CN117818093A - 一种复合材料异形回转体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种复合材料异形回转体及其制造方法，包括第一环体和第二环体，第一环体的两侧均设置有第一搭接头，第二环体的两侧设置有第二搭接头，第一环体与第二环体通过第一搭接头与第二搭接头相连，第一搭接头与第二搭接头之间还设置有粘接层；本申请还公开了相关制造方法，首先对回转体进行拆分，并设置相应的搭接头，根据拆分后的数模制造各个环体，再将各个环体相互拼接，最后将拼接后的回转体密封于真空袋内固化；通过拆分并再次粘接的方式实现了回转体构件的制造，回转体拆解后，通过胶接铺层设计等方式实现各个环体的分别制造，因此回转体的制造不再需要设计、制造整体成型工装，不但有利于降低回转体的制造成本，同时也有利于提高加工效率。
Description
技术领域
本申请涉及回转体制造技术领域，具体涉及一种复合材料异形回转体及其制造方法。
背景技术
复合材料以其比强度比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优越以及便于整体成型等显著优点，已被广泛应用于航空航天领域。目前针对异型小直径回转体的制造方法主要分为3种：1.使用水溶性芯模，成型芯模后在芯模上成型小直径回转体后溶解芯模；2.使用钢工装，工装采用分瓣可抽芯的方式设计，在工装上成型小直径回转体后依次将分瓣工装抽出；3.采用泡沫工装，在泡沫工装上成型后将小直径回转体内的泡沫掏出；
但是以上方法制造的小直径回转不但工装制造成本高，制造难度大，同时模具的分离极易对回转体的表面质量造成损伤，其成型质量较差，无法满足使用要求。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种复合材料异形回转体及其制造方法，旨在解决现有技术中存在的成型质量差的缺陷。
本发明通过以下技术方案实现上述目的；
一种复合材料异形回转体，包括第一环体，所述第一环体的两侧均设置有第一搭接头；
第二环体，所述第二环体的两侧均设置有第二搭接头，两所述第二搭接头分别与两所述第一搭接头相互搭接相连；
粘接层，所述粘接层设置于所述第二搭接头与所述第一搭接头之间。
可选的，第一搭接头与所述第二搭接头的横截面均呈阶梯状结构。
可选的，异形回转体还包括过渡层，所述过渡层设置于所述第一搭接头与所述第二搭接头的拼接区，实现拼接区的平滑过渡。
可选的，过渡层包括若干层依次堆叠的预浸料，按照从下往上的顺序，各所述预浸料的宽度呈线性递减。
可选的，回转体上还设置有隔离膜、导气毡和橡胶板，所述橡胶板将所述第一搭接头与所述第二搭接头的对缝区覆盖；所述隔离膜将所述橡胶板覆盖，所述导气毡铺设于所述隔离膜表面。
可选的，第一环体与所述第二环体上还设置有相互配合的定位耳片，所述定位耳片上设置有定位孔。
相应的，本申请还公开了上述异形回转体的制造方法，包括以下步骤：
根据异形回转体的数模选择拆分点；
在拆分点设置第一搭接头和第二搭接头，生成第一环体数模和第二环体数模；
根据所述第一环体数模和第二环体数模制造第一环体和第二环体；
拼接所述第一环体与所述第二环形；
将拼接后的所述第一环体与所述第二环体封装于真空袋内，根据粘接层的固化条件固化。
可选的，拼接所述第一环体与所述第二环形，包括以下步骤：
在各所述第一搭接头或各所述第二搭接头上铺设粘接层；
通过所述第一搭接头和所述第二搭接头拼接所述第一环体和所述第二环体，安装定位销；
分别在所述第一环体和所述第二环体内外两侧的对缝区铺贴橡胶板；
分别在两所述橡胶板上铺设隔离膜和导气毡。
可选的，橡胶板的两侧均超过对缝区边缘15-25mm；所述隔离膜的两侧超过所述橡胶板边缘10-15mm；所述导气毡的两侧超过所述隔离膜边缘10-15mm。
