纤维缠绕发动机壳体人工脱粘层热压罐成型工装及方法

技术领域

本发明涉及橡胶绝热材料固化成型技术领域，具体涉及一种纤维缠绕发动机壳体人工脱粘层热压罐成型工装及方法。

背景技术

纤维缠绕发动机壳体的人工脱粘层位于发动机壳体内壁与推进剂药柱之间，是纤维缠绕发动机壳体内绝热层中的重要一部分。人工脱粘层在缠绕发动机壳体工作时通过自身吸热、分解、烧蚀和碳化吸收大量热量，防止高温产生的燃气和热量破坏壳体，保证缠绕发动机不过热失强，正常运行。

目前人工脱粘层多使用压力机模压的传统成型方式固化成型，其存在以下不足：模压成型工装设计复杂，需设计成型上模、下模，工装设计及制造成本高昂；人工脱粘层纯手工贴片装模，装模效率低；产品在模压成型过程中无法打开工装监控产品质量，产品合格率低；压力机模压成型单次只能生产一模，生产效率低。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种纤维缠绕发动机壳体人工脱粘层热压罐成型工装及方法，该人工脱粘层热压罐成型方法对比传统的模压成型方法具有工装设计简单且投入量少、贴片装模操作简单快捷、产品合格率高等优点；同时可以单次一罐多模批量生产，极大提高了生产效率。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种纤维缠绕发动机壳体人工脱粘层热压罐成型工装，包括成型模具和与成型模具配合的定型压模，所述成型模具呈类半球状，所述成型模具的顶部靠近中心的位置以及外缘均开设安装孔，所述定型压模通过安装孔与成型模具固定连接，从而将位于两者之间的人工脱粘层紧固在成型模具上；

所述成型模具从上至下包括平段、圆弧段以及直段，所述平段呈平面环形或锥形，所述直段呈圆筒形或锥形，所述圆弧段的上端与平段连为一体，所述圆弧段的下端与直段连为一体。

进一步地，所述定型压模绕成型模具的环向设置有多瓣。

第二方面，本发明提供一种纤维缠绕发动机壳体人工脱粘层热压罐成型方法，包括：

S1、根据人工脱粘层设计图纸，计算平段对应的环形胶片的尺寸以及直段和圆弧段对应的胶条的尺寸，裁剪出相应的环形胶片，挤压出相应的胶条；

S2、在平段位置贴上环形胶片，在圆弧段和直段位置从小直径至大直径采用环向逐层缠绕胶条的方式进行装模，胶条与环状胶片相接处对接；

S3、在成型模具上铺放定型压模，并将定型压模与成型模具紧固连接，使得定型压模覆盖在人工脱粘层上；

S4、人工脱粘层预固化；

S5、人工脱粘层检验和修整；

S6、人工脱粘层热压罐成型。

进一步地，步骤S1中，根据绝热材料生熟胶料的收缩率，使用胶片自动裁切设备精准裁剪出环形胶片，使用橡胶挤出机挤出尺寸均匀的胶条，使得裁剪出的环形胶片和挤出的胶条均具备足够的收缩余量。

进一步地，步骤S2包括：以成型模具的平段的内径为基准进行环形胶片的装模，以平段的外径为起点自上而下环向缠绕胶条，胶条缠绕过程中实时测量缠绕胶条的厚度，保证缠绕总厚度满足设计厚度要求。

进一步地，步骤S4包括：将人工脱粘层紧固在成型模具外表面后整体置于烘箱中预固化，预固化参数为90℃～120℃温度下保温90min～120min，保温结束后整体移出烘箱。

进一步地，步骤S5包括：拆除定型压模，使用人工脱粘层的外型面样板测量预固化后的人工脱粘层外型面，塞尺实测外型面样板与预固化后的人工脱粘层之间的间隙值以监控产品型面质量；使用细针插入预固化后的人工脱粘层检验各部位的厚度尺寸，将检验结果与设计图纸对比以监控产品各部位尺寸。

进一步地，步骤S5包括：对人工脱粘层的外型面高点进行打磨修整，圆滑过渡以保证产品型面质量，打磨后对打磨处使用乙酸乙酯或者无水乙醇进行清洗，对人工脱粘层厚度不足处，裁剪对应尺寸的生胶片进行填补以保证产品尺寸。

进一步地，步骤S6包括：在人工脱粘层表面依次铺放聚四氟乙烯薄膜、透气毡、真空薄膜袋，将真空薄膜袋与成型模具外缘使用高温密封胶带进行密封；使用真空泵抽真空去除真空薄膜袋与成型模具之间的空气；使用热压罐对人工脱粘层进行固化；固化完成后依次去除人工脱粘层表面的真空薄膜袋、透气毡、聚四氟乙烯薄膜。

进一步地，步骤S6中，热压罐固化参数为：加初压0.4MPa～0.8MPa，升温至100℃～120℃，保温30min～60min；保温结束后继续加压至1.0MPa～2.0MPa，保持压力，继续升温至130℃～150℃，保温120min～180min；保温结束后随热压罐降温至60℃以下后出罐。

