一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，屬于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和復(fù)合材料加工工藝領(lǐng)域。本發(fā)明成形的采用臥式安裝復(fù)合材料筒殼結(jié)構(gòu)的密度低，一般樹(shù)脂基復(fù)合材料密度低于1.65g/cm3，大約只有鋼的1/5，鈦合金的1/3，減重效果明顯，符合航天器輕量化發(fā)展趨勢(shì)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了采用臥式安裝復(fù)合材料筒殼結(jié)構(gòu)主體部分的整體成形，纖維連續(xù)性好，阻尼性能優(yōu)異，結(jié)構(gòu)剛度和局部強(qiáng)度都較高，穩(wěn)定性好，滿足航天器光學(xué)系統(tǒng)的特殊要求。
【專利說(shuō)明】一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，屬于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)和復(fù)合材料加工工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 空間遙感器系統(tǒng)向著更寬譜段范圍、更高譜分辨率、更高空間分辨率、更高輻射分 辨率，以及多極化、多視角、多方向、多時(shí)相、多模式的方向發(fā)展。其結(jié)構(gòu)形式也隨之變得更 加復(fù)雜和多樣化。無(wú)論從材料的性能還是工藝技術(shù)的角度來(lái)講，傳統(tǒng)的金屬材料遠(yuǎn)不能滿 足目前空間遙感器的需求。先進(jìn)復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度和比模量高、耐疲勞、阻尼減 震性能好、性能可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，正逐步替代原有的金屬材料成為空間遙感器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵材 料。
[0003] 空間遙感器系統(tǒng)的筒殼類零部件，例如鏡筒、遮光罩等，傳統(tǒng)上多采用垂直安裝方 式與主體連接，如圖1和圖2所示，即通過(guò)端部或者外表面的法蘭、耳片等與主體連接，連接 面與鏡筒或遮光罩的軸線互相垂直。但是垂直安裝方式使得遙感器結(jié)構(gòu)布局受限。而且在 很多情況下，鏡筒或遮光罩等部件的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，這會(huì)使得其自身剛性變差，一階振動(dòng)頻率 降低。此外，垂直安裝方式連接面較小，連接強(qiáng)度較低。從工程應(yīng)用效果來(lái)看，對(duì)于這一類 筒殼結(jié)構(gòu)，采用臥式安裝具有更大的優(yōu)勢(shì)。一方面使得遙感器結(jié)構(gòu)布局更加優(yōu)化。另一方 面，臥式安裝方式增加了連接面積，改善了連接強(qiáng)度；筒殼與連接面之間的筋（肋）提高了 結(jié)構(gòu)剛度，符合遙感器系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)頻率的要求。
[0004] 復(fù)合材料產(chǎn)品的制造技術(shù)迥異于金屬材料，復(fù)合材料的成型通常要在模具中完 成。