一种碳纤维转接框及其模具及其整体成型方法与流程

本发明涉及复合材料领域，具体是一种碳纤维转接框及其模具及其整体成型方法。

背景技术：

转接框用于机载电子装备中天线与飞机平台的连接，属于主承力构件。为充分降低机载平台的载荷，同时满足电子装备天线的工作要求，转接框应该具有质量轻、刚强度高的特点，需要充分利用碳纤维复合材料的优势，而不再局限于传统的金属材料。

转接框一般为环向闭合式框架结构，因其结构特殊导致模具方案复杂、工艺设计难度大且铺层操作复杂，碳纤维复合材料未有在转接框中应用的先例。本发明通过优化转接框模具方案和工艺过程，提供了一种带预埋件和加强筋的碳纤维转接框及其整体成型方法，实现了碳纤维复合材料在机载电子装备转接框中的工程应用突破。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种带预埋件和加强筋的碳纤维转接框及其整体成型方法，在满足重量和结构刚强度的情况下，解决了天线与机载平台连接问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种碳纤维转接框模具，包括加强筋，预埋件和转接框主体，所述转接框主体为环向闭合式框架结构，加强筋和预埋件组成在转接框主体内。

作为本发明进一步的方案：所述加强筋壁厚为2mm，转接框主体壁厚为4mm。

作为本发明进一步的方案：所述加强筋和转接框主体材料为碳纤维复合材料，预埋件材料为金属材料。

作为本发明进一步的方案：所述加强筋和预埋件与转接框主体为整体铺层和一次胶接成型，不二次胶接、螺接、铆接，不对转接框主体产生破坏。

一种碳纤维转接框的模具，包括模具型芯、模具底板和脱模架，所述模具底板上通过定位销和螺钉固定装配有呈环形分布的模具型芯，模具型芯环向间距上预留出预埋件和加强筋的装配空间，模具型芯外形尺寸根据碳纤维转接框的内腔型面设计，模具底板的底部设置有脱模架，在模具使用时，通过模具型芯，模具底板将加强筋，预埋件和转接框主体整体铺层和一次胶接成型，成型完成后，通过脱模架将转接框顶出，得到转接框毛坯件。

作为本发明进一步的方案：所述脱模架的顶面均匀固定有多个竖直的导向杆，模具底板滑动安装在导向杆上，且导向杆的顶端位于模具底板的上方螺纹连接有防脱螺母，通过防脱螺母的设置，避免模具底板与导向杆脱离，导向杆位于模具底板和脱模架之间的部分套设有弹簧，通过弹簧对模具底板起到支撑作用，模具底板上位于模具型芯之间的部分均开设有通孔，脱模架上对应通孔的位置均焊接固定有竖直的顶出杆，且顶出杆的直径小于通孔的直径，在顶出转接框时，将模具底板下压，使顶出杆通过通孔穿过模具底板，从而将转接框的毛坯件顶起，操作简单方便，便于转接框毛坯件的脱模。

作为本发明进一步的方案：所述加强筋的环向两侧装配有硅橡胶模，在转接框固化成型过程中，硅橡胶模随温度的升高在环向上产生热膨胀，因固定模具型芯的阻挡，硅橡胶模只能向加强筋方向膨胀从而提供加压压力，解决了加强筋环向上缺失压力导致成型质量差的问题。

一种碳纤维转接框的整体成型方法，具体流程如下：

步骤一：先在模具型芯上铺层碳纤维预浸料，层数5层，预定厚度1mm，然后将模具型芯固定在模具底板上；

步骤二：在预埋件上铺层碳纤维预浸料，层数5层，预定厚度1mm，然后将预埋件依次卡在模具型芯的相邻位置并固定在模具底板上，这样，模具型芯和预埋件形成闭合的环向结构；

