本發(fā)明涉及復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法。

背景技術(shù)：

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)連接裙是發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的重要組成部分，用于實(shí)現(xiàn)殼體級(jí)間段連接或發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈主結(jié)構(gòu)等的連接，由于復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度、比模量等優(yōu)異性能，因此復(fù)合材料連接裙廣泛用于火箭或?qū)椫鹘Y(jié)構(gòu)的連接。

復(fù)合材料裙常存在變壁厚的情況，如成型零件底部帶法蘭，或存在下陷斜角等，復(fù)合材料整體連接裙的成型方式有RTM成型工藝和纏繞鋪層成型工藝。RTM成型工藝是將復(fù)合材料連接裙的法蘭、筒身段等結(jié)構(gòu)采用連續(xù)纖維或纖維織物預(yù)成型后，鋪放在模腔中，合模密封后，再通過樹脂注射，一次整體成型全復(fù)合材料連接裙，此過程需控制樹脂流動(dòng)性，且制備的復(fù)合材料連接裙內(nèi)部孔隙率較大，模具制造相對(duì)困難，制造成本較大；而纏繞成型工藝是在控制纖維張力和預(yù)定線型的條件下，將連續(xù)的纖維粗紗浸漬樹脂膠液，連續(xù)地纏繞在復(fù)合材料連接裙內(nèi)腔尺寸的芯模上，然后在室溫或加熱條件下固化形成復(fù)合材料端框的整體連接裙，但脫模時(shí)需破壞芯模，芯模無法重復(fù)使用，制造成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的復(fù)合材料裙的制備工藝成型質(zhì)量不佳、容易造成表面缺陷、脫模成本高、制造成本大等上述不足，提供一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，便于快速脫模，提高成型質(zhì)量，節(jié)省生產(chǎn)成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，包括以下步驟：

A、在構(gòu)件一的外表面貼合待成型構(gòu)件；

B、將構(gòu)件二首尾連接成環(huán)狀貼合在所述待成型構(gòu)件的外側(cè)；

C、在所述待成型構(gòu)件與構(gòu)件二形成的整體外側(cè)套設(shè)真空袋并進(jìn)行真空處理；

D、放入熱壓罐進(jìn)行固化成型；

E、待所述待成型構(gòu)件的成型完畢后，將所述構(gòu)件二沿連接處打開，再將所述待成型構(gòu)件與所述構(gòu)件一分離，完成脫模；

其中，所述構(gòu)件一為環(huán)狀的硬質(zhì)構(gòu)件，所述構(gòu)件二為條狀的軟質(zhì)構(gòu)件。

采用本發(fā)明所述的一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，所述構(gòu)件一為環(huán)狀的硬質(zhì)構(gòu)件，如鋼質(zhì)環(huán)狀構(gòu)件，在所述構(gòu)件一外側(cè)貼合所述待成型構(gòu)件，所述待成型構(gòu)件為若干層預(yù)浸料料片形成，一層層的貼合于所述構(gòu)件一外側(cè)表面，所述構(gòu)件二為條狀的軟質(zhì)構(gòu)件，將所述構(gòu)件二首尾連接成環(huán)狀貼合在所述待成型構(gòu)件的外側(cè)，然后在待成型構(gòu)件與構(gòu)件二形成的整體外側(cè)套設(shè)真空袋并進(jìn)行真空處理，再放入熱壓罐進(jìn)行固化成型，待所述待成型構(gòu)件的成型完畢后，由于所述構(gòu)件二為條狀的軟質(zhì)構(gòu)件，將所述構(gòu)件二沿連接處打開，再將所述待成型構(gòu)件與所述構(gòu)件一分離，完成脫模，即可完成復(fù)合材料裙的制備。采用本方法先貼合待成型構(gòu)件后再貼合軟模，軟模與待成型構(gòu)件之間貼合密實(shí)，有利于降低孔隙率，提高復(fù)合材料裙的表面成型質(zhì)量，由于軟模存在切口，能夠拆開實(shí)現(xiàn)快速脫模，當(dāng)復(fù)合材料裙的成型形狀存在變壁厚的外形特征時(shí)，如存在法蘭結(jié)構(gòu)或閉角，成型后在保持模具完整的情況下復(fù)合材料裙無法取出，或者脫模時(shí)容易造成外形損傷，而軟模能夠打開脫離，因此能夠順利脫模同時(shí)避免對(duì)模具的破壞，模具能夠重復(fù)循環(huán)使用，有效節(jié)省模具成本，縮短生產(chǎn)周期，降低制造成本。

