[发明专利]一种一体化螺钉及其模压成型模具、成型方法及应用

说明书

本发明提供了一种一体化螺钉及其模压成型模具、成型方法及应用，属于功能复合材料成型技术领域。所述模具包括凹模、底板、压板、多个衬套及多个压杆，凹模上设有多个通孔，底板设置在凹模下部，用于在成型时从下方封堵通孔，衬套设有与金属螺纹钉匹配的内螺纹孔，用于在成型时固定金属螺纹钉，多个衬套与多个通孔一一对应，衬套的外径与对应的通孔内径匹配，在成型时衬套设置在通孔内下部，且内螺纹孔开口向上，多个压杆与多个通孔一一对应且设置在通孔上端开口处，压杆与对应的衬套之间具有预浸料填充空腔，压板位于压杆上方用于给多个压杆同时施压以挤压填充空腔内的预浸料。该一体化螺钉既能承受≥1.5N·m的力矩，又可满足飞行器防热要求。

技术领域

本发明属于功能复合材料成型领域，涉及一种一体化螺钉及其模压成型模具、成型方法及应用。

背景技术

随着长时间飞行器需求的不断增长，对长时间中低热流环境下的热防护材料需求也越来越迫切。为了解决某异形面导弹飞行过程中的防热问题，需采用螺钉将异形面防热口盖与金属壳体固定连接。此螺钉既要满足连接承力要求，又要满足飞行过程中的防热需求。

传统的金属材料螺钉具有强度高、抗剪切、耐磨损、易加工、成本低等优点广泛应用于飞行器承力件的连接，然而在高温环境下，特别是在高速热流冲击下，与空气接触的金属螺钉快速软化、强度骤降，难以满足结构件连接要求。近年来，高硅氧/酚醛复合材料具有较低的密度和热导率，优良的吸热性能、耐烧蚀性能和热稳定性等优点，能满足飞行器在中低热流环境下的防热要求和隔热性能。但高硅氧/酚醛复合材料是一种硬脆性材料，加工难度高。且当螺纹直径较小(例如M4)时，复合材料螺钉螺纹的加工精度不易保证，易产生崩边缺陷，且复合材料螺钉强度低，反复拆卸使用时易磨损、断裂，一般无法作为承力部位的连接件使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化螺钉及其模压成型模具、成型方法及应用，该方法可实现一体化螺钉的整体净尺寸成型，尺寸精度高、重复性好，表面光洁，生产效率高，无需加工，成型周期短，可一次性多件成型，该一体化螺钉既能承受≥1.5N·m的力矩，满足高强度、耐磨损的连接要求，且由于复合材料的优异防热和隔热性能，又可满足航空航天飞行器飞行过程中的防热要求。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种一体化螺钉模压成型模具，所述一体化螺钉包括复合材料头部和金属螺纹钉，所述金属螺纹钉一端沉入所述复合材料头部内，所述模具包括凹模、底板、压板、多个衬套及多个压杆，所述凹模上设有多个通孔，所述底板设置在所述凹模下部，用于在成型时从下方封堵所述通孔，所述衬套设有与所述金属螺纹钉匹配的内螺纹孔，用于在成型时固定所述金属螺纹钉，所述多个衬套与所述多个通孔一一对应，所述衬套的外径与对应的所述通孔内径匹配，在成型时所述衬套设置在所述通孔内下部，且所述内螺纹孔开口向上，所述多个压杆与所述多个通孔一一对应且设置在所述通孔上端开口处，所述压杆与对应的所述衬套之间具有预浸料填充空腔，所述压板位于所述压杆上方用于给所述多个压杆同时施压以挤压所述填充空腔内的预浸料。

在一可选实施例中，所述的一体化螺钉模压成型模具还包括设置在所述通孔内的螺套，所述螺套位于所述衬套上方，所述螺套为空心柱状结构，且上端开口处对称设有两个块状凸起，所述螺套的中空部位为所述填充空腔，成型时所述压杆与所述凸起相贴。3、根据权利要求1或2所述的一体化螺钉模压成型模具，其特征在于，所述衬套为45#钢材质，所述凹模为P20模具钢材质，所述衬套的外径比对应的所述通孔内径小0.1-0.2mm。

在一可选实施例中，所述螺套为45#钢，所述螺套的外径比对应的所述通孔内径小0.1-0.2mm。

在一可选实施例中，所述的一体化螺钉模压成型模具还包括脱模框和支撑框，所述支撑框设置在所述凹模的侧壁上，所述脱模框用于支撑所述支撑框以使所述凹模悬空。

一种一体化螺钉模压成型方法，包括以下步骤：