可选的，第一搭接头与所述第二搭接头的拼接区设置有漏胶间隙，所述漏胶间隙的宽度为2-4mm。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本申请所述的异形回转体包括第一环体和第二环体，其中所述第一环体的两侧均设置有第一搭接头，所述第二环体的两侧也都设置有第二搭接头，所述第一环体与所述第二环体通过所述第一搭接头与所述第二搭接头搭接相连，同时在所述第一搭接头与所述第二搭接头之间还设置有粘接层；
相应的，本申请还公开了上述回转体的制造方法，首先对回转体进行拆分，并设置相应的搭接头，再根据拆分后的数模制造各个环体，再将各个环体相互拼接，最后将拼接后的回转体密封于真空袋内固化；
与现有技术相比，本申请通过拆分并再次粘接的方式实现了回转体构件的制造，回转体拆解后，可以通过胶接铺层设计等方式实现各个环体的分别制造，因此回转体的制造不再需要设计、制造整体成型工装，不但有利于降低回转体的制造成本，同时也有利于提高加工效率；
其次，由于不再需要设置整体成型工装，因此生产过程中也不再需要进行脱模，因此从根本上避免了对回转体表面质量的不良影响，提高了回转体的成型质量；
最后，由于各个环体单独制造，因此其质量控制难度得到了降低，能够有效避免限位皱褶等质量缺陷的出现，有利于提高回转体的尺寸表面质量和尺寸精度。
附图说明
图1为本申请实施方式1提供的一种复合材料异形回转体的结构示意图；
图2为本申请实施方式1提供的一种复合材料异形回转体的侧视图；
图3为图1中A部放大图；
图4为本申请实施方式1提供的一种复合材料异形回转体制造方法的流程图；
附图标记：1-第一环体，2-第一搭接头，3-第二环体，4-第二搭接头，5-粘接层，6-过渡层，7-隔离膜，8-导气毡，9-橡胶板，10-定位耳片，11-定位孔。
本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施方式1
参照图1和图3，本实施方式作为本申请的一可选的实施方式，其公开了一种复合材料异形回转体，包括第一回转体和第二回转体，所述第一回转体的两端均设置有第一搭接头2，所述第二回转的两端均设置有第二搭接头4，所述第一搭接头2与所述第二搭接头4，所述第一搭接头2与所述第二搭接头4均成阶梯状结构，其中所述第一搭接头2的缺口侧位于内侧，所述第二搭接头4的缺口侧设置于外侧，通过上述设置能够实现所述第一搭接头2与所述第二搭接头4的咬合拼接；同时通过阶梯状结构的设置还能够降低搭接处的厚度，减小后期的打磨量，进而确保整个回转体的成型质量；
需要指出的是第一搭接头2与所述第二搭接头4的缺口设置可以相互交换，只要一个缺口位于内侧，另一缺口位于外侧，相互搭接的搭接头的缺口位置相反即可；同时回转体也可以拆分为3个、4个或更多的环体，其具体数量可以根据回转体零件的具体结构确定；
在所述第一搭接头2或所述第二搭接头4的搭接面上还设置有粘接层5，所述粘接层5粘接胶，搭接后，所述粘接层5的两面分别连接所述第一搭接头2与所述第二搭接头4的搭接面，从而实现所述第一搭接头2与所述第二搭接头4的粘接；
所述异形回转体还包括过渡层6，所述过渡层6设置于所述第一搭接头2与所述第二搭接头4的拼接区，实现拼接区的平滑过渡；所述过渡层6包括若干预浸料，沿所述第一搭接头2与所述第二搭接头4的搭接区域的垂直方向，各所述预浸料相互堆叠，同时按照从下往上的顺序，各所述预浸料的宽度呈线性递减，以形成三角形的横断面，将因为设置粘接层5而形成凸台填充，实现搭接区的平滑过渡，从而保证整个回转体的厚度均匀，提高成型质量；