對(duì)于采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼而言，其結(jié)構(gòu)形式比采用垂直安裝的復(fù)合材料筒殼 復(fù)雜，因而其成形方法始終是工程化應(yīng)用中的一大難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是針對(duì)空間遙感器筒殼結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)上采用垂直安裝方式，存在遙感器 結(jié)構(gòu)布局受限、剛性較差、連接強(qiáng)度較低等不足，提出一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的 成形方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007] 本發(fā)明的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，該復(fù)合材料筒殼包括圓 筒、兩條以上的加強(qiáng)肋、連接面、兩條以上的立筋和光闌；光闌安裝在圓筒的內(nèi)部，連接面的 中間部分通過(guò)立筋與圓筒固定連接，連接面的兩邊部分通過(guò)加強(qiáng)肋與圓筒固定連接；除光 闌外，其他部分即圓筒、加強(qiáng)肋、連接面和立筋為一體成型，該四部分組合體簡(jiǎn)稱筒體；相鄰 的兩條立筋之間形成空腔；相鄰的兩條加強(qiáng)肋之間形成空腔；
[0008] 該方法的步驟為：
[0009] 第一步，模具設(shè)計(jì)與制造
[0010] 采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼結(jié)構(gòu)的模具包含兩部分，筒體成形模具和光闌成形 模具。 toon] 筒體成形模具采用組合模具，該組合模具包括芯軸、底座、鑲條、鑲塊、側(cè)板、端蓋 和工藝均壓板；
[0012] 芯軸外形及尺寸與圓筒內(nèi)腔一致；底座上表面形狀及尺寸與連接面一致；鑲條外 形及尺寸與相鄰的兩條立筋之間形成的空腔一致；
[0013] 鑲塊外形及尺寸與相鄰的兩條加強(qiáng)肋之間形成的空腔一致；
[0014] 鑲塊的數(shù)量與兩條加強(qiáng)肋之間形成的空腔數(shù)量相同；
[0015] 側(cè)板安裝在鑲塊的外側(cè)，與筒體側(cè)面貼合，其貼合形狀及尺寸與筒體側(cè)面一致；
[0016] 端蓋共計(jì)兩件，分別安裝在底座的兩端，端蓋中部依據(jù)鑲條的形狀開(kāi)槽，用于鑲條 的限位；
[0017] 工藝均壓板為外形與筒體上表面形狀一致的薄板。
[0018] 光闌成形模具采用陰模，其內(nèi)腔形狀及尺寸與光闌一致。
[0019] 第二步，模具預(yù)處理
[0020] 在筒體成形模具和光闌成形模具的表面涂刷一層脫模劑，脫模劑耐受溫度一般不 低于140°C，并晾干；
[0021] 第三步，預(yù)浸料制備
[0022] 制備所需的預(yù)浸料，依據(jù)樹(shù)脂基體的具體類型進(jìn)行預(yù)浸料B階化處理，S卩加熱使 樹(shù)脂軟化但又不完全熔融，具有一定的粘性，便于后面工序的鋪貼；
[0023] 第四步，預(yù)浸料裁剪
[0024] 根據(jù)筒體和光闌的外形尺寸計(jì)算所需坯料的數(shù)量，裁剪預(yù)浸料。
[0025] 第五步，鋪疊
[0026] 筒體部分按照如下方法進(jìn)行鋪疊：
[0027] 1)在底座上鋪疊預(yù)浸料，形成連接面部分。
[0028] 2)在底座的上方鋪疊 T型預(yù)浸料，形成中間立筋部分。
[0029] 3)在鑲條外表面鋪疊預(yù)浸料，形成立筋部分；鋪疊密實(shí)后連同鑲條放置于底座上 方第2)步所鋪疊 T型預(yù)浸料的兩側(cè)；
[0030] 4)沿芯軸外表面鋪疊預(yù)浸料，形成圓筒部分，壓實(shí)后將其放置于鑲條的上方；
[0031] 5)沿芯軸外表面鋪疊預(yù)浸料，兩側(cè)向下翻至鑲條的外側(cè)面。
[0032] 6)在鑲塊的外表面鋪疊預(yù)浸料，形成加強(qiáng)肋部分，鋪疊密實(shí)后連同鑲塊放置于第 5)步所鋪疊預(yù)浸料的兩側(cè)；
[0033] 7)上述各步預(yù)浸料的鋪疊層數(shù)皆不盡相同，需要分別依據(jù)產(chǎn)品厚度和單層預(yù)浸料 的厚度確定。
[0034] 光闌部分按照如下方法進(jìn)行鋪疊：
