一種衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法，模具材料采用PLA硬質(zhì)可降解塑料，模具制造技術(shù)采用熔融堆積成型工藝技術(shù)；該發(fā)明確定熔融堆積成型工藝技術(shù)加工軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具加工基準(zhǔn)面為模具各拼塊共面的底平面，確定X、Y方法尺寸收縮量為5.3％；該發(fā)明針對(duì)衛(wèi)星桁架碳纖維立體多通接頭，開發(fā)一種低成本、加工周期短、環(huán)保、重量輕的軟模澆注用的模具制備方法。
【專利說明】一種衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著衛(wèi)星及其它航天器對(duì)重量要求不斷提高，衛(wèi)星等航天器的桁架、框架越來越多采用全碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其中起連接作用的立體多通接頭也逐漸用碳纖維復(fù)合材料接頭取代鋁合金等金屬接頭。
[0003]碳纖維復(fù)合材料接頭研制過程復(fù)雜，主要包括兩部分:模具設(shè)計(jì)加工部分和碳纖維復(fù)合材料接頭鋪層制備過程。其中模具設(shè)計(jì)與制造方面包括兩部分，即外模成型模和芯模；其中外模成型模采用鋼結(jié)構(gòu)，可以保證接頭的外形尺寸、榫頭長(zhǎng)度、直徑及榫頭角度精度等；芯模一般采用軟質(zhì)材料便于脫模，同時(shí)保證接頭的壁厚、內(nèi)腔形狀尺寸等；軟質(zhì)芯模無法直接機(jī)床加工，需要另外設(shè)計(jì)成型軟模的模具，軟模的材料一般采用橡膠材料，其成型模為澆注模，通過橡膠(液態(tài))調(diào)配、澆注、硫化、脫模、修整，最終完成軟模制造。
[0004]目前軟模成型模的制備方法主要采用鋼質(zhì)45#鋼或Q235鋼材料，其加工費(fèi)用高，接頭軟模成型模為了考慮易于脫模，將軟模設(shè)計(jì)成5?6塊拼塊組合而成，拼塊間采用銷釘、螺釘連接，各方榫頭、各圓榫頭為三維立體形狀，需3軸以上加工中心進(jìn)行加工，并需要進(jìn)行調(diào)制等處理，導(dǎo)致加工費(fèi)用高；加工周期長(zhǎng)，一套軟模成型模從編制加工程序、型面加工及后續(xù)熱處理需要約20天的周期。因此開發(fā)成本低、加工周期短、重量輕的接頭軟模成型模制備方法極具迫切性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種適用于衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法，通過改變傳統(tǒng)接頭軟模澆注模的材料，將鋼改為硬質(zhì)塑料，通過熔融堆積成型工藝技術(shù)(3D打印技術(shù))，突破組合模具的連接設(shè)計(jì)、模具尺寸補(bǔ)償設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低成本、快速加工、環(huán)保的接頭軟模成型模制造技術(shù)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]為發(fā)明涉及一種適用于衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法，采用3D打印技術(shù)——熔融堆積成型工藝技術(shù)，高溫噴頭將塑料線材熔化，根據(jù)接頭軟模澆注模具的三維模型控制噴頭的移動(dòng)軌跡，逐層將模具塑料熔絲打印在平臺(tái)上。
[0008]優(yōu)選的,所述塑料線材為PLA (Polylactic acid),是一種生物降解塑料聚乳酸,玻璃轉(zhuǎn)化溫度為56.7?57.9°C，熔點(diǎn)140?152。。，密度1.24kg/L。
[0009]優(yōu)選的，所述軟模澆注模具，采用組合式模具，在模具加工過程中選擇各拼塊共面的底平面作為加工基準(zhǔn)面。
[0010]優(yōu)選的，所述軟模澆注模具，其在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)模具膨脹系數(shù)，提前進(jìn)行模具補(bǔ)償設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)模具收縮量為5.3%。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、模具成本低