同时所述回转体上还设置有隔离膜7、导气毡8和橡胶板9，所述橡胶板9将所述第一搭接头2与所述第二搭接头4的对缝区覆盖；所述隔离膜7将所述橡胶板9覆盖，所述导气毡8铺设于所述隔离膜7表面；
通过上述设置能够更好的将粘接处覆盖，并在最终固化后提供足够的打磨量，
在所述第一环体1与所述第二环体3上还设置有相互配合的定位耳片10，所述定位耳片10上设置有定位孔11，在所述第一环体1与所述第二环体3相互拼接后，通过定位销钉将两所述定位孔11串联，其不但能够有效提高第一环体1与所述第二环体3之间的连接强度，同时还能够实现所述第一环体1与所述第二环体3的对接效率和对接精度，且其操作方便，结构简单。
实施方式2
参照图4，本实施方式作为本申请一可选的实施方式，其公开了一种复合材料异形回转体的制造方法，包括以下步骤：
S1、根据异形回转体的数模选择拆分点；
获取异形回转体的数模，在所述数模上选择拆分点，其中所述拆分点应选择曲率变化平缓或平整区域；以降低拼接难度，同时还能够实现曲率变化较大区域在同一环体上一次成型，有利于提高回转体的成型质量。
S2、在拆分点设置第一搭接头和第二搭接头，生成第一环体数模和第二环体数模；
在选取的拆分点出将所述回转体拆；随后根据回转体的结构参数为呈台阶型结构的第一搭接头和所述第二搭接头生成数模，并最终获取第一环体和所述第二环体的数模。
S3、根据所述第一环体数模和第二环体数模制造第一环体和第二环体；
S4、拼接所述第一环体与所述第二环形；
S41、在各所述第一搭接头或各所述第二搭接头上铺设粘接层；
在所述第一搭接头与所述第二搭接头相互正对的两面中的任意一面设置粘接层，所述粘接层为粘接胶；
需要指出的是，根据粘接强度的要求，粘接层的宽度大于10mm；
S42、通过所述第一搭接头和所述第二搭接头拼接所述第一环体和所述第二环体，安装定位销；
粘胶层设置完成后，按照回转体的外型结构将相互配合的所述第一搭接头与所述第二搭接头相互拼接，拼接完成后，两组相互对应的定位孔应同轴对称，随后通过定位销将定位孔相互串联；
需要指出的是，搭接完成后，搭接方向所述第一搭接头与所述第二搭接头分别与所述粘接层的上下两面紧密贴合，而在垂直于所述搭接方向的方向上，所述第一搭接头与所述第二搭接头之间设置有漏胶间隙，所述漏胶间隙的宽度为2-4mm；
由于漏胶间隙的设置，在第一搭接头与所述第二搭接头相互搭接并挤压的过程中，多余的粘接胶将从漏检间隙渗漏到回转体的内表面和外表面，有利于提高粘接面，同时通过漏胶间隙泄露的粘接胶还能够有效提高过渡层的粘接强度；
粘接完成后，在漏检间隙正上方铺设过渡层；
过渡层在铺设前需要先检测第一搭接头或第二搭接头拼接后形成的台阶的阶差，根据阶差以及下表选确定所述过渡层的结构，再在相应区域铺设过渡层。过渡层的一侧与第一搭接头或第二搭接头形成的台阶抵靠；
所述过渡层所包含的预浸料层数和相应的尺寸按照下表进行设置：
S43、分别在所述第一环体和所述第二环体内外两侧的对缝区铺贴橡胶板；
过渡层铺设完成后，再分别在所述第一环体和所述第二环体内外两侧的对缝区铺贴橡胶板；
S44、分别在两所述橡胶板上铺设隔离膜和导气毡。
S5、将拼接后的所述第一环体与所述第二环体封装于真空袋内，根据粘接层的固化条件固化。
需要指出的是，在将拼接后的所述第一环体与所述第二环体封装于真空袋后，需要首先对真空袋进行抽真空，真空度需要达到(-0.085～-0.1)Mpa；
随后将真空袋放置于热压罐中，根据粘接胶的固化参数，选择合理的温度平台、恒温时间以及升温速率在热压罐中完成固化。
与现有技术相比，本申请通过拆分并再次粘接的方式实现了回转体构件的制造，回转体拆解后，可以通过胶接铺层设计等方式实现各个环体的分别制造，因此回转体的制造不再需要设计、制造整体成型工装，不但有利于降低回转体的制造成本，同时也有利于提高加工效率；