本发明的有益效果为：

1.本发明的工装设计简单，成本较低。相对于传统模压成型模具必须设计上下两模的情况，本发明仅依据人工脱粘层内型面设计一个简单的单模(成型模具)即可满足生产要求。

2.本发明的装模效率高。圆弧角以及直边使用缠绕胶条的方式均匀装模，摆脱了传统手工贴片装模误差较大、贴片不均匀、装模效率低的缺点。

3.本发明生产过程可监控，成品合格率高。人工脱粘层热压罐成型方法经过预固化后的修整，产品厚度以及表观质量均得到保证，而传统模压成型的生产的人工脱粘层生产过程中无法监控和修整，存在出模后产品表观缺陷较大，产品报废率高的问题。

4.本发明生产效率高。传统模压成型单次只能生产一模，热压罐成型人工脱粘层可实现单次一罐多模批量成型，生产效率高。

附图说明

图1为本发明工装的结构示意图。

附图标记：成型模具1；定型压模2；外缘3；平段4；圆弧段5；直段6；螺栓7；环形胶片8；胶条9。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，本实施例提供一种纤维缠绕发动机壳体人工脱粘层热压罐成型工装，包括成型模具1和与成型模具1配合的定型压模2；

成型模具1呈类半球状，成型模具1的顶部开设圆形凹槽，圆形凹槽底部开设安装孔，成型模具1的底部设置一圈外缘3，外缘3上周向均布开设多个安装孔。成型模具1自上而下包括平段4、圆弧段5以及直段6；平段4呈平面环形或锥形，本实施例中，平段4呈平面环形，圆形凹槽位于平段4内侧并与平段4同轴布置；直段6呈圆筒形或锥形，本实施例中，直段6呈圆筒形，外缘3与直段6下端面固定连接；圆弧段5的上端与平段4的外径处连为一体，圆弧段5的下端与直段6的上端连为一体。

定型压模2绕成型模具1的环向设置有多瓣，定型压模2的上端和下端均通过穿过安装孔的螺栓7与成型模具1固定连接，从而将位于两者之间的人工脱粘层紧固在成型模具1上。图1中仅示意了一瓣定型压模2。

利用该纤维缠绕发动机壳体人工脱粘层热压罐成型工装的成型方法为：

S1、绝热材料预处理：根据人工脱粘层设计图纸，计算平段4对应的环形胶片8的尺寸，直段6和圆弧段5对应的胶条9的尺寸。根据绝热材料生熟胶料的收缩率，使用裁切系统设备精准裁剪出环形胶片8，使用橡胶挤出机挤出尺寸均匀的胶条9，使得裁剪出的环形胶片8和挤出的胶条9均具备足够的收缩余量。人工脱粘层是由环形胶片8和胶条9共同组成的。

S2、人工脱粘层的铺放和缠绕：以成型模具1的平段4的内径为基准进行环形胶片8的装模，以平段4的外径为起点自上而下环向缠绕胶条9，胶条9缠绕过程中实时测量缠绕胶条9厚度，保证缠绕总厚度满足设计厚度要求。图1中仅示意了成型模具1下部缠绕的胶条9。

S3、人工脱粘层的固定：在成型模具1上铺放定型压模2并将定型压模2与成型模具1通过螺栓7连接，使得定型压模2压在人工脱粘层上；

S4、人工脱粘层预固化：将人工脱粘层紧固在成型模具1外表面后整体置于烘箱中预固化，预固化参数为90℃～120℃温度下保温90min～120min，保温结束后整体移出烘箱。

S5、人工脱粘层检验和修整：

拆除定型压模2，使用人工脱粘层的外型面样板测量预固化后的人工脱粘层外型面，塞尺实测外型面样板与预固化后的人工脱粘层之间的间隙值；使用细针插入预固化后的人工脱粘层检验各部位的厚度尺寸，将检验结果与设计图纸对比。

依据实测的间隙值，对人工脱粘层的外型面高点进行打磨修整，圆滑过渡，打磨后对打磨处使用乙酸乙酯或者无水乙醇进行清洗，去除多余物，保证产品无夹杂。依据检测的各部位尺寸，对人工脱粘层厚度不足处，裁剪对应尺寸的生胶片进行填补以保证产品尺寸。

S6、人工脱粘层热压罐成型：

在人工脱粘层表面依次铺放聚四氟乙烯薄膜、透气毡、真空薄膜袋。在成型模具1的外缘3表面黏贴一圈高温密封胶带，同时在真空薄膜袋距离边缘4cm～10cm处整圈粘贴高温密封胶带，高温密封胶带表面白色隔离膜暂不去除，高温密封胶带粘贴完成后检查高温密封胶带位置确保无贯通气泡以保证真空薄膜袋的密封性。分别去除真空薄膜袋和成型模具1高温密封胶表面的白色隔离膜，将两条高温密封胶粘接一起，粘接时以真空袋开始粘接位置为起点，从左向右对两条密封胶带叠加按压，直至一周都实现密封，确保真空带-密封胶-模具粘接区域无间隙。密封后整体移入热压罐内，固化前使用真空泵通过预留的真空嘴对真空薄膜袋抽气至袋中无空气，抽真空至真空度≤-0.095Mpa后，停止抽真空，维持10min～15min真空度不变，开始启动程序进行固化，固化完成后依次去除人工脱粘层表面的真空薄膜袋、透气毡、聚四氟乙烯薄膜。

其中，热压罐固化参数为：加初压0.4MPa～0.8MPa，升温至100℃～120℃，保温30min～60min；保温结束后继续加压至1.0MPa～2.0MPa，保持压力，继续升温至130℃～150℃，保温120min～180min；保温结束后随热压罐降温至60℃以下后出罐。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。