[发明专利]一种返回式飞船头罩防热层成型工装

权利要求书

1.一种返回式飞船头罩防热层成型工装，其特征在于，包括下模(11)、中模(10)、上模(1)、观察窗(2)、真空表(3)、占位衬(4)、真空管路(5)、注胶管路(13)、托盘(9)、起吊环(7)、压紧板(14)、压紧框(6)；

中模(10)呈环形，上安装面设置密封胶条；中模(10)与下模(11)对接，中模(10)和下模(11)的安装面之间设置密封胶条；下模(11)底部连接注胶管路(13)，下模(11)内安装温度传感器；起吊环(7)呈环形，与若干压紧板(14)共同夹紧飞船头罩防热层(8)边缘；托盘(9)内放置飞船头罩防热层(8)和起吊环(7)、压紧板(14)的组合体；压紧框(6)边缘与起吊环(7)连接，将防热层(8)压实在托盘(9)上；托盘(9)安装在下模(11)和中模(10)内；占位衬(4)与上模(1)相连，位于上模(1)底部；上模(1)安装在中模(10)上，与中模(10)的安装面之间设置密封胶条；上模(1)上安装观察窗(2)、真空表(3)、真空管路(5)和温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种返回式飞船头罩防热层成型工装，其特征在于：压紧板(14)沿周向均布于飞船头罩防热层(8)上表面的边缘，通过螺栓透过飞船头罩防热层(8)将压紧板(14)和起吊环(7)连接。

3.根据权利要求2所述的一种返回式飞船头罩防热层成型工装，其特征在于：托盘(9)为球形，内表面型面与飞船头罩防热层(8)的凸面的外轮廓一致，飞船头罩防热层(8)置于托盘(9)后与托盘(9)贴合；托盘(9)底部的球面上均匀开透胶孔。

4.根据权利要求3所述的一种返回式飞船头罩防热层成型工装，其特征在于：下模(11)为凹模结构，内表面为球面；下模(11)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(11)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(13)，温度传感器安装于储胶槽侧壁上。

5.根据权利要求4所述的一种返回式飞船头罩防热层成型工装，其特征在于：注胶管路(13)带阀门，控制与注胶系统连接的通断。

6.根据权利要求5所述的一种返回式飞船头罩防热层成型工装，其特征在于：中模(10)呈环形，与下模(11)的分离面位于飞船头罩防热层(8)的中部。

7.根据权利要求6所述的一种返回式飞船头罩防热层成型工装，其特征在于：上模(1)为平板结构，上模(1)外表面设置网状的加强筋；上模(1)上表面的边缘沿周向安装4处观察窗(2)，观察窗(2)对角布置；上模(1)上设置4处真空接口，与真空管路(5)相连，真空管路(5)带阀门，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头罩防热层成型工装，其特征在于：压紧框(6)为网格状的框架结构，框架的下轮廓面与飞船头罩防热层(8)凹面的轮廓一致。

9.根据权利要求4所述的一种返回式飞船头罩防热层成型工装，其特征在于：下模(11)底部沿周向分布支撑框，支撑框底部安装导向轮(12)。

10.根据权利要求1～9任一项所述的返回式飞船头罩防热层成型工装的使用方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1、将导向轮(12)安装到下模(11)底部，将下模(11)放置在烘箱的外导轨上，在下模(11)与中模(10)的安装面上安装密封胶条；将中模(10)与下模(11)连接，以螺栓固定；在上模(1)底部安装占位衬(4)；在中模(10)的上安装面上安装密封胶条后，将上模(1)用螺栓与中模(10)固定；

步骤2、关闭注胶管路(13)开关，将真空管路(5)连接真空泵，将腔体内真空度降至-0.08MPa，关闭真空管路(5)开关，将工装转移至烘箱内加热，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；

步骤3、将起吊环(7)安装至飞船头罩防热层(8)上，起吊环(7)与飞船头罩防热层(8)翻边对齐，用螺钉连接压紧板(14)与起吊环(7)，使得飞船头罩防热层(8)基体材料固定在起吊环(7)上，通过起吊环(7)上的起吊接口，起吊起吊环(7)和飞船头罩防热层(8)至托盘(9)内，以螺钉将起吊环(7)与托盘(9)固定；将压紧框(6)与起吊环(7)连接，将飞船头罩防热层(8)压实在托盘(9)上；

步骤4、通过托盘(9)上的起吊接口将托盘(9)起吊至组装的中模(10)、下模(11)内，以螺钉固定托盘(9)，安装带有占位衬(4)的上模(1)；

步骤5、关闭注胶管路(13)开关，将注胶管路(13)与配胶设备连接，真空管路(5)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(13)开关，将树脂抽入工装内，过程中保持工装内真空度数值不高于-0.06MPa，通过观察窗(2)，观察树脂对飞船头罩防热层(8)基体材料的浸没情况，直至树脂完全浸没飞船头罩防热层(8)基体材料，并且树脂液面高于飞船头罩防热层(8)基体材料30mm后，关闭注胶管路(13)开关及真空管路(5)开关，并断开与真空泵和配胶设备的连接；

步骤6、将工装移至烘箱内，将温度传感器与测温系统连接，开启烘箱，将工装内树脂温度加热至180℃，并保温，树脂固化后降至常温；

步骤7、将工装移出烘箱，打开真空管路(5)开关，使得工装内真空压力降至常压，拆除上模(1)与中模(10)的连接螺栓，拆除上模(1)与占位衬(4)的连接螺栓，起吊并移走上模(1)，起吊并移走占位衬(4)，清理托盘(9)四周至中模(10)壁板区域内的固体树脂，拆除托盘(9)与中模(10)的固定螺钉，拆除中模(10)与下模(11)之间的连接螺栓，起吊并移动中模(10)，当中模(10)与托盘(9)错动后，起吊托盘(9)；

步骤8、清理上模(1)、中模(10)、下模(11)上粘连的树脂废料，重新依次组装下模(11)、中模(10)，将托盘(9)、起吊环(7)、飞船头罩防热层(8)组合放入工装内，上模(1)安装占位衬(4)后，将上模(1)安装于中模(10)上；

步骤9、将工装再次移至烘箱内，将温度传感器与测温系统、真空管路(5)与废气废液回收装置连接，关闭注胶管路(13)开关，开启烘箱及废气废液回收装置，保持工装内真空度数值不高于-0.06MPa，将工装内空气温度加热至80℃，并保温，直至工装内无挥发气体排出，关闭烘箱及废气废液回收装置，断开工装与测温系统、废气废液回收装置的连接；

步骤10、将工装移出烘箱，拆除上模(1)与中模(10)的连接螺栓，起吊并移走上模(1)和占位衬(4)，拆除托盘(9)与中模(10)的连接螺栓，起吊托盘(9)，将飞船头罩防热层(8)与托盘(9)分离。