其次，由于不再需要设置整体成型工装，因此生产过程中也不再需要进行脱模，因此从根本上避免了对回转体表面质量的不良影响，提高了回转体的成型质量；
最后，由于各个环体单独制造，因此其质量控制难度得到了降低，能够有效避免限位皱褶等质量缺陷的出现，有利于提高回转体的尺寸表面质量和尺寸精度。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种复合材料异形回转体，其特征在于，包括第一环体(1)，所述第一环体(1)的两侧均设置有第一搭接头(2)；
第二环体(3)，所述第二环体(3)的两侧均设置有第二搭接头(4)，两所述第二搭接头(4)分别与两所述第一搭接头(2)相互搭接相连；
粘接层(5)，所述粘接层(5)设置于所述第二搭接头(4)与所述第一搭接头(2)之间。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料异形回转体，其特征在于，所述第一搭接头(2)与所述第二搭接头(4)的横截面均呈阶梯状结构。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料异形回转体，其特征在于，所述异形回转体还包括过渡层(6)，所述过渡层(6)设置于所述第一搭接头(2)与所述第二搭接头(4)的拼接区，实现拼接区的平滑过渡。
4.根据权利要求3所述的一种复合材料异形回转体，其特征在于，所述过渡层(6)包括若干层依次堆叠的预浸料，按照从下往上的顺序，各所述预浸料的宽度呈线性递减。
5.根据权利要求3所述的一种复合材料异形回转体，其特征在于，所述回转体上还设置有隔离膜(7)、导气毡(8)和橡胶板(9)，所述橡胶板(9)将所述第一搭接头(2)与所述第二搭接头(4)的对缝区覆盖；所述隔离膜(7)将所述橡胶板(9)覆盖，所述导气毡(8)铺设于所述隔离膜(7)表面。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料异形回转体，其特征在于，所述第一环体(1)与所述第二环体(3)上还设置有相互配合的定位耳片(10)，所述定位耳片(10)上设置有定位孔(11)。
7.根据权利要求1-6所述的异形回转体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据异形回转体的数模选择拆分点；
在拆分点设置第一搭接头和第二搭接头，生成第一环体数模和第二环体数模；
根据所述第一环体数模和第二环体数模制造第一环体和第二环体；
拼接所述第一环体与所述第二环形；
将拼接后的所述第一环体与所述第二环体封装于真空袋内，根据粘接层的固化条件固化。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述拼接所述第一环体与所述第二环形，包括以下步骤：
在各所述第一搭接头或各所述第二搭接头上铺设粘接层；
通过所述第一搭接头和所述第二搭接头拼接所述第一环体和所述第二环体，安装定位销；
分别在所述第一环体和所述第二环体内外两侧的对缝区铺贴橡胶板；
分别在两所述橡胶板上铺设隔离膜和导气毡。
9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述橡胶板的两侧均超过对缝区边缘15-25mm；所述隔离膜的两侧超过所述橡胶板边缘10-15mm；所述导气毡的两侧超过所述隔离膜边缘10-15mm。
10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述第一搭接头与所述第二搭接头的拼接区设置有漏胶间隙，所述漏胶间隙的宽度为2-4mm。
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