步骤三：在环向结构上铺层碳纤维预浸料，层数15层，预定厚度3mm，铺层完成后，将模具整体运进热压罐中，按照预定的温度和压力参数固化成型；

步骤四：成型完成后，通过脱模架将转接框顶出，得到转接框毛坯件；

步骤五：通过数控加工机床对转接框毛坯件的外形和接口进行加工，最终得到转接框制件，满足产品精度指标要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种碳纤维转接框及其模具及其整体成型方法，通过模具型芯分型装配和增加硅橡胶模，实现了带预埋件和加强筋的碳纤维转接框的整体成型；碳纤维转接框重量轻，相对于相同结构的铝合金转接框减重30％以上；本转接框由于预埋件、加强筋与转接框主体整体铺层并一次胶接固化成型，免去后续的装配工序，避免了对转接框主体的破坏，节省了制造时间和经济成本。

附图说明

图1为一种碳纤维转接框的结构示意图。

图2为一种碳纤维转接框的模具的结构示意图。

图3为一种碳纤维转接框中脱模架的结构示意图。

图4为一种碳纤维转接框中硅橡胶模装配示意图。

如图所示：加强筋1，预埋件2、转接框主体3、模具型芯4、模具底板5、脱模架6、硅橡胶模7、弹簧8、顶出杆9、防脱螺母10、导向杆11、通孔12。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种碳纤维转接框，包括加强筋1，预埋件2和转接框主体3，所述转接框主体3为环向闭合式框架结构，加强筋1和预埋件2组成在转接框主体3内，加强筋1壁厚为2mm，转接框主体3壁厚为4mm。

所述加强筋1和转接框主体3材料为碳纤维复合材料，预埋件2材料为金属材料。

所述加强筋1和预埋件2与转接框主体3为整体铺层和一次胶接成型，不二次胶接、螺接、铆接，不对转接框主体产生破坏。

一种碳纤维转接框的模具，包括模具型芯4、模具底板5和脱模架6，所述模具底板5上通过定位销和螺钉固定装配有呈环形分布的模具型芯4，模具型芯4环向间距上预留出预埋件2和加强筋1的装配空间，模具型芯4外形尺寸根据碳纤维转接框的内腔型面设计，模具底板5的底部设置有脱模架6，在模具使用时，通过模具型芯4，模具底板5将加强筋1，预埋件2和转接框主体3整体铺层和一次胶接成型，成型完成后，通过脱模架6将转接框顶出，得到转接框毛坯件。

所述脱模架6的顶面均匀固定有多个竖直的导向杆11，模具底板5滑动安装在导向杆11上，且导向杆11的顶端位于模具底板5的上方螺纹连接有防脱螺母10，通过防脱螺母10的设置，避免模具底板5与导向杆11脱离，导向杆11位于模具底板5和脱模架6之间的部分套设有弹簧8，通过弹簧8对模具底板5起到支撑作用，模具底板5上位于模具型芯4之间的部分均开设有通孔12，脱模架6上对应通孔12的位置均焊接固定有竖直的顶出杆9，且顶出杆9的直径小于通孔12的直径，在顶出转接框时，将模具底板5下压，使顶出杆9通过通孔12穿过模具底板5，从而将转接框的毛坯件顶起，操作简单方便，便于转接框毛坯件的脱模。

所述加强筋1的环向两侧装配有硅橡胶模7，在转接框固化成型过程中，硅橡胶模7随温度的升高在环向上产生热膨胀，因固定模具型芯4的阻挡，硅橡胶模7只能向加强筋1方向膨胀从而提供加压压力，解决了加强筋1环向上缺失压力导致成型质量差的问题。

一种碳纤维转接框的整体成型方法，具体流程如下：

步骤一：先在模具型芯4上铺层碳纤维预浸料，层数5层，预定厚度1mm，然后将模具型芯4固定在模具底板5上；

步骤二：在预埋件2上铺层碳纤维预浸料，层数5层，预定厚度1mm，然后将预埋件2依次卡在模具型芯4的相邻位置并固定在模具底板5上，这样，模具型芯4和预埋件2形成闭合的环向结构；

步骤三：在环向结构上铺层碳纤维预浸料，层数15层，预定厚度3mm，铺层完成后，将模具整体运进热压罐中，按照预定的温度和压力参数固化成型；

步骤四：成型完成后，通过脱模架6将转接框顶出，得到转接框毛坯件；

步骤五：通过数控加工机床对转接框毛坯件的外形和接口进行加工，最终得到转接框制件，满足产品精度指标要求。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。