[0035] 沿模具內(nèi)表面由外向內(nèi)逐層鋪疊，同時(shí)沿模具外緣修切坯件的邊緣。如果采用整 片預(yù)浸料，應(yīng)沿周向間隔30mm?60mm添加剪口；如果每一層等分成若干片預(yù)浸料，同層相 鄰兩片預(yù)浸料可以采用對(duì)接或者搭接（搭接寬度5mm?IOmm)，相鄰層預(yù)浸料的對(duì)接縫或者 搭接線應(yīng)沿同一方向依次錯(cuò)開(kāi)IOmm以上。
[0036] 鋪疊過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，每鋪疊3?5層進(jìn)行一次預(yù)壓實(shí)。
[0037] 第六步，預(yù)壓實(shí)
[0038] 依次鋪覆聚四氟乙烯隔離膜、工藝均壓板、透氣氈，粘貼密封膠帶并封裝真空尼龍 薄膜，抽真空進(jìn)行預(yù)壓實(shí)。
[0039] 預(yù)壓實(shí)完成后，拆除真空尼龍薄膜、透氣氈、工藝均壓板、聚四氟乙烯隔離膜，繼續(xù) 未完成的鋪疊步驟。
[0040] 第七步，固化
[0041] 修切預(yù)壓實(shí)過(guò)程的溢料，擦凈模具表面的膠液。
[0042] 依次鋪覆聚四氟乙烯隔離膜、吸膠層、聚四氟乙烯隔離膜、工藝均壓板、透氣氈，粘 貼密封膠帶并封裝真空尼龍薄膜。
[0043] 采用真空袋-熱壓罐法或者真空袋-烘箱法完成固化。
[0044] 第八步，脫模及修整
[0045] 拆除真空尼龍薄膜和透氣氈，取下表面的工藝均壓板，拆除端蓋和側(cè)板，然后拆除 兩側(cè)的鑲塊，接著將芯軸從產(chǎn)品中脫出，再將鑲條從產(chǎn)品中脫出，最后從底座上脫出筒體部 分。
[0046] 將光闌從光闌成形模具中脫出。
[0047] 修整筒體和光闌的飛邊及毛刺。
[0048] 第九步，組件試裝配
[0049] 將前面制得的筒體和各光闌進(jìn)行試裝配，配合間隙一般為0. Imm?0. 3_。
[0050] 第十步，粘接前表面處理
[0051] 標(biāo)記所需粘接區(qū)域，周邊粘貼隔離膜。采用砂紙均勻地打磨筒體和光闌的粘接面， 用溶劑清洗、擦凈并晾干。
[0052] 第^^一步，配膠
[0053] 配制粘接所需的室溫固化結(jié)構(gòu)膠黏劑。
[0054] 第十二步，組件粘接
[0055] 在筒體和光闌的粘接面上分別均勻地涂抹一層室溫固化結(jié)構(gòu)膠黏劑，依次將各光 闌裝入筒體內(nèi)，擦凈溢膠，并用壓敏膠帶固定。
[0056] 室溫下靜置一定時(shí)間完成固化。
[0057] 第十三步，組件修整
[0058] 拆除壓敏膠帶等，修銼表面的溢膠及毛刺。
[0059] 所述第一步的模具底座兩端面開(kāi)槽，槽寬度與端蓋寬度相同，槽深度大于2mm滿 足導(dǎo)向要求即可。
[0060] 所述第一步的工藝均壓板為0. 3?2_厚的工程塑料板或鋁合金板，表面平整、光 潔。
[0061] 所述第三步的預(yù)浸料為芳綸纖維、玻璃纖維、碳纖維以及其他纖維的織物或者單 向預(yù)浸料。
[0062] 所述第三步的預(yù)浸料，如采用單向預(yù)浸料樹(shù)脂含量控制在40±5%，如采用織物預(yù) 浸料樹(shù)脂含量控制在42 ± 5 %，揮發(fā)份含量皆要求低于3 %。
[0063] 所述第五步的鋪層參數(shù)視筒殼結(jié)構(gòu)形式而定，每鋪疊一塊預(yù)浸料后，鋪覆一層聚 四氟乙烯薄膜，然后用橡膠輥和電熨斗逐步碾壓，使層與層之間致密但無(wú)褶皺。另外，相鄰 預(yù)浸料的拼接縫要求錯(cuò)開(kāi)IOmm以上。
[0064] 所述第六步的預(yù)壓實(shí)工藝為，抽真空壓力不大于-0· 09MPa，保持0· 5?1小時(shí)后關(guān) 機(jī)，抽真空的同時(shí)允許依據(jù)樹(shù)脂基體的具體類型進(jìn)行加熱使樹(shù)脂軟化。
[0065] 所述第八步的固化工藝依據(jù)樹(shù)脂基體的具體類型、模具的材料、制品的大小及厚 薄而定，關(guān)機(jī)后應(yīng)冷卻至60°C以下方可出爐。
[0066] 所述第九步可根據(jù)配合間隙進(jìn)行工藝優(yōu)化，如果配合間隙大于0. 3_，可在第十一 步配制室溫固化膠黏劑時(shí)加入適量增稠劑，或者在第十二步組件粘接時(shí)填充一層玻璃纖維 沙網(wǎng)。
