格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒制造方法,首先制造金屬成型芯模,并在金屬成型芯模表面刻網(wǎng)格線,同時根據(jù)格柵孔形狀裁剪聚丙烯酸橡膠片;將碳纖維預(yù)浸料按照網(wǎng)格線鋪覆在金屬成型芯模上,并將聚丙烯酸橡膠片按照格柵孔位置貼在金屬成型芯模上;將金屬成型芯模封裝、真空熱壓固化;然后脫模修整,去除聚丙烯酸橡膠片,并安裝相應(yīng)的金屬接頭,得到格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒。本發(fā)明通過在金屬成型芯模表面刻網(wǎng)格線,保證了碳纖維復(fù)合材料格柵鋪覆的準(zhǔn)確性,通過在格柵孔內(nèi)貼聚丙烯酸橡膠片,防止真空熱壓固化時,碳纖維復(fù)合材料格柵塌陷變形,采用該方法能夠制造出格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒,并滿足設(shè)計要求。
【專利說明】格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及饋源支撐筒制造【技術(shù)領(lǐng)域】,具體為一種格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在衛(wèi)星測控、通訊和遙感接收站中,饋源支撐筒是必不可少的結(jié)構(gòu)部件,用于支撐各類天線;在星載系統(tǒng)中,饋源支撐筒用于固定星載天線電氣系統(tǒng),相應(yīng)的技術(shù)要求是質(zhì)量輕,在-100°C?100°C溫度范圍內(nèi)軸向尺寸穩(wěn)定。
[0003]目前饋源支撐筒主要采用的是金屬或碳纖維復(fù)合材料薄壁圓筒,其主要缺點是結(jié)構(gòu)重量大。為了減輕重量,設(shè)計單位提出了采用格柵形饋源支撐筒的設(shè)計方案,但相比于薄壁圓筒,目前還沒有成熟的格柵形饋源支撐筒加工方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,本發(fā)明提出了一種格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒制造方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]所述一種格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒制造方法,其特征在于:包括以下步驟:
[0007]步驟1:根據(jù)格柵形饋源支撐筒的設(shè)計形狀設(shè)計并制造金屬成型芯模,其中金屬成型芯模的軸向尺寸通過溫度補償法進行設(shè)計;
[0008]步驟2:根據(jù)格柵形饋源支撐筒中格柵條的設(shè)計寬度和位置,在金屬成型芯模表面刻網(wǎng)格線,網(wǎng)格線由一組順時針螺旋線、一組逆時針螺旋線和一組軸向母線組成,各組線中都包含若干對線,每對線中兩根線的間距等于格柵條的設(shè)計寬度;根據(jù)格柵形饋源支撐筒中的格柵孔形狀裁剪聚丙烯酸橡膠片,聚丙烯酸橡膠片邊角處修成R3mm?R5mm的圓角;
[0009]步驟3:經(jīng)過步驟2處理后的金屬成型芯模清洗、除油、涂脫模劑后,在芯模表面貼覆一層聚四氟乙稀脫模薄膜;將碳纖維預(yù)浸料按照金屬成型芯模表面刻的網(wǎng)格線鋪覆在金屬成型芯模上,形成碳纖維復(fù)合材料格柵;將聚丙烯酸橡膠片按照格柵孔位置貼在金屬成型芯模上;
[0010]步驟4:將金屬成型芯模封裝、真空熱壓固化;然后脫模修整,去除聚丙烯酸橡膠片,并安裝相應(yīng)的金屬接頭,得到格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒。
[0011]有益效果
[0012]本發(fā)明根據(jù)格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒的設(shè)計要求,提出了相關(guān)的制造方法,通過在金屬成型芯模表面刻網(wǎng)格線,保證了碳纖維復(fù)合材料格柵鋪覆的準(zhǔn)確性,通過在格柵孔內(nèi)貼聚丙烯酸橡膠片,防止真空熱壓固化時,碳纖維復(fù)合材料格柵塌陷變形,采用該方法能夠制造出格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒,并滿足設(shè)計要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1:格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2:成形方法的工藝流程。
[0015]圖3:金屬成型芯模示意圖。
[0016]圖4:鋪覆碳纖維預(yù)浸料以及粘貼聚丙烯酸橡膠片后的金屬成型芯模。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明:
[0018]為了降低結(jié)構(gòu)重量,設(shè)計單位提出了格柵形饋源支撐筒的設(shè)計方案,如圖1所示,整體結(jié)構(gòu)上采用了格柵結(jié)構(gòu),其下半段為圓筒形,上半段為圓錐形,而且端面帶有一個金屬接頭,用于它與其他零件的連接??拷宇^處有三個固定電器制件的窗口,制件中間有三個環(huán)向筋,環(huán)向筋上也打有孔,用于固定電氣零件。在靠近下段面的外緣有8個用于固定其他零件的金屬支耳,通過螺栓將支套與相關(guān)零件連接在一起。
