箱及废气废液回收装置，保持成型工装内真空度数值不高于-0.06MPa，将成型工装内空气温度加热至80℃，并保温，直至成型工装内无挥发气体排出，关闭烘箱及废气废液回收装置，断开成型工装与测温系统、废气废液回收装置的连接；

(10)将成型工装移出烘箱，拆除上模(1)与中模(4)的连接螺栓，起吊并移走上模(1)，拆除中模(4)与下模(6)的连接螺栓，起吊并移走中模(4)，起吊托盘(10)，将飞船大底防热层(11)与托盘(10)分离。