[0067] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：
[0068] (1)本發(fā)明成形的采用臥式安裝復(fù)合材料筒殼結(jié)構(gòu)的密度低，一般樹(shù)脂基復(fù)合材 料密度低于I. 65g/cm3,大約只有鋼的1/5,鈦合金的1/3,減重效果明顯，符合航天器輕量化 發(fā)展趨勢(shì)。
[0069] (2)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了采用臥式安裝復(fù)合材料筒殼結(jié)構(gòu)主體部分的整體成形，纖維連 續(xù)性好，阻尼性能優(yōu)異，結(jié)構(gòu)剛度和局部強(qiáng)度都較高，穩(wěn)定性好，滿足航天器光學(xué)系統(tǒng)的特 殊要求。
[0070] (3)本發(fā)明成形模具結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，易于加工，便于安裝和脫模，制品壁厚均勻、尺 寸精度較高。
[0071] (4)本發(fā)明成形工藝方法簡(jiǎn)單、可靠，便于鋪疊操作，采用常規(guī)的工藝設(shè)備即可完 成固化，對(duì)類似的復(fù)雜結(jié)構(gòu)具有較好的適用性。
[0072] (5)本發(fā)明成形工藝方法生產(chǎn)周期短，相對(duì)金屬材料制品生產(chǎn)周期可縮短一半以 上。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0073] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中帶有耳片和法蘭的垂直安裝筒殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0074] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中帶有法蘭的垂直安裝筒殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0075] 圖3為本發(fā)明的臥式安裝筒殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0076] 圖4為本發(fā)明的筒體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0077] 圖5為本發(fā)明的光闌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0078] 圖6為本發(fā)明的筒體成形模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0079] 圖7為本發(fā)明的筒體成形模具中芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0080] 圖8為本發(fā)明的筒體成形模具中底座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0081] 圖9為本發(fā)明的筒體成形模具中鑲條的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0082] 圖10為本發(fā)明的筒體成形模具中鑲塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0083] 圖11為本發(fā)明的筒體成形模具中側(cè)板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0084] 圖12為本發(fā)明的筒體成形模具中端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0085] 圖13為本發(fā)明的筒體部分的鋪層示意圖；
