封头碳毛板模压制品成型方法及模具与流程

1.本发明涉及封头碳毛板模压成型技术领域，具体涉及一种封头碳毛板模压制品成型方法及模具。


背景技术：

2.随着科技强国的理念深入人心，轻量化的航空航天产品正在逐步替代传统金属材质的航天飞行器，其中比较具有代表性的是纤维缠绕复合材料壳体的应用，这种新型复合材料制备的发动机壳体既具有传统金属发动机壳体的优点，又具有轻度高、轻量化等优点，是目前航空航天领域研究和发展的热点。
3.纤维缠绕复合材料发动机壳体主体结构为纤维层/绝热层/衬层/推进剂，其中绝热层在纤维缠绕复合材料壳体的运行过程中承担了通过分解自身结构而大量吸收推进剂燃烧热量的作用，保证了复合材料壳体的正常运行。纤维缠绕复合材料发动机壳体尾部连接喷管，温度较高，故需要进一步增强壳体尾部端后封头绝热层的耐烧蚀性。
4.传统的纤维缠绕复合材料发动机壳体尾部端后封头绝热层未使用封头碳毛板，即碳纤维/酚醛/橡胶材料复合模压制品，其尾部端后封头绝热层材料的抗烧蚀性不强，运行时存在潜在的隐患。基于以上原因，提出一种封头碳毛板模压制品成型方法及模具。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种封头碳毛板模压制品成型方法及模具。
6.本发明提供一种封头碳毛板模压制品成型方法，包括以下步骤：
7.s1、按照封头碳毛板预制形状将碳纤维/酚醛/橡胶复合材料裁剪成多个片状材料；
8.s2、在模板表面涂抹防粘剂，将片状材料根据封头碳毛板预制形状逐片放入模具中，相邻片状材料之间相互搭接；
9.s3、对模具依次进行加压、升温、保温硫化、降温，多个片状材料形成环状的封头碳毛板；
10.s4、封头碳毛板出模。
11.进一步地，所述步骤s1中，裁剪后形成的片状材料的厚度比成型后的封头碳毛板厚度厚1.5～2mm。
12.进一步地，所述步骤s3包括：对上模板进行加压，上模板和下模板合模后保持恒压。
13.进一步地，所述步骤s3包括：以0.3℃/min～0.5℃/min升温至170
±
10℃后保温硫化60～62min，自然降温至60℃以下开始出模。
14.进一步地，所述步骤s4包括：将上模板与下模板分离，利用螺栓将卸料板从下模板中顶出。
15.进一步地，所述步骤s4中，利用螺栓顶起上模板，将上模板与下模板逐渐分离。
16.进一步地，该封头碳毛板模压制品成型方法包括步骤s5：清理封头碳毛板的飞边、凸起、毛刺。
17.本发明还一种封头碳毛板模压制品成型模具，包括上模板和下模板，所述下模板的上端面开设有环形凹槽，所述凹槽内设置有用于放置材料的环形卸料板，所述卸料板与凹槽内壁贴合，所述上模板下端面设置有与凹槽配合的圆环板，所述圆环板用于压紧卸料板上的材料，所述凹槽底部开设有卸料孔，所述卸料孔自下模板下端面延伸至凹槽底部，所述凹槽、圆环板以及卸料板表面均涂有防粘涂层。
18.进一步地，所述上模板开设有用于分离上模板和下模板的拆卸孔，所述拆卸孔沿上模板边沿均匀布置。
19.进一步地，所述下模板的侧端设置有多个用于吊装的固定件。
20.本发明的有益效果为：
21.1.本发明通过将碳纤维/酚醛/橡胶复合材料精准裁片为弧形节段的片状材料，并将片状材料通过搭接形成封头碳毛板预制的形状，保证碳纤维/酚醛/橡胶复合材料的用量，使得成型后的封头碳毛板形状完整无缺陷，尺寸外观均符合要求。
22.2.本发明通过设置卸料板和卸料孔，将卸料板作为成型面以及与出模顶出结构共用的模块，既保证了封头碳毛板成型面的质量又便于脱模，有利于提高封头碳毛板的质量。
23.3.本发明通过在上模板上开设拆卸孔，便于片状材料硫化形成封头碳毛板后上模板和下模板的分离，并且能够减少打开上模板时上模板对封头碳毛板上端面的影响，保证封头碳毛板上端面的成型质量。
附图说明
24.图1为本发明的结构示意图；
25.附图标记：上模板1，下模板2，拆卸孔3，卸料板4，固定件5，卸料孔6，凹槽7，圆环板8。
具体实施方式
26.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
