碳纤维复合材料薄壁裙型件的缠绕固化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体火箭发动机壳体附属件裙体的成型，具体涉及一种碳纤维复合材料薄壁裙型件的缠绕固化装置。
【背景技术】
[0002]固体火箭发动机是航天飞行器的动力装置，它是由装药燃烧室、喷管和点火装置构成。作为航天运载和导弹推进系统的重要动力装置，随着航天技术的日新月异，固体火箭发动机的发展趋势是高速度、高精度、小质量、高比冲和高推质比等。固体火箭发动机的壳体结构质量是构成发动机消极质量的最主要部分，对发动机性能影响极大，因此应选用高强轻质的壳体材料。碳纤维复合材料具有高比强度、大比模量、耐高温等性能，近年来常选用先进的复合材料制作固体火箭发动机壳体。随着碳纤维维价格降低和性能提高，碳纤维缠绕复合材料发动机壳体在新型发动机中的应用将越来越广泛。因此碳纤维缠绕壳体的应用是现阶段固体火箭发动机壳体发展的趋势及要求。
[0003]碳纤维缠绕壳体由接头、裙体和燃烧室壳体组成。其中，裙体的加工是碳纤维缠绕壳体加工过程中的重点与难点，其主要难点在于:1、裙体结构复杂，壁厚薄弱并且型面渐变；2、要求一次成型；3、尺寸精度要求高，难以保证；4、表面光洁度难以控制等。
[0004]现有的碳纤维复合材料缠绕成型工艺是在控制纤维张力和预定线型的条件下，将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律连续地缠绕到相应于制品内腔尺寸的芯模总体(该芯模总体安装在芯轴上)或内衬上。然后进行加热和脱模，获得碳纤维复合材料薄壁裙型件。然而在上述方式中没有对缠绕后的材料进行挤压，导致最终得到的碳纤维复合材料薄壁裙型件尺寸精度不高。
[0005]另外，现有的芯模总体与芯轴为一体式结构，芯模总体为易损件，当芯模总体损坏时，芯模总体与芯轴均需要一起更换，加大了维护成本。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种碳纤维复合材料薄壁裙型件的缠绕固化装置，该装置能保证碳纤维薄壁裙型件的缠绕精度、形位公差及表面光洁度。
[0007]为实现上述目的，本发明所设计的碳纤维复合材料薄壁裙型件的缠绕固化装置，它包括芯轴、安装在芯轴上的芯模总体，其特征在于:它还包括内楔形筒体、外楔形筒体、上压板、底座、螺杆、上调节板和下调节板，其中，所述上压板上开设有第一轴孔，上压板的底部开设有能对上调节板顶面径向限位的台阶槽，底座上开设有与第一轴孔同轴的第二轴孔，所述底座上在第二轴孔的边缘设有能对下调节板底面径向限位的定位沉孔，所述底座的顶面设有导向台阶，内楔形筒体的底面设有与导向台阶匹配的导向槽，上调节板的底面边缘设有向下的凸起，下调节板的顶面边缘设有向上的凸缘；
[0008]所述下调节板底面设置在定位沉孔内，芯轴的底端从底座的第二轴孔穿出，下调节板的凸缘与芯模总体底面的阶梯面之间用于挤压被加工碳纤维复合材料薄壁裙型件的底面；
[0009]所述内楔形筒体通过导向槽和导向台阶与底座连接，外楔形筒体套接在内楔形筒体外表面，外楔形筒体的锥面内侧壁与内楔形筒体的锥面外侧壁贴合，外楔形筒体的底面与底座固定连接，内楔形筒体的锥面内侧壁与芯模总体的外侧壁之间用于挤压被加工碳纤维复合材料薄壁裙型件侧面；
[0010]所述上调节板顶面设置在上压板的台阶槽内，芯轴的顶端从上压板的第一轴孔穿出，上调节板的凸起与芯模总体顶面的阶梯面之间用于挤压被加工碳纤维复合材料薄壁裙型件的顶部；
[0011]所述上压板与底座之间固定连接。
[0012]所述芯模总体顶部和底部均设有第三轴孔，两个第三轴孔上均设有键槽，所述芯轴上设有与两个键槽匹配的键块，芯轴穿入芯模总体的两个第三轴孔，键槽与键块向配合，所述芯轴上螺纹连接有两个调节螺母，第一个调节螺母的底面与上调节板顶面贴合，第二个调节螺母的顶面与下调节板的底面贴合。