[0086] 圖14為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0087] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0088] 實(shí)施例
[0089] 下面結(jié)合衛(wèi)星捕獲相機(jī)遮光筒（以下簡(jiǎn)稱遮光筒）詳細(xì)闡述本發(fā)明。
[0090] 遮光筒為采用臥式安裝的薄壁筒殼結(jié)構(gòu)，如圖3所示，該復(fù)合材料筒殼包括圓筒 15、十條加強(qiáng)肋14、連接面13、三條立筋12和六個(gè)光闌11 ;六個(gè)光闌11非均勻分布在圓筒 15的內(nèi)部，光闌結(jié)構(gòu)如圖5所示；連接面13的中間部分通過(guò)立筋12與圓筒15固定連接， 連接面13的兩邊部分通過(guò)加強(qiáng)肋14與圓筒15固定連接；十條加強(qiáng)肋14均勻分布在圓筒 15的兩側(cè)；除光闌11外，其他部分即圓筒15、加強(qiáng)肋14、連接面13和立筋12為一體成型， 該四部分組合體簡(jiǎn)稱筒體，如圖4所示；相鄰的兩條立筋12之間形成空腔；相鄰的兩條加 強(qiáng)肋14之間形成空腔。
[0091] 遮光筒長(zhǎng)度為1000mm，高度為277mm，圓筒15直徑為0240mm，圓筒15的壁厚為 1mm，光闌的壁厚為1mm，十條加強(qiáng)肋14的壁厚為2mm，連接面13的壁厚為2mm，三條立筋12 的壁厚為2mm，材料均為Kevlar/8D-1復(fù)合材料。采用室溫固化膠黏劑將筒體部分與六個(gè)光 闌粘接成整體。最后采用機(jī)械加工方法加工與相機(jī)底板的安裝孔和熱控插件連接孔。
[0092] 如圖14所示，該方法的步驟為：
[0093] 第一步，模具設(shè)計(jì)與制造
[0094] 采用臥式安裝的樹(shù)脂基復(fù)合材料筒殼結(jié)構(gòu)的模具包含兩部分，筒體成形模具和光 闌成形模具。
[0095] 如圖6所示，筒體成形模具采用組合模具，該組合模具包括芯軸6、底座1、鑲條4、 鑲塊3、側(cè)板2、端蓋5和工藝均壓板7 ;
[0096] 芯軸6為空心圓筒，外形及尺寸與圓筒15內(nèi)腔一致，如圖7所示；
[0097] 底座1為方形腔體，上表面開(kāi)槽，上表面形狀及尺寸與連接面13 -致，如圖8所 示；底座1兩端面開(kāi)槽，槽寬度與端蓋5寬度相同，槽深度為5mm ;
[0098] 鑲條4外形及尺寸與相鄰的兩條立筋12之間形成的空腔一致，如圖9所示；
[0099] 鑲塊3外形及尺寸與相鄰的兩條加強(qiáng)肋14之間形成的空腔一致，如圖10所示；
[0100] 鑲塊3的數(shù)量與兩條加強(qiáng)肋14之間形成的空腔數(shù)量相同；
[0101] 側(cè)板2安裝在鑲塊3的外側(cè)，與筒體側(cè)面貼合，其貼合形狀及尺寸與筒體側(cè)面一 致，如圖11所示；
[0102] 端蓋5共計(jì)兩件，分別安裝在底座1的兩端，端蓋5中部依據(jù)鑲條4的形狀開(kāi)槽， 用于鑲條4的限位，如圖12所示；
[0103] 工藝均壓板7為外形與筒體上表面形狀一致的薄板，采用厚度為0. 5mm的薄板制 成。
[0104] 光闌成形模具采用陰模，其內(nèi)腔形狀及尺寸與光闌一致；
[0105] 筒體成形模具和光闌成形模具皆采用金屬材料；
[0106] 第二步，模具預(yù)處理
[0107] 在筒體成形模具和光闌成形模具的表面涂刷一層氟碳化合物脫模劑，并晾干，脫 模劑耐受溫度一般不低于140°C ;在螺釘、定位銷等緊固件的表面涂抹一層硅脂；
[0108] 第三步，預(yù)浸料制備
[0109] 采用名義厚度0. Imm的Kevlar49/8D_1平紋織物預(yù)浸料，制備所需的預(yù)浸料，預(yù)浸 料樹(shù)脂含量控制在42 ±5%，揮發(fā)份含量要求不大于3%，然后進(jìn)行預(yù)浸料B階化處理，即 加熱使樹(shù)脂軟化但又不完全熔融，具有一定的粘性，便于后面工序的鋪貼；B階化處理工藝 為：進(jìn)烘箱，升溫至90?100°C并保持45?60分鐘；
[0110] 第四步，預(yù)浸料裁剪