27.如图1所示，为封头碳毛板模压制品成型模具的结构示意图，该封头碳毛板模压制品成型模具包括上模板1和下模板2，所述下模板2的上端面开设有环形凹槽7，所述凹槽7内设置有用于放置材料的环形卸料板4，所述卸料板4与凹槽7内壁贴合，所述上模板1下端面设置有与凹槽7配合的圆环板8，所述圆环板8用于压紧卸料板4上的材料，所述凹槽7底部开设有卸料孔6，所述卸料孔6自凹槽7底部延伸至下模板2下端面，所述凹槽7、圆环板8以及卸料板4表面均涂有防粘涂层。
28.具体地，上模板1和下模板2均为对称圆盘结构，凹槽7的尺寸与封头碳毛板预制形状的尺寸相同，卸料板4直接放置在凹槽7中，可从凹槽7中取出，卸料板4的厚度小于凹槽7深度，其他尺寸与凹槽7相同，所述卸料孔6均匀开设有多个，所述防粘涂层为特氟龙，以防
止模压时材料粘连在模具成型面，其中卸料板4上端面与圆环板8下端面共同组成模具成型面。
29.可以理解的是，卸料板4是成型面与出模顶出结构共用的模块，便于将成型的材料顶出模具，不损伤产品本体，有利于提高封头碳毛板成型面的质量。
30.在一些实施例中，所述上模板1开设有用于分离上模板1和下模板2的拆卸孔3，所述拆卸孔3沿上模板1边沿均匀布置。
31.由于需要一定的硫化压力对封头碳毛板进行固化成型，因此上模板1和下模板2的分离较为困难，也可能会影响封头碳毛板上端面的质量，通过设置拆卸孔3，利用螺栓逐渐旋入拆卸孔3可顺利将上模板1逐渐与下模板2分离，封头碳毛板成型面的质量收到的影响也会较小，保证了封头碳毛板成型面的质量。
32.在一些实施例中，所述下模板2的侧端设置有多个用于吊装的固定件5。
33.利用上述模具的封头碳毛板模压制品成型方法，包括以下步骤：
34.s1、按照封头碳毛板预制形状将碳纤维/酚醛/橡胶复合材料裁剪成多个片状材料；
35.s2、在模板表面涂抹防粘剂，将片状材料根据封头碳毛板预制形状逐片放入模具中，相邻片状材料之间相互搭接；
36.s3、对模具依次进行加压、升温、保温硫化、降温，多个片状材料形成环状的封头碳毛板；
37.s4、封头碳毛板出模。
38.具体地，按照封头碳毛板形状预制成型面设计并制备与其相适配的成型模具；模具使用前，其成型面需要彻底清晰干净防止引入多余物，清洗完成后喷涂特氟龙便于脱模；裁剪前对碳纤维/酚醛/橡胶复合材料进行清洗并烘干，碳纤维/酚醛/橡胶复合材料使用乙酸乙酯清洗干净并置于烘箱中彻底烘干，烘干温度控制在80℃，烘干时间不低于30min；接着对碳纤维/酚醛/橡胶复合材料按照封头碳毛板预制形状进行精准裁剪，裁剪为弧形节段，多个弧形节段可形成环状封头碳毛板，裁剪后称重每个弧形节段并记录；将裁剪好的片状材料按照预制封头碳毛板形状逐片依次放入卸料板4上端面，并进行精准搭接，搭接面精准控制在4～5mm，保证碳纤维/酚醛/橡胶复合材料用量足够，成型后的封头碳毛板形状完整无缺陷。
39.所述步骤s1中，裁剪后形成的片状材料的厚度比成型后的封头碳毛板厚度厚1.5～2mm。
40.可以理解的是，通过将片状材料的厚度剪裁为大于封头碳毛板厚度，能够保证模压后形成的封头碳毛板的厚度尺寸以及致密性符合产品要求。
41.所述步骤s3包括：对上模板1进行加压，上模板1和下模板2合模后保持恒压。
42.具体地，将装模后的片状材料以及成型模具放入压力机平台中心，启动压力机，设置压力13mpa～15mpa进行加压，将模具上下模板2合模(若模具上下模板2仍有间隙可适当增加压力)，全程恒压。
43.所述步骤s3包括：以0.3℃/min～0.5℃/min升温至170
±
10℃后保温硫化60～62min，自然降温至60℃以下开始出模。
44.所述步骤s4包括：将上模板1与下模板2分离，利用螺栓将卸料板4从下模板2中顶
出。
45.具体地，将螺栓旋入下模板2的每个卸料孔6内，螺栓可逐渐将卸料板4平稳顶出下模板2，不损伤封头碳毛板，有利于提高封头碳毛板成型面的质量。
46.所述步骤s4中，利用螺栓顶起上模板1，将上模板1与下模板2逐渐分离。
47.具体地，将螺栓逐渐旋入上模板1的每个拆卸孔3中，螺栓可逐渐将上模板1平稳顶起，便于上模板1和下模板2的脱离，也能够减少打开上模板1时上模板1对封头碳毛板上端面的影响，保证封头碳毛板上端面的成型质量。
48.该封头碳毛板模压制品成型方法包括步骤s5：清理封头碳毛板的飞边、凸起、毛刺。
49.模压后封头碳毛板表面的凸起、毛刺需修磨至表面平整，以保证产品的表观质量。
50.该封头碳毛板模压制品的成型方法是使用碳纤维/酚醛/橡胶复合材料通过模压硫化成型的制品，所制备的封头碳毛板尺寸、外观以及烧蚀性均满足使用要求。
