[发明专利]一种复合材料的承力筒的制备方法

说明书

本发明提供一种复合材料的承力筒的制备方法，包括以下步骤；S1、模具设计：具体为外形设计、尺寸缩放设计、功能设计和结构设计；S2、模具调试及处理基准：在模具上焊接配重块用以调节模具重心；在模具上刻画加工基准线和象限线；S3、铺放及成型：将预浸料铺放在模具上后，通过压力容器对模具进行固化；S4、脱膜；S5、测量与加工：测量产品毛坯后并进行精加工至产品。使用本发明的制备方法制作的模具提高了承力筒的精度。

技术领域

本发明涉及到航天器零部件领域，特别涉及一种复合材料的承力筒的制备方法。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组成的一种多相固体材料。它既能保留原组成材料的主要特色，也能通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此联系，从而获得新的优越性能。一般把可用于主承力结构和次承力结构、刚度和强度相当于或者超过铝合金的复合材料称为先进复合材料，碳纤维增强树脂基复合材料是目前应用最多的先进复合材料。

在航空航天领域，轻而强、轻而坚的材料对于飞行器和航天器有着重要意义。在飞行器和航天器上，当机体的质量增大时，需要大功率的发动机，因此发动机的质量及燃料的质量也增大，同时燃料的存储装置也会增大，机体的质量变化会导致一系列连锁反应。将比强度及比模量高的复合材料用于飞行器和航天器上，可以大大减轻机体质量，节约能源，节省材料，使成本大大降低。

承力筒结构是一个位于航天器中心部位，周围可连接安装各种一起设备的支架及平台的筒状主结构。承力筒一般具有以下几个功能：有足够的强度和刚度来承受航天器全寿命周期间包括生产、运输、试验、发射及在轨运行等阶段的所有载荷，保证承力筒本身不发生破坏或有害变形。承力筒决定了整个航天器的基频，作为航天器的构型主体。承力筒一般由一个筒体和数个圆形框组成，框的作用一般为支撑筒体维持稳定外形同时提供对外(火箭、相机镜头等组件)的接口，一般由金属材料制造，筒身为达到较高的比强度、比模量一般使用复合材料，整体上为圆柱形的筒身或圆筒状的承力筒的筒臂更是决定了承力筒的精度。所以需要能加工高精度产品的制备方法。

发明内容

本发明为解决上述问题，本发明的目的在于基于现有的复合材料制造工艺，提供一种复合材料的承力筒的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种复合材料的承力筒的制备方法，包括以下步骤；

S1、模具设计：包括外形设计、尺寸缩放设计、功能设计和结构设计；

其中，外形设计包括对模具进行圆角设计，用于加工形成产品毛坯的弯折过渡部位；

其中，尺寸缩放设计将产品毛坯的尺寸按照缩放比例k进行缩放，作为模具的实际尺寸，缩放比例k的计算公式为：

k＝1-(α_模具-α_产品)*(t₂-t₁)  (1)

式中，α_模具为模具的材料的线性热胀系数，α_产品为产品毛坯的复合材料的线性热胀系数，t₂为产品毛坯的复合材料的基体凝胶温度，t₁为室温；

其中，功能设计包括在模具的两端设计旋转轴，在模具上设计模具的吊装点；

其中，结构设计通过在模具的内部设置加强筋，用以支撑模具的内表面；

S2、模具调试及处理基准：根据在S1制备出的模具上焊接配重块用以调节模具的重心；在模具上刻画加工基准线和象限线；

S3、铺放及成型：将预浸料铺放到模具上，再通过压力容器对模具进行固化；

S4、脱膜：将产品毛坯从模具上取出；