[0111] 根據(jù)筒體和光闌的外形尺寸計(jì)算所需坯料的數(shù)量，裁剪預(yù)浸料。
[0112] 第五步，鋪疊
[0113] 筒體部分按照如下方法進(jìn)行鋪疊，在鋪疊之前將模具預(yù)熱到50°C :
[0114] 1)在底座1上鋪疊預(yù)浸料，形成連接面13部分，如圖13下方點(diǎn)劃線所示，共計(jì)15 層；
[0115] 2)在底座1的上方鋪疊 T型預(yù)浸料，形成中間立筋12部分，如圖13中間實(shí)線所 不，水平方向5層，垂直方向6層；
[0116] 3)在鑲條4外表面鋪疊預(yù)浸料，形成立筋12部分；如圖13中間虛線所示，共計(jì)5 層；鋪疊密實(shí)后連同鑲條4放置于底座1上方第2)步所鋪疊 T型預(yù)浸料的兩側(cè)；
[0117] 4)沿芯軸6外表面鋪疊預(yù)浸料，形成圓筒15部分，如圖13上方實(shí)線所示，共計(jì)5 層；；壓實(shí)后將其放置于鑲條4的上方；
[0118] 5)沿芯軸6外表面鋪疊預(yù)浸料，兩側(cè)向下翻至鑲條4的外側(cè)面，如圖13上方點(diǎn)劃 線所示，共計(jì)5層；
[0119] 6)在鑲塊3的外表面鋪疊預(yù)浸料，形成加強(qiáng)肋14部分，鋪疊密實(shí)后連同鑲塊3放 置于第5)步所鋪疊預(yù)浸料的兩側(cè)，如圖13兩側(cè)面實(shí)線所示，共計(jì)10層；
[0120] 7)上述各步預(yù)浸料的鋪疊層數(shù)皆不盡相同，需要分別依據(jù)產(chǎn)品厚度和單層預(yù)浸料 的厚度確定。
[0121] 7)上述各步預(yù)浸料的鋪疊方向采用（0/90)和（+45/-45)交替鋪層。
[0122] 光闌部分按照如下方法進(jìn)行鋪疊：
[0123] 沿模具內(nèi)表面由外向內(nèi)逐層鋪疊，同時(shí)沿模具外緣修切坯件的邊緣。如果采用整 片預(yù)浸料，應(yīng)沿周向間隔30mm?60mm添加剪口；如果每一層等分成若干片預(yù)浸料，同層 相鄰兩片預(yù)浸料可以采用對(duì)接或者搭接（搭接寬度5mm?10mm)，相鄰層預(yù)浸料的對(duì)接縫 或者搭接線應(yīng)沿同一方向依次錯(cuò)開(kāi)IOmm以上；總鋪疊層數(shù)為10層，預(yù)浸料鋪疊方向皆為 (0/90)；
[0124] 鋪疊過(guò)程應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，每鋪疊3?5層進(jìn)行一次預(yù)壓實(shí)。
[0125] 第六步，預(yù)壓實(shí)
[0126] 依次鋪覆聚四氟乙烯隔離膜、工藝均壓板、透氣氈，粘貼密封膠帶并封裝真空尼龍 薄膜，抽真空進(jìn)行預(yù)壓實(shí)；
[0127] 預(yù)壓實(shí)參數(shù)為：抽真空壓力不大于-0. 09MPa，室溫狀態(tài)下保持0. 5?1小時(shí)；
[0128] 預(yù)壓實(shí)完成后，拆除真空尼龍薄膜、透氣氈、工藝均壓板、聚四氟乙烯隔離膜，繼續(xù) 未完成的鋪疊步驟。
[0129] 第七步，固化
[0130] 修切預(yù)壓實(shí)過(guò)程的溢料，擦凈模具表面的膠液。
[0131] 依次鋪覆聚四氟乙烯隔離膜、吸膠層、聚四氟乙烯隔離膜、工藝均壓板、透氣氈，粘 貼密封膠帶并封裝真空尼龍薄膜。
[0132] 采用真空袋-熱壓罐法或者真空袋-烘箱法完成固化，固化工藝為：抽真空壓力不 大于-0. 094MPa，升溫至70±3°C保持1小時(shí)后加外壓至0. 2MPa，繼續(xù)升溫至120±3°C加外 壓至0. 5MPa，繼續(xù)升溫至140±3°C保持3小時(shí)后關(guān)機(jī)，待溫度降至60°C以下后出罐。
[0133] 第八步，脫模及修整
[0134] 拆除真空尼龍薄膜和透氣氈，取下表面的均壓板7,拆除端蓋5和側(cè)板2,然后拆除 兩側(cè)的鑲塊4，接著將芯軸6從產(chǎn)品中脫出，再將鑲條3從產(chǎn)品中脫出，最后從底座1上脫出 筒體部分。
[0135] 將光闌從光闌成形模具中脫出。
[0136] 修整筒體和光闌的飛邊及毛刺。
[0137] 第九步，組件試裝配