51.传统的纤维缠绕复合材料发动机壳体尾部端后封头绝热层不使用封头碳毛板，其尾部端后封头绝热层材料的抗烧蚀性不强，运行时存在潜在的隐患。本发明使用碳纤维/酚醛/橡胶复合材料模压制备的封头碳毛板可应用于纤维缠绕复合材料发动机壳体尾部端后封头绝热层，极大的增强了其抗烧蚀性，保证了纤维缠绕复合材料发动机壳体的正常运行。该成型方法依靠成型模具实现了成型面与出模顶出结构共用的模块，且成型模具设计结构简单，既保证了封头碳毛板成型面的质量又便于脱模。采用本发明的成型方法制备的封头碳毛板产品合格率可达99％以上。
52.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种封头碳毛板模压制品成型方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、按照封头碳毛板预制形状将碳纤维/酚醛/橡胶复合材料裁剪成多个片状材料；s2、在模板表面涂抹防粘剂，将片状材料根据封头碳毛板预制形状逐片放入模具中，相邻片状材料之间相互搭接；s3、对模具依次进行加压、升温、保温硫化、降温，多个片状材料形成环状的封头碳毛板；s4、封头碳毛板出模。2.根据权利要求1所述的封头碳毛板模压制品成型方法，其特征在于：所述步骤s1中，裁剪后形成的片状材料的厚度比成型后的封头碳毛板厚度厚1.5～2mm。3.根据权利要求1所述的封头碳毛板模压制品成型方法，其特征在于：所述步骤s3包括：对上模板(1)进行加压，上模板(1)和下模板(2)合模后保持恒压。4.根据权利要求1所述的封头碳毛板模压制品成型方法，其特征在于：所述步骤s3包括：以0.3℃/min～0.5℃/min升温至170
±
10℃后保温硫化60～62min，自然降温至60℃以下开始出模。5.根据权利要求1至4任一项所述的封头碳毛板模压制品成型方法，其特征在于：所述步骤s4包括：将上模板(1)与下模板(2)分离，利用螺栓将卸料板(4)从下模板(2)中顶出。6.根据权利要求5所述的封头碳毛板模压制品成型方法，其特征在于：所述步骤s4中，利用螺栓顶起上模板(1)，将上模板(1)与下模板(2)逐渐分离。7.根据权利要求5所述的封头碳毛板模压制品成型方法，其特征在于：该封头碳毛板模压制品成型方法包括步骤s5：清理封头碳毛板的飞边、凸起、毛刺。8.一种封头碳毛板模压制品成型模具，其特征在于：包括上模板(1)和下模板(2)，所述下模板(2)的上端面开设有环形凹槽(7)，所述凹槽(7)内设置有用于放置材料的环形卸料板(4)，所述卸料板(4)与凹槽(7)内壁贴合，所述上模板(1)下端面设置有与凹槽(7)配合的圆环板(8)，所述圆环板(8)用于压紧卸料板(4)上的材料，所述凹槽(7)底部开设有卸料孔(6)，所述卸料孔(6)自下模板(2)下端面延伸至凹槽(7)底部，所述凹槽(7)、圆环板(8)以及卸料板(4)表面均涂有防粘涂层。9.根据权利要求8所述的封头碳毛板模压制品成型模具，其特征在于：所述上模板(1)开设有用于分离上模板(1)和下模板(2)的拆卸孔(3)，所述拆卸孔(3)沿上模板(1)边沿均匀布置。10.根据权利要求8或9所述的封头碳毛板模压制品成型模具，其特征在于：所述下模板(2)的侧端设置有多个用于吊装的固定件(5)。

技术总结
本发明提供一种封头碳毛板模压制品成型方法及模具，该方法包括以下步骤：S1、按照封头碳毛板预制形状将碳纤维/酚醛/橡胶复合材料裁剪成多个片状材料；S2、在模板表面涂抹防粘剂，将片状材料根据封头碳毛板预制形状逐片放入模具中，相邻片状材料之间相互搭接；S3、对模具依次进行加压、升温、保温硫化、降温，多个片状材料形成环状的封头碳毛板；S4、封头碳毛板出模。本发明通过将碳纤维/酚醛/橡胶复合材料精准裁片为弧形节段的片状材料，并将片状材料通过搭接形成封头碳毛板预制的形状，保证碳纤维/酚醛/橡胶复合材料的用量，使得成型后的封头碳毛板形状完整无缺陷，尺寸外观均符合要求。求。求。


技术研发人员：李润暖 王刚俊 万德芬 刘虎 张磊
受保护的技术使用者：湖北三江航天江北机械工程有限公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/8/16