一种T型环框预制件的制备方法

技术领域

本申请涉及航天结构件成型技术领域，特别涉及一种T型环框预制件的制备方法。

背景技术

在这一部分中提供的信息是为了一般地呈现本公开的背景的目的。在本部分中描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不构成现有技术的描述的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是本公开的现有技术。

随着航天器轻质化需求提高，全复合材料承载舱段的应用越来越广泛，现有结构舱段内形结构越来越复杂。舱段内加强筋主要起支撑结构舱段的自身强度的作用，同时环筋的局部要求具有一定承载能力，结构已成为大型复合材料舱段的典型应用结构。

但是目前该处支撑结构段整体性弱，产品压力单向预浸料在环框内部的连续性差，进而导致舱段内环筋在成型过程中出现压力传递、内部质量等缺陷，结构自身承载能力弱。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种T型环框预制件的制备方法，以解决现有技术舱段内环筋在成型过程中压力传递效果差、整体强度低问题。

本申请的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种T型环框预制件的制备方法，所述制备方法包括：

取预浸料，分别在上分体工装以及下分体工装上铺层，预留多个纵筋槽，达到目标厚度后预压，制得两个翻边件；

取预浸料，在中部工装外缠绕至目标厚度后预压，制得缠绕层；

上分体工装以及下分体工装连同两个翻边件，装配至中部工装及缠绕层的两侧；

取多个填充部，分别布置与所述纵筋槽相对应的所述缠绕层外；

取预浸料，在每两个相邻的所述填充部之间的所述缠绕层上铺层，直至得到与所述翻边件相同高度的填充段；

装配外侧工装，进行固化，得到预制件。

在可选的实施方式中，铺层所述翻边件时，采用连续预浸料进行铺层，并在所述纵筋槽处切断处理。

在可选的实施方式中，制得所述缠绕层和两个所述翻边件后，分别采用热压罐进行预压。

在可选的实施方式中，预压后，对所述翻边件和所述缠绕层分别进行检查修补处理。

在可选的实施方式中，在中部工装外缠绕预浸料时，采用单向且连续的缠绕方式进行。

在可选的实施方式中，在中部工装外缠绕预浸料时，每次缠绕完单位厚度时，进行所述缠绕层预压，直至达到目标厚度。

在可选的实施方式中，每次预压所述缠绕层时，取所述填充部对所述缠绕层进行预压。

在可选的实施方式中，装配所述外侧工装前，取预浸料覆盖在所述填充段与所述翻边件上进行铺层。

在可选的实施方式中，在所述填充段与所述翻边件上铺层后，操作真空包覆后进行固化。

在可选的实施方式中，完成真空包覆的固化后，拆除包覆材料和所述外侧工装，并对纵筋槽处进行修补、清理，然后拆卸所述上分体工装、所述下分体工装以及所述中部工装。

与现有技术相比，本申请的优点在于：

本申请中T型环框预制件的制备方法，先取预浸料，分别在上分体工装以及下分体工装上铺层，预留多个纵筋槽，达到目标厚度后预压，制得两个翻边件，然后取预浸料，在中部工装外缠绕至目标厚度后预压，制得缠绕层，上分体工装以及下分体工装连同两个翻边件，装配至中部工装及缠绕层的两侧，取多个填充部分别布置与所述纵筋槽相对应的所述缠绕层外，然后取预浸料在每两个相邻的所述填充部之间的所述缠绕层上铺层，直至得到与所述翻边件相同高度的填充段，最后装配外侧工装，进行固化后得到预制件，在保证环框预制件压力单向预浸料在环框内部的连续性同时，提升环框预制件整体结构强度，解决了T型环筋成型过程中的压力传递、内部质量等缺陷，而且还通过翻边结构提升了环框预制件与舱段主体之间连接性，最大程度上保证纤维整体连续性，提升了环框预制件自身承载能力，提高结构强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的T型环框预制件的制备方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的T型环框预制件的制备示意图；

图中：100、翻边件；200、缠绕层；300、填充部；401、上分体工装；402、中部工装；403、下分体工装；404、外侧工装。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

