复合材料星敏横梁成型模及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料结构件的模具设计及其制备方法，具体地，涉及一种复合材料星敏横梁成型模及其制备方法。

背景技术：

1、星敏感器是一种光学姿态控制敏感器，可以准确知道卫星所处位置以及在空间中的姿态情况，用于导航和掌控卫星姿态。星敏感器的指向误差主要是星敏感器支架(以下简称星敏支架)受空间环境影响产生的变形如热变形所导致。星敏支架是卫星总装中用于星敏感器与支撑结构之间连接，需要具有质量轻、刚度高、蠕变小、热稳定性高的特点，通常采用高模量碳纤维复合材料作为星敏支架的主体材料。

2、由于单探头星敏感器视场有限，导致观测矢量空间分布较密集，杂光干扰降低系统可靠性，为了克服以上不足，通常需要安装多个星敏感器，它们独立工作，互为备份，可提高姿态测量精度与可靠性。

3、提高星敏感器的在轨指向精度对高精度遥感卫星的意义重大，针对更高精度的指向要求，将多个星敏支架进行一体化设计更有利于星敏安装环节的热稳定性。复合材料星敏横梁是通过一体化成型方法将多个星敏支架头部集成在横梁上，且要求其横梁安装面与星敏安装面保证一定的空间位置关系，其中横梁安装面即星敏横梁与支撑结构的连接安装面。同时为保证各个星敏支架头部的高精度与高稳定，从结构设计上可通过增加加强筋提高各个星敏支架头部的刚性。但因此复合材料的成型与加工难度显著增加，既要保证各处的纤维连续不损伤，又需兼顾加强筋成型质量包括加强筋的空间位置与自身内部质量满足要求。

4、专利文献cn107442667a公开了一种第四横梁成型模，包括上模座、下模座，所述上模座下表面四个角设置有四个独立式导柱导套，所述上模座中间模腔内设置有第一垫板，所述第一垫板侧面设置有第一凸模镶块，所述第一凸模镶块侧面设置有第二垫板，所述第二垫板侧面设置有第二凸模镶块，所述上模座下方设置有所述下模座，所述下模座模腔两端设置有限位柱，所述下模座模腔内中央设置有顶料板，所述顶料板一侧设置有凹模镶块，所述顶料板另一侧设置有导板，所述下模座模腔的长边边缘设置有第一抱箍。

5、对于此类带密集加强筋且具有复杂型面的复合材料，一般采用硅橡胶芯模对硅橡胶芯模的设计方法，升温膨胀加压成型，缺点在于硅橡胶芯模膨胀成型的复材表面不平整，加工基准难找，加工量大，且加强筋不直影响力的传递，亟需进行改进。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合材料星敏横梁成型模及其制备方法。

2、根据本发明提供的复合材料星敏横梁成型模，包括：复合材料星敏横梁、底板、硅橡胶芯模、加强筋拼块、外拼块、定位板和模套；

3、所述硅橡胶芯模结构为金属芯模，外包覆实体硅橡胶，金属芯模使用螺钉定位在底板上，所述复合材料星敏横梁位于硅橡胶芯模外侧，硅橡胶芯模两侧加强筋拼块通过螺钉与定位板连接；非硅橡胶芯模两侧的加强筋拼块与外拼块通过螺钉连接，以上结构组装完成后放入模套中。