優(yōu)選的，所述構(gòu)件二的制備方法包括以下步驟：

a、在構(gòu)件三的外表面貼合用于制備所述構(gòu)件二的坯料；

b、在所述構(gòu)件二的坯料外側(cè)套設(shè)真空袋并進(jìn)行真空處理；

c、放入熱壓罐進(jìn)行固化成型；

d、待成型完畢后，將所述構(gòu)件二沿連接處打開，完成所述構(gòu)件二的制備；

其中所述構(gòu)件三為環(huán)狀的硬質(zhì)構(gòu)件。

由于所述構(gòu)件二為條狀軟模，為保證其能夠緊密貼合所述待成型構(gòu)件，采用適配的環(huán)狀硬質(zhì)的所述構(gòu)件三制備所述構(gòu)件二，能夠提高所述構(gòu)件二的成型質(zhì)量，提高與所述構(gòu)件一的適配度，進(jìn)而提高所述待成型構(gòu)件的成型質(zhì)量。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟a包括以下步驟：

a1、分別制備所述構(gòu)件二的坯料的段一與段二，將所述段一分為兩段；

a2、將所述段一貼合于所述構(gòu)件三的外表面，在所述段一的兩段之間設(shè)置脫模布；

a3、將所述構(gòu)件三外表面的剩余部位貼合所述段二，所述段二的兩端與所述段一的兩端分別搭接。

由于所述構(gòu)件二為條狀，采用所述段一與段二通過熱壓罐固化連接，將所述段一分為兩段，將所述段一貼合于所述構(gòu)件三的外表面，在所述段一的兩段之間設(shè)置脫模布，避免在成型過程中連成整體，所述構(gòu)件三外表面的剩余部位貼合所述段二，所述段二的兩端與所述段一的兩端分別搭接，保證在成型過程中所述段一與段二能夠連成整體，最終形成條狀。

進(jìn)一步優(yōu)選的，在步驟a2中，在所述段一兩段的連接處，與所述構(gòu)件三接觸的一側(cè)鋪設(shè)碳纖維織物預(yù)浸料。

采用上述設(shè)置方式，有利于提高所述構(gòu)件二在連接處的成型強(qiáng)度。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述段一的兩段之間的切口為斜角。

采用斜角切口，增加搭接的連接面積，連接更穩(wěn)定。

進(jìn)一步優(yōu)選的，在步驟a2之前，先在所述構(gòu)件三的表面貼合無孔隔離膜。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述構(gòu)件二的坯料通過在兩層橡膠之間貼合碳纖維織物預(yù)浸料形成。

所述構(gòu)件二為軟模，采用橡膠基體與碳纖維織物復(fù)合形成，其中碳纖維織物能夠增強(qiáng)所述構(gòu)件二的強(qiáng)度，以便保證復(fù)合材料裙的外形尺寸和外側(cè)壁的表面質(zhì)量，而橡膠使得所述構(gòu)件二具有一定程度的柔韌度，能有效的均化和傳遞外部的壓力，進(jìn)一步提高復(fù)合材料裙的成型質(zhì)量。

優(yōu)選的，所述構(gòu)件一、構(gòu)件二與所述待成型構(gòu)件之間設(shè)有無孔隔離膜。

所述構(gòu)件一與待成型構(gòu)件之間的無孔隔離膜也可以替換為脫模劑。

優(yōu)選的，其特征在于，在步驟A中，在貼合所述待成型構(gòu)件時(shí)，進(jìn)行預(yù)壓實(shí)。

由于所述待成型構(gòu)件由若干層預(yù)浸料料片手工貼合形成，為保證貼合密實(shí)，減少孔隙，每貼合幾層抽真空預(yù)壓實(shí)一次，直至貼合完成。

優(yōu)選的，在步驟C之前，在所述待成型構(gòu)件與構(gòu)件二形成的整體外側(cè)依次套設(shè)無孔隔離膜和透氣氈。

在所述構(gòu)件二與待成型構(gòu)件組合形成的整體外依次設(shè)置無孔隔離膜和透氣氈，所述無孔隔離膜用于隔絕所述透氣氈，避免構(gòu)件二在成型過程中與所述透氣氈粘連，難以拆卸，所述無孔隔離膜也可替換為有孔隔離膜，所述透氣氈能夠便于導(dǎo)氣，同時(shí)避免所述構(gòu)件一的邊角劃破所述真空袋造成漏氣。

綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、采用本發(fā)明所述的一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，先鋪貼待成型構(gòu)件后再鋪覆軟模，軟模與待成型構(gòu)件之間鋪貼密實(shí)，有利于降低孔隙率，提高復(fù)合材料裙的表面成型質(zhì)量，由于軟模存在切口，能夠拆開實(shí)現(xiàn)快速脫模，當(dāng)復(fù)合材料裙的成型形狀存在變壁厚的外形特征時(shí)，如存在法蘭結(jié)構(gòu)或閉角，成型后在保持模具完整的情況下復(fù)合材料裙無法取出，或者脫模時(shí)容易造成外形損傷，而軟模能夠打開脫離，因此能夠順利脫模同時(shí)避免對(duì)模具的破壞，模具能夠重復(fù)循環(huán)使用，有效節(jié)省模具成本，縮短生產(chǎn)周期，降低制造成本。

2、采用本發(fā)明所述的一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，由于所述構(gòu)件二為條狀軟模，為保證其能夠緊密貼合所述待成型構(gòu)件，采用適配的環(huán)狀硬質(zhì)的所述構(gòu)件三制備所述構(gòu)件二，能夠提高所述構(gòu)件二的成型質(zhì)量，提高與所述構(gòu)件一的適配度，進(jìn)而提高所述待成型構(gòu)件的成型質(zhì)量。

3、采用本發(fā)明所述的一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，由于所述構(gòu)件二為條狀，采用所述段一與段二通過熱壓罐固化連接，將所述段一分為兩段，將所述段一鋪貼于所述構(gòu)件三的外表面，在所述段一的兩段之間設(shè)置脫模布，避免在成型過程中連成整體，所述構(gòu)件三外表面的剩余部位鋪貼所述段二，所述段二的兩端與所述段一的兩端分別搭接，保證在成型過程中所述段一與段二能夠連成整體，最終形成條狀。

4、采用本發(fā)明所述的一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，有利于提高所述構(gòu)件二在連接處的成型強(qiáng)度。

5、采用本發(fā)明所述的一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，采用斜角切口，增加搭接的連接面積，連接更穩(wěn)定。

6、采用本發(fā)明所述的一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，所述構(gòu)件二為軟模，采用橡膠基體與碳纖維織物復(fù)合形成，其中碳纖維織物能夠增強(qiáng)所述構(gòu)件二的強(qiáng)度，以便保證復(fù)合材料裙的外形尺寸和外側(cè)壁的表面質(zhì)量，而橡膠使得所述構(gòu)件二具有一定程度的柔韌度，能有效的均化和傳遞外部的壓力，進(jìn)一步提高復(fù)合材料裙的成型質(zhì)量。

7、采用本發(fā)明所述的一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，由于所述待成型構(gòu)件由若干層預(yù)浸料料片手工鋪放形成，為保證鋪貼密實(shí)，減少孔隙，每鋪放幾層抽真空預(yù)壓實(shí)一次，直至鋪放完成。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的構(gòu)件二的坯料的段一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的構(gòu)件二的坯料的段二的結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖3為本發(fā)明所述的構(gòu)件三的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明所述的構(gòu)件二成型的剖視圖。

圖5為本發(fā)明所述的構(gòu)件二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明所述的構(gòu)件一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明中步驟八的截面圖。

圖8為本發(fā)明中步驟九的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖9為圖8的局部放大圖。

圖中標(biāo)記：1-構(gòu)件一，2-構(gòu)件二，21-段一，22-段二，3-待成型構(gòu)件，4-真空袋，5-支撐部件，6-無孔隔離膜，7-透氣氈，8-構(gòu)件三，9-脫模布，10-橡膠，11-碳纖維織物預(yù)浸料。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

一種變壁厚復(fù)合材料裙的成型方法，包括以下步驟：

步驟一、分別制備所述構(gòu)件二2的坯料的段一21與段二22，將所述段一21分為兩段；

步驟二、先在所述構(gòu)件三8的表面貼合無孔隔離膜6，將所述段一21貼合于所述構(gòu)件三8的外表面，在所述段一21兩段的連接處，與所述構(gòu)件三8接觸的一側(cè)鋪設(shè)碳纖維織物預(yù)浸料11，在所述段一21的兩段之間設(shè)置脫模布9；