图1为本申请实施例提供的T型环框预制件的制备方法的流程示意图，图2为本申请实施例提供的T型环框预制件的制备示意图。

如图1、图2所示，一种T型环框预制件的制备方法，所述制备方法包括：

取预浸料，分别在上分体工装401以及下分体工装403上铺层，预留多个纵筋槽，达到目标厚度后预压，制得两个翻边件100；

取预浸料，在中部工装402外缠绕至目标厚度后预压，制得缠绕层200；

上分体工装401以及下分体工装403连同两个翻边件100，装配至中部工装402及缠绕层200的两侧；

取多个填充部300，分别布置与所述纵筋槽相对应的所述缠绕层200外；

取预浸料，在每两个相邻的所述填充部300之间的所述缠绕层200上铺层，直至得到与所述翻边件100相同高度的填充段；

装配外侧工装404，进行固化，得到预制件。

其中，预浸料采用的是纤维预浸料材料，通常用于制造高性能复合材料，它将纤维(可以是玻璃纤维、碳纤维或其他合成纤维)与树脂(如环氧树脂、聚酯树脂等)预先结合在一起，这个过程可以是将纤维浸泡于液态树脂中，使其浸透纤维并在固化后形成坚固的复合材料。

翻边件100的截面分别呈L型，相对应的，上分体工装401以及下分体工装403三分别预留截面为L型的成型槽空间，以使预浸料在上分体工装401以及下分体工装403上进行铺设的时候，可以形成连续、稳定的L型翻边件100。

并在翻边件100与缠绕层200组合之后，形成截面为T型的环框预制件。

在可选的实施方式中，本申请中T型环框预制件的制备方法的工作原理是：先取预浸料，分别在上分体工装401以及下分体工装403上铺层，预留多个纵筋槽，达到目标厚度后预压，制得两个翻边件100，然后取预浸料，在中部工装402外缠绕至目标厚度后预压，制得缠绕层200，上分体工装401以及下分体工装403连同两个翻边件100，装配至中部工装402及缠绕层200的两侧，取多个填充部300分别布置与所述纵筋槽相对应的所述缠绕层200外，然后取预浸料在每两个相邻的所述填充部300之间的所述缠绕层200上铺层，直至得到与所述翻边件100相同高度的填充段，最后装配外侧工装404，进行固化后得到预制件，在保证环框预制件压力单向预浸料在环框内部的连续性同时，提升环框预制件整体结构强度，解决了T型环筋成型过程中的压力传递、内部质量等缺陷，而且还通过翻边结构提升了环框预制件与舱段主体之间连接性，最大程度上保证纤维整体连续性，提升了环框预制件自身承载能力，提高结构强度。

需要说明的是翻边件100为两个具有夹角的板件，以增加翻边件100上一侧与舱段的连接稳定性。

在可选的实施方式中，铺层所述翻边件100时，采用连续预浸料进行铺层，并在所述纵筋槽处切断处理。

在可选的实施方式中，制得所述缠绕层200和两个所述翻边件100后，分别采用热压罐进行预压。

热压罐是一种用于高温、高压条件下加工和制备材料的设备，用于加工热固化材料，在高温和高压下，材料会发生化学反应，固化成坚固的形状。

在可选的实施方式中，预压后，对所述翻边件100和所述缠绕层200分别进行检查修补处理。

在可选的实施方式中，在中部工装402外缠绕预浸料时，采用单向且连续的缠绕方式进行，以保持整个缠绕层200整体的结构强度，并能在单向缠绕时持续保持一定的拉紧状态。

在可选的实施方式中，在中部工装402外缠绕预浸料时，每次缠绕完单位厚度时，进行所述缠绕层200预压，直至达到目标厚度，在成型过程中，由于缠绕层200较厚，因此需要进行多次预压来保证中间层密实程度，每缠绕一定厚度之后，预压缩小每次缠绕形成的缠绕旷量。

在可选的实施方式中，每次预压所述缠绕层200时，取所述填充部300对所述缠绕层200进行预压，在成型过程中，由于缠绕层200较厚，为保证缠绕过程中压力传递效果，需要在加压过程中，缠绕层200表面用填充部300进行填充，以保证压力传递到位。

