【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航空航天結構主承力構件制造，尤其涉及一種內置碳纖維加筋筒殼、加工模具及加工方法。
技術介紹
1、薄壁筒殼結構具有高比剛度和高比強度，在航空航天領域中，廣泛采用網格加筋筒殼結構作為主要的連接及承載結構。在承受壓縮載荷作用下，失穩是主要的破壞形式。在火箭發射過程中，薄壁筒殼結構由于過載承受著巨大的軸壓載荷，易發生屈曲失穩，從而導致結構失效。因此薄壁筒殼結構在軸壓工況下的極限承載能力是運載火箭等航天結構設計過程中的關鍵考核指標。在軸壓工況下，加筋筒殼結構的主要破壞模式是屈曲失穩，包括結構整體失穩、蒙皮局部失穩、筋條局部失穩和材料塑性失穩。
2、為保證承載性能，會整體增加蒙皮厚度及加強筋厚度，但導致結構整體重量增加。航天裝備由于其設計特性往往追求極致減重，現有結構通常采用鋁合金或者其他合金鋼材料，通過鍛壓、旋擠或機加等工藝加工，以上工藝存在生產周期較長、筋條精度難以保證等不同問題，因此還有待進一步改進。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術中存在的不足，提供一種內置碳纖維加筋筒殼、加工模具及加工方法，在保證其承載性能的前提下，減輕了結構整體的重量，且碳纖維加強筋均勻、連續，加工難度較低。
2、本專利技術是通過以下技術方案予以實現：
3、一種內置碳纖維加筋筒殼，包括筒殼本體以及位于筒殼本體內側的加強筋，所述筒殼本體為鋁合金材質，采用旋壓工藝加工一體成型，所述加強筋交叉設置于筒殼本體的內側，為碳纖維材質，固定連接于所述筒
4、根據上述技術方案，優選地，所述加強筋交叉設置于筒殼本體的內側，為碳纖維材質，通過鉚接、粘接、激光焊接或者濕法纏繞中的一種或多種方式固定連接于所述筒殼本體的內側。
5、根據上述技術方案，優選地，所述筒殼本體包括蒙皮、位于蒙皮兩端的上端框和下端框，所述加強筋通過濕法纏繞置于蒙皮內側。
6、根據上述技術方案，優選地，所述加強筋在蒙皮內表面形成交叉布置的網狀結構，其圓周方向分為順時針與逆時針方向，圓周方向共計6節點。
7、本申請同時公開了一種內置碳纖維加筋筒殼的加工模具，用于制造上述一種內置碳纖維加筋筒殼，包括上模具、下模具以及位于上模具、下模具之間的芯模，所述芯模外側固定連接有多個纖維固定塊，所述纖維固定塊為帶有弧度的菱形塊，安裝在所述芯模的外側，各所述纖維固定塊之間形成與所述加強筋形狀相適配的網狀結構。
8、根據上述技術方案，優選地，所述芯模包括內芯模和外芯模，各所述纖維固定塊安裝布設于外芯模的外側。
9、根據上述技術方案，優選地，所述內芯模與外芯模之間沿圓周方向設置有多個限位孔，所述內芯模與外芯模在限位孔處通過限位螺栓、限位螺母保持固定。
10、根據上述技術方案，優選地，各所述纖維固定塊通過內六角螺栓安裝在外芯模外側。
11、本申請還公開了一種內置碳纖維加筋筒殼的加工方法，基于上述一種內置碳纖維加筋筒殼的加工模具，包括如下步驟：
12、s1.將所述芯模固定在纏繞設備上，在各所述纖維限位塊的間隔縫隙中涂抹纏脫模劑，將碳纖維沿著纖維固定塊之間的間隔縫隙中進行纏繞；
13、s2.所述筒殼本體采用旋壓工藝加工一體成型；
14、s3.將所述筒殼本體安裝在芯模外側，通過所述上模具、下模具將筒殼本體與帶有碳纖維的芯模緊固在一起，置于固化爐中進行固化；
15、s4.依次拆卸上模具、下模具、芯模以及纖維固定塊，形成內置碳纖維網格加筋筒殼。
16、本專利技術的有益效果是：
17、本專利技術提供一種內置碳纖維增強熱塑性復合材料網格加筋筒殼及其加工模具和加工方法，可以在保證加筋筒殼結構穩定性能及承載性能的前提下，將鋁合金材質加強筋替換為碳纖維纏繞加強筋，實現整體減重的目的；與此同時，碳纖維纏繞加強筋利用纏繞機采用濕法纏繞工藝進行加工，通過高溫固化使得碳纖維纏繞加強筋與筒殼結合、穩固，通過此種方法所生產的碳纖維纏繞加強筋均勻、連續，具有更好的承載性能和更輕的重量。
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1.一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，包括筒殼本體(1)以及位于筒殼本體(1)內側的加強筋(2)，所述筒殼本體(1)為鋁合金材質，采用旋壓工藝加工一體成型，
2.根據權利要求1所述一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，所述加強筋(2)交叉設置于筒殼本體(1)的內側，為碳纖維材質，通過鉚接、粘接、激光焊接或者濕法纏繞中的一種或多種方式固定連接于所述筒殼本體(1)的內側。
3.根據權利要求2所述一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，所述筒殼本體(1)包括蒙皮(102)、位于蒙皮(102)兩端的上端框(101)和下端框(103)，所述加強筋(2)通過濕法纏繞置于蒙皮(102)內側。
4.根據權利要求3所述一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，所述加強筋(2)在蒙皮(102)內表面形成交叉布置的網狀結構，其圓周方向分為順時針與逆時針方向，圓周方向共計6節點。
5.一種內置碳纖維加筋筒殼的加工模具，用于制造權利要求3所述一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，包括上模具(4)、下模具(5)以及位于上模具(4)、下模具(5)之間的芯模(3)，
<...【技術特征摘要】
1.一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，包括筒殼本體(1)以及位于筒殼本體(1)內側的加強筋(2)，所述筒殼本體(1)為鋁合金材質，采用旋壓工藝加工一體成型，
2.根據權利要求1所述一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，所述加強筋(2)交叉設置于筒殼本體(1)的內側，為碳纖維材質，通過鉚接、粘接、激光焊接或者濕法纏繞中的一種或多種方式固定連接于所述筒殼本體(1)的內側。
3.根據權利要求2所述一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，所述筒殼本體(1)包括蒙皮(102)、位于蒙皮(102)兩端的上端框(101)和下端框(103)，所述加強筋(2)通過濕法纏繞置于蒙皮(102)內側。
4.根據權利要求3所述一種內置碳纖維加筋筒殼，其特征在于，所述加強筋(2)在蒙皮(102)內表面形成交叉布置的網狀結構，其圓周方向分為順時針與逆時針方向，圓周方向共計6節點。
5.一種內置碳纖維加筋筒殼的加工模具，用于制造權利要求3所述一種內置...
【專利技術屬性】
技術研發人員：任明法，李國龍，劉奕君，孫偉召，劉德博，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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