本发明涉及发动机壳体石膏芯模成型方法，具体地指一种大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模成型方法。
背景技术：
作为航天运载和导弹推进系统的重要动力装置，发动机壳体的性能对导弹武器系统的综合性能影响尤为严重。与常规金属材料相比，碳纤维缠绕复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、抗疲劳性好、耐腐蚀等性能，而且该材料的可设计性好，可减轻构建质量20％～60％，因此，固体火箭发动机燃烧室壳体所用材料已逐渐由钢壳体向碳纤维缠绕复合材料壳体发展。
目前，对于小型的、短胖型的发动机壳体可以制作砂芯模或者简易的石膏芯模，但是对于大长径比纤维缠绕发动机壳体由于芯模设计与制造复杂，结构刚性很难保证，石膏层间容易分层出现裂纹，导致绝热层质量差。此外，现有的成型方法制作步骤繁琐、周期长、成本高，成为大长径比纤维缠绕发动机壳体的工业化生产的难题。
技术实现要素：
本发明的目的就是要提供一种工艺简单、周期短、成本低的大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模成型方法，采用该成型方法制成的大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模无裂纹、刚度强，从而保证了发动机壳体的高品质。
为实现上述目的，本发明提供的一种大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模成型方法，包括以下步骤：
1)制作芯模骨架：根据发动机壳体前后接头极孔尺寸大小、内腔长度、以及内绝热层型面要求，设计并生产制作芯模骨架所需要的金属零件和型面刮刀；
2)组装芯模骨架：将金属零件进行组装形成芯模骨架，然后在芯模骨架表面缠绕一层扁麻带，按照定位设计要求对型面刮刀进行固定；
3)配制石膏水泥混合干料：按照模型石膏粉、硅酸盐水泥、缓凝剂的重量比为60～70∶30～35∶0.8～1.2的比例混合，得到石膏水泥混合料；
4)配制石膏水泥料浆：将步骤3)所得的石膏水泥混合料与水混合并搅拌均匀，形成无固体块膏状的石膏水泥料浆；
5)刮制石膏：将步骤4)所得的石膏水泥料浆涂抹在缠绕一层扁麻带芯模骨架表面，并转动芯模骨架，直至膏体涂满整个型面形成石膏层，得到石膏芯模；
6)石膏芯模的干燥：将步骤5)所得的石膏芯模先进行风干处理，再进行烘干处理；
7)打磨成型：将步骤6)烘干后的石膏芯模表面按照设计要求进行打磨成型，形成所需要的芯模。
进一步地，所述步骤2)中，芯模骨架的挠度变形量＜0.5mm。
进一步地，所述步骤3)中，缓凝剂为磷酸盐类缓凝剂或者偏磷酸盐类缓凝剂。
进一步地，所述步骤3)中，石膏水泥混合干料按照模型石膏粉、硅酸盐水泥、缓凝剂的重量比为70∶29∶1的比例混合。
进一步地，所述步骤4)中，石膏水泥混合料与水的重量比为100～110∶50～60。
进一步地，所述步骤5)中，石膏层的厚度为20～25mm。
再进一步地，所述步骤6)中，风干处理具体为：在常温下，按照1.0～1.5转/分钟的速度旋转石膏芯模进行风干，风干时间为36～72h。
更进一步地，所述步骤6)中，烘干处理具体为：在温度为40～60℃的条件下，按照1.0～1.5转/分钟的速度旋转石膏芯模进行烘干，烘干时间为36～72h。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明的石膏芯模成型方法工艺简单、周期短、质量可靠性高，而且采用该成型方法制成的大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模无裂纹、刚度强，从而保证了发动机壳体的高品质。
其二，本发明制作的芯模骨架采用金属零件进行组装而成，芯模骨架可拆卸重复使用，提高了芯模骨架的利用率，降低了生产成本。
其三，本发明制作的芯模骨架表面缠绕一层扁麻带，采用石膏水泥料浆涂抹在缠绕一层扁麻带的芯模骨架表面形成石膏层，可以解决石膏层间分层的问题，提高了产品的品质。
附图说明
图1为一种大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模成型方法中采用的芯模骨架和型面刮刀的装配结构示意图；
图中：芯模骨架1、型面刮刀2。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1：
本发明大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模成型方法，包括如下步骤：
1)制作芯模骨架：根据发动机壳体前后接头极孔尺寸大小、内腔长度、以及内绝热层型面要求，设计并生产制作轻质、高刚性的芯模骨架1所需要的金属零件和型面刮刀2；
2)组装芯模骨架：将金属零件进行组装形成芯模骨架1，同时采用ansys仿真软件进行仿真计算，对芯模骨架1挠度进行检测，确保芯模骨架1的挠度变形量小于0.5mm；然后在芯模骨架1表面缠绕一层宽度为15mm、厚度为3mm的扁麻带，按照定位设计要求对型面刮刀2采用定位销、轴套进行固定，全部安装完成后，在旋转设备上进行转动试验，确保型面刮刀2与芯模骨架1之间无干涉，可以正常转动；