4、优选地，所述复合材料星敏横梁包括多个星敏支架头部，所述多个星敏支架头部集成在横梁上，所述星敏支架头部周边分布预设数量的加强筋。

5、优选地，所述复合材料星敏横梁在安装面设计0.3～0.5mm的加工余量。

6、优选地，所述复合材料星敏横梁成型模通过预热提前合模。

7、优选地，所述复合材料星敏横梁成型模通过硅橡胶芯模升温内涨提供侧向力，将富余的树脂挤向加强筋。

8、优选地，在所述硅橡胶芯模上开设金属芯模。

9、优选地，在所述底板及外拼块上开设定位槽或定位孔。

10、优选地，在所述底板、模套上增加限位凸台。

11、优选地，所述复合材料星敏横梁成型模采用钢模结合硅橡胶芯模内涨的结构形式，其中非加强筋位置采用硅橡胶芯模升温内涨加压成型，加强筋位置采用钢对钢合模加压成型。

12、根据本发明提供的复合材料星敏横梁制备方法，包括如下步骤：

13、步骤s1：在所述硅橡胶芯模、加强筋拼块、外拼块表面涂覆脱模剂；

14、步骤s2：将横梁处的硅橡胶芯模安装至底板上，然后铺设加工层预浸料，再铺整体层预浸料，铺层完成后进行真空预抽；

15、步骤s3：在其余硅橡胶芯模与加强筋拼块表面进行预浸料铺层，铺层完成后进行真空预抽；

16、步骤s4：将铺层完毕的加强筋拼块通过螺钉与定位板连接，形成模块化定位组；

17、步骤s5：将多组模块化定位组与步骤s3中的其余硅橡胶芯模安装至底板上，与横梁处的硅橡胶芯模合并；

18、步骤s6：在所述底板上使用螺钉将模套安装，并将外拼块装入模套中；

19、步骤s7：将所述复合材料星敏横梁成型模置于压机上，升温使得预浸料软化后打压合模；

20、步骤s8：压机继续升温至固化点并保温预设时间后降温，复合材料星敏横梁脱模；

21、步骤s9：复合材料星敏横梁装入加工工装，通过机加工横梁安装面的加工层，保证安装面自身精度及安装面与星敏安装面的空间位置关系。

22、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

23、(1)加强筋采用钢模成型，利用内侧硅橡胶芯模升温内涨提供侧向力，将富余的树脂挤向加强筋，保证加强筋的内部质量，同时加强筋笔直、光亮，表观状态好；

24、(2)采用定位块定位加强筋拼块实现模块化定位，保证各加强筋组不偏位，加强筋位置度高；

25、(3)横梁安装面设计加工层，可通过后期加工保证安装面精度，同时保证整体层纤维不受损伤。

技术特征：

1.一种复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，包括：复合材料星敏横梁(1)、底板(2)、硅橡胶芯模(3)、加强筋拼块(4)、外拼块(5)、定位板(6)和模套(7)；

2.根据权利要求1所述的复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，所述复合材料星敏横梁(1)包括多个星敏支架头部，所述多个星敏支架头部集成在横梁上，所述星敏支架头部周边分布预设数量的加强筋。

3.根据权利要求1所述的复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，所述复合材料星敏横梁(1)在安装面设计0.3～0.5mm的加工余量。

4.根据权利要求1所述的复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，所述复合材料星敏横梁成型模通过预热提前合模。

5.根据权利要求1所述的复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，所述复合材料星敏横梁成型模通过硅橡胶芯模(3)升温内涨提供侧向力，将富余的树脂挤向加强筋。

6.根据权利要求1所述的复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，在所述硅橡胶芯模(3)上开设金属芯模。

7.根据权利要求1所述的复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，在所述底板(2)及外拼块(5)上开设定位槽或定位孔。

8.根据权利要求1所述的复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，在所述底板(2)、模套(7)上增加限位凸台。

9.根据权利要求1所述的复合材料星敏横梁成型模，其特征在于，所述复合材料星敏横梁成型模采用钢模结合硅橡胶芯模(3)内涨的结构形式，其中非加强筋位置采用硅橡胶芯模(3)升温内涨加压成型，加强筋位置采用钢对钢合模加压成型。

10.一种复合材料星敏横梁制备方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一所述的复合材料星敏横梁成型模，包括如下步骤：

技术总结
本发明提供了一种复合材料星敏横梁成型模及其制备方法，模具结构包括底板、硅橡胶芯模、加强筋拼块、外拼块、定位板、模套；定位板与拼块通过螺钉定位实现模块化组装；主体部分通过升温使得硅橡胶膨胀加压成型，加强筋通过硅橡胶侧向补压满足成型需求；横梁安装面设计适量的加工余量，通过后期加工保证安装面与星敏安装面的空间位置关系。本发明成型模通过模块化设计加强筋金属拼块定位，通过硅橡胶侧向补压原理保证加强筋成型质量，通过对横梁安装面设计加工余量实现型面精度、保证纤维的连续性，所制备的复合材料星敏横梁表观质量好、内部质量高。

技术研发人员：章宇界,蔡克甲,梁燕民,叶奇飞,史文锋,张砚达,李翔宇,邱保强,程宝松
受保护的技术使用者：上海复合材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1