[0138] 將前面制得的筒體和各光闌進(jìn)行試裝配，配合間隙一般為0. Imm?0. 3_。如果配 合間隙大于〇. 3_，可在配制室溫固化膠黏劑時(shí)加入適量增稠劑，或者在粘接時(shí)填充一層玻 璃纖維沙網(wǎng)。
[0139] 第十步，粘接前表面處理
[0140] 標(biāo)記所需粘接區(qū)域，周邊粘貼隔離膜。采用砂紙均勻地打磨筒體和光闌的粘接面， 用丙酮溶劑清洗、擦凈并晾干。
[0141] 第十一步，配膠
[0142] 配制粘接所需的室溫固化結(jié)構(gòu)膠黏劑：采用hardener420膠黏劑，其配制工藝為： 按照甲組份：乙組份=100:40(重量比）配制hardener420膠液，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆颉?br>
[0143] 第十二步，組件粘接
[0144] 在筒體和光闌的粘接面上分別均勻地涂抹一層hardener420膠黏劑，依次將六個(gè) 光闌裝入筒體內(nèi)，擦凈溢膠，并用壓敏膠帶固定。
[0145] 室溫下靜置一定時(shí)間完成固化，固化工藝為：保持接觸壓，在室溫下靜置7天或者 60°C條件下靜置3小時(shí)。
[0146] 第十三步，組件修整
[0147] 拆除壓敏膠帶等，修銼表面的溢膠及毛刺。
【權(quán)利要求】
1. 一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，該復(fù)合材料筒殼包括圓筒、兩條以 上的加強(qiáng)肋、連接面、兩條以上的立筋和光闌；光闌安裝在圓筒的內(nèi)部，連接面的中間部分 通過(guò)立筋與圓筒固定連接，連接面的兩邊部分通過(guò)加強(qiáng)肋與圓筒固定連接；圓筒、加強(qiáng)肋、 連接面和立筋為一體成型，圓筒、加強(qiáng)肋、連接面和立筋的組合體簡(jiǎn)稱筒體；相鄰的兩條立 筋之間形成空腔；相鄰的兩條加強(qiáng)肋之間形成空腔； 其特征在于該方法的步驟為： 第一步，模具設(shè)計(jì)與制造 模具包括筒體成形模具和光闌成形模具； 筒體成形模具采用組合模具，該組合模具包括芯軸、底座、鑲條、鑲塊、側(cè)板、端蓋和工 藝均壓板； 芯軸外形及尺寸與圓筒內(nèi)腔一致；底座上表面形狀及尺寸與連接面一致；鑲條外形及 尺寸與相鄰的兩條立筋之間形成的空腔一致； 鑲塊外形及尺寸與相鄰的兩條加強(qiáng)肋之間形成的空腔一致； 鑲塊的數(shù)量與兩條加強(qiáng)肋之間形成的空腔數(shù)量相同； 側(cè)板安裝在鑲塊的外側(cè)，與筒體側(cè)面貼合，其貼合形狀及尺寸與筒體側(cè)面一致； 端蓋共兩件，分別安裝在底座的兩端，端蓋中部依據(jù)鑲條的形狀開(kāi)槽，用于鑲條的限 位； 工藝均壓板為外形與筒體上表面形狀一致的薄板； 光闌成形模具采用陰模，其內(nèi)腔形狀及尺寸與光闌一致； 第二步，模具預(yù)處理 在筒體成形模具和光闌成形模具的表面涂刷一層脫模劑，脫模劑耐受溫度一般不低于 140°C，并晾干； 第三步，預(yù)浸料制備 制備所需的預(yù)浸料，依據(jù)樹(shù)脂基體的具體類型進(jìn)行預(yù)浸料B階化處理； 第四步，預(yù)浸料裁剪 根據(jù)筒體和光闌的外形尺寸裁剪預(yù)浸料； 第五步，鋪疊 筒體部分按照如下方法進(jìn)行鋪疊： 1) 在底座上鋪疊預(yù)浸料； 2) 在底座的上方鋪疊T型預(yù)浸料； 3) 在鑲條外表面鋪疊預(yù)浸料，鋪疊密實(shí)后連同鑲條放置于底座上方第2)步所鋪疊T型 預(yù)浸料的兩側(cè)； 4) 沿芯軸外表面鋪疊預(yù)浸料，壓實(shí)后將其放置于鑲條的上方； 5) 沿芯軸外表面鋪疊預(yù)浸料，兩側(cè)向下翻至鑲條的外側(cè)面； 6) 在鑲塊的外表面鋪疊預(yù)浸料，鋪疊密實(shí)后連同鑲塊放置于第5)步所鋪疊預(yù)浸料的 兩側(cè)； 光闌部分按照如下方法進(jìn)行鋪疊： 沿模具內(nèi)表面由外向內(nèi)逐層鋪疊，并進(jìn)行預(yù)壓實(shí)，同時(shí)沿模具外緣修切坯件的邊緣； 第六步，預(yù)壓實(shí) 