填充部300采用橡胶材质的填充块进行布置。

在可选的实施方式中，装配所述外侧工装404前，取预浸料覆盖在所述填充段与所述翻边件100上进行铺层，并使得两个翻边件100与缠绕层200、填充段形成稳定整体件。

在可选的实施方式中，在所述填充段与所述翻边件100上铺层后，操作真空包覆后进行固化。

在可选的实施方式中，完成真空包覆的固化后，拆除包覆材料和所述外侧工装404，并对纵筋槽处进行修补、清理，然后拆卸所述上分体工装401、所述下分体工装403以及所述中部工装402。

具体的，进行如下步骤进行制备：

a)取连续预浸料，分别在上分体工装401以及下分体工装403上铺层，在所述纵筋槽处切断处理，以预留多个纵筋槽，达到目标厚度后，采用热压罐进行预压，制得两个翻边件100，对两个翻边件100分别进行检查修补处理；

b)取预浸料，采用单向且连续的缠绕方式在中部工装402外缠绕，每缠绕一定的厚度，用填充部300对所述缠绕层200进行预压，然后再次进行一定厚度的缠绕，并再次用填充部300对所述缠绕层200进行预压，直至达到目标厚度，再采用热压罐进行预压，制得缠绕层200，对所述缠绕层200进行检查修补处理；

c)上分体工装401以及下分体工装403连同两个翻边件100，装配至中部工装402及缠绕层200的两侧；

d)取多个填充部300，分别布置与所述纵筋槽相对应的所述缠绕层200外；

e)取预浸料，在每两个相邻的所述填充部300之间的所述缠绕层200上铺层，直至得到与所述翻边件100相同高度的填充段；

f)取预浸料覆盖在所述填充段与所述翻边件100上进行铺层，装配外侧工装404，操作真空包覆后进行固化。

g)拆除包覆材料和所述外侧工装404，并对纵筋槽处进行修补、清理，然后拆卸所述上分体工装401、所述下分体工装403以及所述中部工装402，得到预制件。

如图1、图2所示，在实际运用时，采用以下步骤进行：

1)采用T800碳纤维和树脂为180℃固化的双马树脂制得预浸料，按设计的T型环筋规格：宽度为12mm，高度为40mm，翻边宽度为35mm，翻边厚度2.5mm，键槽深度为15mm，键槽为12个。

2)分别在上分体工装401以及下分体工装403上铺层，在所述纵筋槽处切断处理，以预留多个纵筋槽，达到目标厚度后，采用热压罐，以预压真空为-0.09MPa、热压罐压力为0.3MPa、温度控制在100℃以内以及预压时间2h，进行预压，制得两个翻边件100，对两个翻边件100分别进行检查修补处理；

3)取预浸料，采用单向且连续的缠绕方式在中部工装402外缠绕，每缠绕5mm的厚度，用填充部300对所述缠绕层200进行预压，然后再次进行5mm厚度的缠绕，并再次用填充部300对所述缠绕层200进行预压，预压过程中压力传递效果，直至达到目标厚度，再采用热压罐进行预压，制得缠绕层200，对所述缠绕层200进行检查修补处理；

4)上分体工装401以及下分体工装403连同两个翻边件100，装配至中部工装402及缠绕层200的两侧；

5)取多个填充部300，分别布置与所述纵筋槽相对应的所述缠绕层200外；

6)取预浸料，在每两个相邻的所述填充部300之间的所述缠绕层200上铺层15mm厚度，也就是与键槽深度相同的填充段；

6)取预浸料覆盖在所述填充段与所述翻边件100上进行0.5mm铺层，然后装配外侧工装404，操作真空包覆后，以预压真空为-0.09MPa、热压罐压力为0.3MPa、温度控制在100℃以内以及预压时间2h，进行固化。

7)拆除包覆材料和所述外侧工装404，并对纵筋槽处进行修补、清理，然后拆卸所述上分体工装401、所述下分体工装403以及所述中部工装402，得到预制件。

8)将制备好的预制件与舱段模具主体进行组装，组装完成后进行后续舱段加强筋、蒙皮铺层，固化前以蒙皮装配的方式进行包真空，采用真空辅助热压罐加压形式进行加压固化成型，固化真空不大于-0.09MPa，热压罐压力为0.3MPa，固化温度为180℃。

应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本发明的描述中，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本发明的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。