步驟三、將所述構(gòu)件三8外表面的剩余部位貼合所述段二22，所述段二22的兩端與所述段一21的兩端分別搭接；

步驟四、在所述構(gòu)件二2的坯料外側(cè)依次套設(shè)無孔隔離膜6、透氣氈7和真空袋4并進(jìn)行真空處理；

步驟五、放入熱壓罐進(jìn)行固化成型；

步驟六、待成型完畢后，將所述構(gòu)件二2沿連接處打開，完成所述構(gòu)件二2的制備；

步驟七、在構(gòu)件一1的外表面先鋪貼無孔隔離膜6，然后貼合待成型構(gòu)件3；

步驟八、將無孔隔離膜6貼合在所述待成型構(gòu)件3外側(cè)，然后將所述構(gòu)件二2首尾連接成環(huán)狀貼合在所述無孔隔離膜6外側(cè)；

步驟九、在所述待成型構(gòu)件3與構(gòu)件二2形成的整體外側(cè)依次套設(shè)無孔隔離膜6、透氣氈7和真空袋4并進(jìn)行真空處理；

步驟十、放入熱壓罐進(jìn)行固化成型；

步驟十一、待所述待成型構(gòu)件3的成型完畢后，將所述構(gòu)件二2沿連接處打開，再將所述待成型構(gòu)件3與所述構(gòu)件一1分離，完成脫模。

其中，所述構(gòu)件一1為環(huán)狀的鋼質(zhì)構(gòu)件，所述構(gòu)件二2為條狀的橡膠10與碳纖維織物預(yù)浸料復(fù)合的構(gòu)件，所述構(gòu)件三8為環(huán)狀的鋼質(zhì)構(gòu)件，所述段一21的兩段之間的切口為斜角。

所述待成型構(gòu)件3為若干層預(yù)浸料料片形成，其成型結(jié)構(gòu)為底部帶有法蘭結(jié)構(gòu)、側(cè)面存在下陷斜角的變截面，如圖1所述，首先制備所述構(gòu)件二2的坯料的段一21，裁取相應(yīng)大小的兩片橡膠10，鋪放其中一張?jiān)谄桨迳希谄浔砻驿伔湃龑犹祭w維織物預(yù)浸料11，所述碳纖維織物預(yù)浸料11的大小略小于所述橡膠10的大小，再相對(duì)應(yīng)的法蘭端和下陷斜角處再額外鋪放兩層織物預(yù)浸料，最后在鋪放最后一層橡膠10，然后從所述段一21的中間斜向切開形成兩段，用所述脫模布9包裹其中一段，切口處下方鋪放兩層碳纖維織物預(yù)浸料11，如圖2，所述段二22也采用相同的鋪貼材料及順序，如圖3-4，將所述段一21與段二22鋪貼于所述構(gòu)件三8上，所述構(gòu)件三8內(nèi)設(shè)有支撐部件5，所述段二22的兩端分別于所述段一21的兩端相搭接，在所述段一21兩段的連接處，切口處的兩層碳纖維織物預(yù)浸料11位于與所述構(gòu)件三8接觸的一側(cè)，然后在所述構(gòu)件二2的外側(cè)依次鋪放無孔隔離膜6、透氣氈7和真空袋4并進(jìn)行真空處理，然后放入熱壓罐固化成型，脫模后形成所述構(gòu)件二2如圖5所示，如圖6-9，所述構(gòu)件一1內(nèi)設(shè)有支撐部件5，在所述構(gòu)件一1外側(cè)鋪貼無孔隔離膜6，然后依次鋪放形成所述待成型構(gòu)件3的預(yù)浸料料片，每鋪放四層進(jìn)行一次抽真空預(yù)壓實(shí)，直至鋪放完成，然后在所述待成型構(gòu)件3與所述構(gòu)件二2形成的整體外側(cè)依次鋪放無孔隔離膜6、所述構(gòu)件二2、無孔隔離膜6、透氣氈7及真空袋4，并進(jìn)行真空處理，然后放入熱壓罐固化成型，待固化完畢，將所述構(gòu)件二2沿切口處打開，再將所述待成型構(gòu)件3與所述構(gòu)件一1分離，使所述待成型構(gòu)件3完成脫模。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。