依次鋪覆聚四氟乙烯隔離膜、工藝均壓板和透氣氈，然后粘貼密封膠帶并封裝真空尼 龍薄膜，抽真空進(jìn)行預(yù)壓實(shí)；預(yù)壓實(shí)在鋪疊過(guò)程中進(jìn)行，每鋪疊3?5層進(jìn)行一次預(yù)壓實(shí)； 預(yù)壓實(shí)完成后，拆除真空尼龍薄膜、透氣氈、工藝均壓板、聚四氟乙烯隔離膜，繼續(xù)未完 成的鋪疊步驟； 第七步，固化 修切預(yù)壓實(shí)過(guò)程的溢料，擦凈模具表面的膠液； 依次鋪覆聚四氟乙烯隔離膜、吸膠層、聚四氟乙烯隔離膜、工藝均壓板和透氣氈，然后 粘貼密封膠帶并封裝真空尼龍薄膜； 采用真空袋-熱壓罐法或者真空袋-烘箱法完成固化； 第八步，脫模及修整 拆除真空尼龍薄膜和透氣氈，取下工藝均壓板，拆除端蓋和側(cè)板，然后拆除兩側(cè)的鑲 塊，接著將芯軸從產(chǎn)品中脫出，再將鑲條從產(chǎn)品中脫出，最后從底座上脫出筒體部分； 將光闌從光闌成形模具中脫出； 修整筒體和光闌的飛邊及毛刺； 第九步，組件試裝配 將前面制得的筒體和各光闌進(jìn)行裝配； 第十步，粘接前表面處理 采用砂紙均勻地打磨筒體和光闌的粘接面，用溶劑清洗、擦凈并晾干； 第i^一步，組件粘接 在筒體和光闌的粘接面上分別均勻地涂抹一層室溫固化結(jié)構(gòu)膠黏劑，依次將各光闌裝 入筒體內(nèi)，擦凈溢膠，并用壓敏膠帶固定；室溫下靜置，完成固化； 第十二步，組件修整 拆除壓敏膠帶，修銼表面的溢膠及毛刺。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，其特征在 于：光闌部分進(jìn)行鋪疊時(shí)，采用整片預(yù)浸料，沿周向間隔30mm?60mm添加剪口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，其特征在 于：光闌部分進(jìn)行鋪疊時(shí)，每一層等分成若干片預(yù)浸料，同層相鄰兩片預(yù)浸料采用對(duì)接或者 搭接，相鄰層預(yù)浸料的對(duì)接縫或者搭接線沿同一方向依次錯(cuò)開(kāi)1〇_以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，其特征在 于：搭接寬度5謹(jǐn)?10謹(jǐn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，其特征在 于：第一步的模具底座兩端面開(kāi)槽，槽寬度與端蓋寬度相同，槽深度大于2mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，其特征在 于：第一步的工藝均壓板為〇. 3?2_厚的工程塑料板或鋁合金板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，其特征在 于：第三步的預(yù)浸料為芳綸纖維、玻璃纖維、碳纖維、織物預(yù)浸料或者單向預(yù)浸料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，其特征在 于：第五步的鋪層，每鋪疊一塊預(yù)浸料后，鋪覆一層聚四氟乙烯薄膜，然后用橡膠輥和電熨 斗逐步碾壓，使層與層之間致密但無(wú)褶皺，相鄰預(yù)浸料的拼接縫要求錯(cuò)開(kāi)1〇_以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用臥式安裝的復(fù)合材料筒殼的成形方法，其特征在 于：第六步的預(yù)壓實(shí)工藝為，抽真空壓力不大于_〇. 〇9MPa，保持0. 5?1小時(shí)，抽真空的同 時(shí)依據(jù)樹(shù)脂基體的具體類型進(jìn)行加熱使樹(shù)脂軟化。
【文檔編號(hào)】B29C70/38GK104385624SQ201410515854
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】章令暉, 陳萍, 張志剛, 靳利鋒, 王琦潔, 李雨默, 趙金濤, 王眾志, 尚健, 呂賢亮 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所