[0013]采用熔融堆積成型工藝技術(shù)制造硬塑材料的軟模成型模，相比現(xiàn)行的金屬模具，其加工費(fèi)用低，模具可根據(jù)三維數(shù)模直接加工，節(jié)省編制機(jī)加工程序費(fèi)用，同時(shí)模具不需要經(jīng)過后續(xù)熱處理其強(qiáng)度即能滿足使用，單套能節(jié)約經(jīng)費(fèi)60%。
[0014]2、模具生產(chǎn)周期短
[0015]采用熔融堆積成型工藝技術(shù)制造硬塑材料的軟模成型模，相比現(xiàn)行的金屬模具，無需編寫數(shù)控加工程序及熱處理，相比原金屬模具加工周期縮短近50%。
[0016]3、硬塑模具重量輕
[0017]鋼質(zhì)模具每副均超過40kg，硬塑模具整套總重量為3?5kg，在搬運(yùn)、拼裝、清理、拆卸過程中能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0018]4、硬塑模具操作簡(jiǎn)便
[0019]硬塑模具無需涂覆脫模劑，簡(jiǎn)化了軟模制造工藝、改善工人操作環(huán)境。
[0020]5、倉(cāng)庫保管費(fèi)用低
[0021]無需防銹保護(hù)，儲(chǔ)存可多層疊放，節(jié)約倉(cāng)儲(chǔ)空間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述的衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具加工基準(zhǔn)涉及示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明方法制備的衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]實(shí)施例
[0026]一種典型3通碳纖維接頭為實(shí)例，見附圖1、2，該接頭軟模澆注模包括側(cè)拼塊1、側(cè)拼塊2、拼塊3，所述的Z向?yàn)榻M合模具高度方向(豎直方向)，其余兩方向?yàn)閄、Y方向。
[0027]I)模具基準(zhǔn)選擇
[0028]考慮模具各拼塊的Z向尺寸相同，以XY面為模具加工基準(zhǔn)。
[0029]2)模具設(shè)計(jì)
[0030]根據(jù)模具的基準(zhǔn)為XY方向，模具Z向尺寸設(shè)計(jì)為模具名義尺寸，模具XY方向尺寸設(shè)計(jì)為模具名義尺寸X0.95。
[0031]模具間采用銷定定位方式。
[0032]3)程序編制
[0033]以模具基準(zhǔn)面為底面，將模型投影到工作面上，加工選擇10%打印密度、選擇中速打印，同時(shí)將三個(gè)模型轉(zhuǎn)成一份加工程序。
[0034]4)模具加工
[0035]將程序?qū)雽Ｓ迷O(shè)備(3D打印機(jī))，預(yù)熱、送絲，打印。
【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法，其特征在于:采用3D打印——熔融堆積成型工藝技術(shù)制備硬質(zhì)塑料材質(zhì)的接頭軟模澆注模具的制備方法，采用高溫噴頭將塑料線材熔化，通過接頭軟模澆注模具的三維模型控制噴頭的移動(dòng)軌跡，逐層將塑料熔絲打印在平臺(tái)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法，其特征在于，所述塑料線材，為PLA(Polylactic acid),是一種生物降解塑料聚乳酸，玻璃轉(zhuǎn)化溫度為56.7?57.9°C，熔點(diǎn)140?152。。，密度1.24kg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法，其特征在于，所述軟模澆注模具設(shè)計(jì)方法，采用組合式模具，在模具加工過程中選擇各拼塊共面的底平面作為加工基準(zhǔn)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星桁架碳纖維多通接頭軟模澆注用硬質(zhì)塑料模具的制備方法，其特征在于，所述軟模澆注模具制造方法，其在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)模具膨脹系數(shù)，提前進(jìn)行模具補(bǔ)償設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)模具收縮量為5.3%。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK104385587SQ201410524638
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】葉周軍, 趙鑫, 吳文平, 梁燕民, 翟東坤, 潘韻, 史文鋒, 高俊龍 申請(qǐng)人:上海復(fù)合材料科技有限公司