3)配制石膏水泥混合干料：按照模型石膏粉、硅酸盐水泥、缓凝剂的重量比为70∶35∶0.8的比例混合，得到石膏水泥混合料，其中，缓凝剂为磷酸盐类缓凝剂或者偏磷酸盐类缓凝剂。
4)配制石膏水泥料浆：将步骤3)所得的石膏水泥混合料与水混合按重量比为10∶60并搅拌均匀，形成无固体块膏状的石膏水泥料浆；
5)刮制石膏：将步骤4)所得的石膏水泥料浆涂抹在缠绕一层扁麻带的芯模骨架1表面，并转动芯模骨架1，直至膏体涂满整个芯模型面形成石膏层，石膏层的厚度为25mm，得到石膏芯模；
6)石膏芯模的干燥：将步骤5)所得的石膏芯模先进行风干处理，在常温下，按照1.5转/分钟的速度旋转石膏芯模进行风干，风干时间为72h，再进行烘干处理，在温度为60℃的条件下，按照1.5转/分钟的速度旋转石膏芯模进行烘干，烘干时间为72h；
7)打磨成型：将步骤6)烘干后的石膏芯模表面按照设计要求进行打磨成型，形成所需要的芯模。
实施例2：
本发明大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模成型方法，包括如下步骤：
1)制作芯模骨架：根据发动机壳体前后接头极孔尺寸大小、内腔长度、以及内绝热层型面要求，设计并生产制作轻质、高刚性的芯模骨架1所需要的金属零件和型面刮刀2；
2)组装芯模骨架：将金属零件进行组装形成芯模骨架1，同时采用ansys仿真软件进行仿真计算，对芯模骨架1挠度进行检测，确保芯模骨架1的挠度变形量小于0.5mm；然后在芯模骨架1表面缠绕一层宽为10mm、厚为2mm的扁麻带，按照定位设计要求对型面刮刀采用定位销、轴套进行固定，全部安装完成后，在旋转设备上进行转动试验，确保型面刮刀2与芯模骨架1之间无干涉，可以正常转动；
3)配制石膏水泥混合干料：按照模型石膏粉、硅酸盐水泥、缓凝剂的重量比为60∶35∶1.2的比例混合，得到石膏水泥混合料，其中，缓凝剂为磷酸盐类缓凝剂或者偏磷酸盐类缓凝剂。
4)配制石膏水泥料浆：将步骤3)所得的石膏水泥混合料与水混合按重量比为100∶50并搅拌均匀，形成无固体块膏状的石膏水泥料浆；
5)刮制石膏：将步骤4)所得的石膏水泥料浆涂抹在缠绕一层扁麻带的芯模骨架1表面，并转动芯模骨架1，直至膏体涂满整个芯模型面形成石膏层，石膏层的厚度为20mm，得到石膏芯模；
6)石膏芯模的干燥：将步骤5)所得的石膏芯模先进行风干处理，在常温下，按照1.0转/分钟的速度旋转石膏芯模进行风干，风干时间为36h，再进行烘干处理，在温度为40℃的条件下，按照1.0转/分钟的速度旋转石膏芯模进行烘干，烘干时间为36h；
7)打磨成型：将步骤6)烘干后的石膏芯模表面按照设计要求进行打磨成型，形成所需要的芯模。
实施例3：
本发明大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模成型方法，包括如下步骤：
1)制作芯模骨架：根据发动机壳体前后接头极孔尺寸大小、内腔长度、以及内绝热层型面要求，设计并生产制作轻质、高刚性的芯模骨架1所需要的金属零件和型面刮刀2；
2)组装芯模骨架：将金属零件进行组装形成芯模骨架1，同时采用ansys仿真软件进行仿真计算，对芯模骨架1挠度进行检测，确保芯模骨架1的挠度变形量小于0.5mm；然后在芯模骨架1表面缠绕一层宽度为12mm、厚度为2mm的扁麻带，按照定位设计要求对型面刮刀2采用定位销、轴套进行固定，全部安装完成后，在旋转设备上进行转动试验，确保型面刮刀2与芯模骨架1之间无干涉，可以正常转动；
3)配制石膏水泥混合干料：按照模型石膏粉、硅酸盐水泥、缓凝剂的重量比为70∶29∶1的比例混合，得到石膏水泥混合料，其中，缓凝剂为磷酸盐类缓凝剂或者偏磷酸盐类缓凝剂。
4)配制石膏水泥料浆：将步骤3)所得的石膏水泥混合料与水混合按重量比为105∶55并搅拌均匀，形成无固体块膏状的石膏水泥料浆；
5)刮制石膏：将步骤4)所得的石膏水泥料浆涂抹在缠绕一层扁麻带的芯模骨架1表面，并转动芯模骨架1，直至膏体涂满整个芯模型面形成石膏层，石膏层的厚度为22mm，得到石膏芯模；
6)石膏芯模的干燥：将步骤5)所得的石膏芯模先进行风干处理，在常温下，按照1.5转/分钟的速度旋转石膏芯模进行风干，风干时间为48h，再进行烘干处理，在温度为50℃的条件下，按照1.5转/分钟的速度旋转石膏芯模进行烘干，烘干时间为48h。
7)打磨成型：将步骤6)烘干后的石膏芯模表面按照设计要求进行打磨成型，形成所需要的芯模。
将实施例1～实施例3制备所得的大长径比纤维缠绕发动机壳体石膏芯模分别用来生产发动机壳体，均满足水压爆破试验、地面点火试车试验及静力试验的生产要求。本发明的成型方法工艺简单、周期短、成本低，质量可靠性高，可以用于大长径比纤维缠绕复合材料发动机壳体生产。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，未详细说明的内容为现有技术。应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。