[0013]本发明的工作过程为:先将芯轴和芯模总体装配好，缠绕设备带动芯轴旋转，芯轴依靠键块带动芯模总体旋转，所述芯模总体表面结构与所制裙体产品内型面一致，缠绕时保证裙体产品内型面尺寸精度及形位公差要求，所述芯模总体上部和下部均安装调节板，所述调节板工作时与芯轴同时旋转，所述上下调节板在缠绕时依靠调节螺栓控制裙体产品法兰面的厚度及裙体产品的总高度达到技术要求，调节板在调节产品厚度及高度要求后，依靠与芯轴联接的控制螺母压紧，保证工作时调节板不产生位移损害产品精度，在碳纤维缠绕操作完成后，所述芯模总体外部安装内楔形块，所述内楔形块用于提高裙体外形面尺寸精度及表面光洁度，所述内楔形块依靠锥面与外楔形块装配，所述内、外楔形筒体装配后，其上下端面安装压板和底板并依靠螺杆拉紧，拉紧后裙体产品进行固化工序。
[0014]本发明的有益效果在于:
[0015]使用本发明的碳纤维复合材料薄壁裙型件的缠绕固化装置后，能对缠绕在芯模总体的纤维进行挤压固化，然后再进行固化加热和脱模，这样在缠绕和固化加热之间增加了一道挤压工序，能进一步提高碳纤维复合材料薄壁裙型件的尺寸精度，形位公差及表面光洁度。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的立体结构示意图；
[0017]图2为本发明一个方向上的轴剖面图；
[0018]图3为本发明另一个方向上的轴剖面图；
[0019]图4为本发明中芯模总体的结构示意图；
[0020]图5为本发明中内楔形筒体的结构示意图；
[0021]图6为本发明中外楔形筒体的结构示意图；
[0022]图7为本发明中底座的结构示意图；
[0023]图8为本发明中芯轴的结构示意图。
[0024]其中，I一芯轴、1.1一键块、1.2一起吊孔、1.3一台阶凸起、2—芯I旲总体、2.1一键槽、2.2—第三轴孔、3—内楔形筒体、3.1—导向槽、3.2—垂直降阻槽、4一外楔形筒体、5—上压板、5.1一第一轴孔、5.2一台阶槽、6—底座、6.1一第二轴孔、6.2一定位沉孔、6.3一导向台阶、7—螺杆、8—上调节板、8.1一凸起、9一下调节板、9.1一凸缘、10—被加工碳纤维复合材料薄壁裙型件、11 一螺母、12—调节螺母。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0026]如图1?8所述的碳纤维复合材料薄壁裙型件的缠绕固化装置，它包括芯轴1、安装在芯轴I上的芯模总体2、内楔形筒体3、外楔形筒体4、上压板5、底座6、螺杆7、上调节板8和下调节板9，其中，所述上压板5上开设有第一轴孔5.1，上压板5的底部开设有能对上调节板8顶面径向限位的台阶槽5.2，底座6上开设有与第一轴孔5.1同轴的第二轴孔6.1，所述底座6上在第二轴孔6.1的边缘设有能对下调节板9底面径向限位的定位沉孔6.2，所述底座6的顶面设有导向台阶6.3，内楔形筒体3的底面设有与导向台阶6.3匹配的导向槽3.1 (导向台阶6.3和导向槽3.1用于使内楔形筒体3在底座6上更容易安装到位，并且保证底座6与内楔形筒体3同步转动)，上调节板8的底面边缘设有向下的凸起8.1，下调节板9的顶面边缘设有向上的凸缘9.1 ;
[0027]所述下调节板9底面设置在定位沉孔6.2内，芯轴I的底端从底座6的第二轴孔6.1穿出，下调节板9的凸缘9.1与芯模总体2底面的阶梯面之间用于挤压被加工碳纤维复合材料薄壁裙型件10的底面；
[0028]所述内楔形筒体3通过导向槽3.1和导向台阶6.3与底座6连接，外楔形筒体4套接在内楔形筒体3外表面，外楔形筒体4的锥面内侧壁与内楔形筒体3的锥面外侧壁贴合，外楔形筒体4的底面与底座6固定连接，内楔形筒体3的锥面内侧壁与芯模总体2的外侧壁之间用于挤压被加工碳纤维复合材料薄壁裙型件10侧面；
[0029]所述上调节板8顶面设置在上压板5的台阶槽5.2内，芯轴I的顶端从上压板5的第一轴孔5.1穿出，上调节板8的凸起8.1与芯模总体2顶面的阶梯面之间用于挤压被加工碳纤维复合材料薄壁裙型件10的顶部；
[0030]所述上压板5与底座6之间固定连