[0019]相比于傳統(tǒng)的薄壁圓筒式的饋源支撐筒,格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,性能要求高,需要設(shè)計合理的工藝方案,并解決如何格柵位置精確的問題。為此,本實施例采用了以下技術(shù)方案:
[0020]步驟1:根據(jù)格柵形饋源支撐筒的設(shè)計形狀設(shè)計并制造金屬成型芯模,其中金屬成型芯模的軸向尺寸通過溫度補償法進行設(shè)計。
[0021]在碳纖維復(fù)合材料制件的制造過程中,工裝模具是CFRP制件成型的依托,是制件結(jié)構(gòu)尺寸的重要保證。根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)尺寸和脫模要求,模具采用了芯模組合結(jié)構(gòu)形式。在模具設(shè)計中除了要考慮如何保證制件的平整度,更重要的要保證制件的結(jié)構(gòu)尺寸要求。在模具材料上我們選擇了價格較便宜且加工性能較好的鑄鋁材料。模具參見圖3。
[0022]在模具設(shè)計中采用了溫度補償法設(shè)計,即把模具在CFRP高溫成型過程中的熱膨脹因素考慮到模具設(shè)計中,復(fù)合材料在成型芯模上鋪覆、封裝完成后,經(jīng)過高溫高壓條件下固化成型。成型固化溫度達(dá)170°C,此時鋁芯模會因熱膨脹而尺寸產(chǎn)生較大變化。復(fù)合材料在高溫固化完成后按一定速率降到室溫,此時鋁芯模尺寸變小,而復(fù)合材料因膨脹系數(shù)較小保留高溫狀態(tài)下的尺寸。因此要保證制件的尺寸精度,必須考慮模具材料的熱膨脹特性。我們采用了溫度補償法設(shè)計技術(shù)保證了研制出的制件長度尺寸達(dá)到了設(shè)計要求。
[0023]步驟2:根據(jù)格柵形饋源支撐筒中格柵條的設(shè)計寬度和位置,在金屬成型芯模表面刻網(wǎng)格線,網(wǎng)格線由一組順時針螺旋線、一組逆時針螺旋線和一組軸向母線組成,各組線中都包含若干對線,每對線中兩根線的間距等于格柵條的設(shè)計寬度;根據(jù)格柵形饋源支撐筒中的格柵孔形狀裁剪聚丙烯酸橡膠片,聚丙烯酸橡膠片邊角處修成R3mm?R5mm的圓角。
[0024]為了很好地控制格柵條的寬度與形狀,采用了數(shù)控車床刻線。這些網(wǎng)紋由一組順時針螺旋線、一組逆時針螺旋線和一組側(cè)母線的網(wǎng)紋組成,每組72根,又分成36對,每對間隔10°,每對線之間間距3.5mm。由于鑄鋁含雜質(zhì)較多,對刀具損害較大,刀具與刻線深度的選擇直接影響刻線的精度和寬度的一致性,選擇1/4刻線刀,刀具轉(zhuǎn)速為2000r/min,縱向進給為0.2mm,刻線深度為0.1mm,每刻三根線,需更換一次刀具,從而保證刻線精度。
[0025]格柵條的成型采用聚丙烯酸橡膠制作輔助工裝,聚丙烯酸橡膠片厚度2mm,根據(jù)模具留在橡膠片內(nèi)側(cè)的印記裁切成所需形狀。邊角處修成約R3mm?R5mm的圓角。參見圖4。
[0026]步驟3:經(jīng)過步驟2處理后的金屬成型芯模清洗、除油、涂脫模劑后,在芯模表面貼覆一層聚四氟乙稀脫模薄膜;將碳纖維預(yù)浸料按照金屬成型芯模表面刻的網(wǎng)格線鋪覆在金屬成型芯模上,形成碳纖維復(fù)合材料格柵;將聚丙烯酸橡膠片按照格柵孔位置貼在金屬成型芯模上。
[0027]為了使制件與模具更好地分離,同時避免鑄鋁材料中的細(xì)微砂眼造成制件缺陷,除了用高溫環(huán)氧膩子封堵外,在芯模上貼覆一層聚四氟乙稀脫模薄膜。并且通過脫模頂出工裝實現(xiàn)制件在成型后順利脫模。
[0028]步驟4:將金屬成型芯模封裝、真空熱壓固化;然后脫模修整,去除聚丙烯酸橡膠片,并安裝相應(yīng)的金屬接頭,得到格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒。
[0029]本實施例中選用M40/4211預(yù)浸料制作格柵形饋源支撐筒,通過認(rèn)真的工藝研究,突破了模具設(shè)計與制造、鋪層設(shè)計、制件外觀質(zhì)量保證、制件尺寸精度控制、成型工藝等關(guān)鍵技術(shù),成型的制件格柵條寬度和厚度均勻,外表光潔,尺寸精度高,滿足了設(shè)計要求。
【權(quán)利要求】
1.一種格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒制造方法,其特征在于:包括以下步驟:步驟1:根據(jù)格柵形饋源支撐筒的設(shè)計形狀,設(shè)計并制造金屬成型芯模,其中金屬成型芯模的軸向尺寸通過溫度補償法進行設(shè)計; 步驟2:根據(jù)格柵形饋源支撐筒中格柵條的設(shè)計寬度和位置,在金屬成型芯模表面刻網(wǎng)格線,網(wǎng)格線由一組順時針螺旋線、一組逆時針螺旋線和一組軸向母線組成,各組線中都包含若干對線,每對線中兩根線的間距等于格柵條的設(shè)計寬度;根據(jù)格柵形饋源支撐筒中的格柵孔形狀裁剪聚丙烯酸橡膠片,聚丙烯酸橡膠片邊角處修成R3mm?R5mm的圓角;步驟3:經(jīng)過步驟2處理后的金屬成型芯模清洗、除油、涂脫模劑后,在芯模表面貼覆一層聚四氟乙稀脫模薄膜;將碳纖維預(yù)浸料按照金屬成型芯模表面刻的網(wǎng)格線鋪覆在金屬成型芯模上,形成碳纖維復(fù)合材料格柵;將聚丙烯酸橡膠片按照格柵孔位置貼在金屬成型芯模上; 步驟4:將金屬成型芯模封裝、真空熱壓固化;然后脫模修整,去除聚丙烯酸橡膠片,并安裝相應(yīng)的金屬接頭,得到格柵形碳纖維復(fù)合材料饋源支撐筒。
【文檔編號】B29C33/76GK104441676SQ201410789369
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】吳利英, 徐錦, 張燕娜 申請人:中國電子科技集團公司第三十九研究所