一种陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装及校型方法与流程

本发明涉及陶瓷基复合材料零件制备领域，具体涉及一种陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装及校型方法。

背景技术：

1、陶瓷基复合材料具有耐高温、抗氧化、抗烧蚀、低密度、高比强、高比模、对裂纹不敏感等优异性能，是临近空间/高超声速飞行器机身、舱段、翼面、舵面、弹头大面积迎风面等部位的主要候选材料。随着服役环境和应用范围的不断拓展，对陶瓷基复合材料的性能要求及尺寸精度要求越来越严格。在制备过程中，各零件的变形量越小、沉积效果越好，装配后产品的精度与性能才会更好，由此可知，零件在装配前的变形程度和沉积效果决定了整个产品的质量。

2、陶瓷基复合材料小曲率构件(即平板类薄壁零件)在cvi沉积过程中，一般需通过校型工装对其进行校型，而传统的校型方法是采用单面或双面模具校型，该类模具与待校型的构件贴合度高，维形效果好，但其同时也存在以下缺点：

3、(1)使用单面模具校型时，零件与模具的贴合面基本完全被遮挡，使得被遮挡一面的cvi沉积效果较差，而未贴合一面的cvi沉积效果较好，沉积后在零件的正反表面增密不均匀，从而容易出现密度差，导致零件出现新的变形。

4、(2)使用双面模具校型时，因定型模具较为笨重，从而增加了校型过程的操作难度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装及校型方法，主要解决现有的单面模具校型工装易导致零件出现新的变形，双面模具校型工装较为笨重、校型过程繁琐等技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

3、一种陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，用于对小曲率薄壁构件进行校型，定义待校型构件的其中一个表面为a面，另一个表面为b面；其特殊之处在于：

4、包括底座及压接组件；

5、所述底座包括两个横梁和两个竖梁；两个横梁平行设置，且长度大于竖梁的长度；两个横梁长度方向的两端分别通过两个竖梁连接，形成上下贯通的长方体结构；长方体结构的上端面和下端面均为使用型面，其中上端面与待校型构件a面的曲率一致，下端面与待校型构件b面的曲率一致；

6、两个横梁之间设有多个加强筋，每个加强筋的两端分别安装于两个横梁的内壁上，且加强筋上端面和下端面的曲率分别与待校型构件的a面和b面的曲率一致；

7、所述压接组件包括用于压接待校型构件b面的至少一个第一压接件，以及用于压接待校型构件a面的至少一个第二压接件；所述第一压接件、第二压接件与待校型构件的接触面，分别与待校型构件对应表面的曲率一致。

8、进一步地，所述第一压接件包括第一压条和第二压条，第一压条和第二压条的两端分别通过螺栓连接并形成矩形框架，用于套设在长方体结构的外侧；所述第一压条的内侧面均布多个第一凸起，当待校型构件的a面与底座的上端面接触时，第一凸起用于压接在待校型构件的b面上，且压接面与待校型构件b面的曲率一致；所述第二压条的内侧面与底座下端面的曲率一致。

9、进一步地，所述第二压接件包括第三压条和第四压条，第三压条和第四压条的两端分别通过螺栓连接并形成矩形框架，用于套设在长方体结构的外侧；所述第三压条的内侧面均布多个第二凸起，当待校型构件的b面与底座的下端面接触时，第二凸起用于压接在待校型构件的a面上，且压接面与待校型构件a面的曲率一致；所述第四压条的内侧面与底座上端面的曲率一致。

10、进一步地，每个所述横梁的上下端面，以及加强筋的上下端面分别为锯齿状，所述横梁上端面和下端面对应位置处的锯齿，以及加强筋上端面和下端面对应位置处的锯齿，分别交错排布，且每个锯齿的宽度大于相邻两个锯齿之间的间隙；

11、位于对应横梁和对应加强筋同一端的所有锯齿的外端面均处于同一曲面内，且该曲面与待校型构件对应表面的曲率一致。

12、进一步地，还包括呈八字形排列的两个斜梁，两个斜梁的一端分别与其中一个竖梁的中部连接，另一端分别与两个横梁连接；

13、所述其中一个竖梁的上下端面分别设有第三凸起，第三凸起的内侧设有三角槽，用于定位待校型构件的头部；

14、所述斜梁的上下端面分别设有第四凸起，第四凸起的外端面与三角槽的槽底、以及位于同侧的所有锯齿的外端面均处于同一曲面内，且该曲面与待校型构件对应表面的曲率一致。

15、进一步地，还包括设置在每个横梁上下端锯齿外端面上的多个定位凸起，相邻定位凸起之间设有间隔，且定位凸起的数量小于对应横梁上锯齿的数量；定位凸起的内侧面用于定位待校型构件的外轮廓，且与外轮廓对应处的结构相适配。

16、进一步地，所述第四凸起及所有锯齿为矩形齿或梯形齿，且高度为3-10mm。

17、进一步地，每个所述横梁、竖梁和加强筋上分别设有减重孔，既可以减轻工装的重量，又可以增加气体通过率，从而提高沉积效率。

18、同时，本发明还提供了一种陶瓷基复合材料小曲率构件校型方法，包括以下步骤：

19、步骤1、根据待校型构件的尺寸及其a面、b面的曲率准备上述陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装；

20、步骤2、将待校型构件的a面放置在底座的上端面，并将第一压接件压接于待校型构件的b面，从而实现待校型构件和底座的安装；

21、步骤3、将安装好的待校型构件连同底座和第一压接件放入沉积炉内，按照预设要求完成一次沉积，之后出炉并拆卸第一压接件，将待校型构件从底座上取下；

22、步骤4、将待校型构件的b面放置在底座的下端面，并将第二压接件压接于待校型构件的a面，从而实现待校型构件和底座的安装；

23、步骤5、将安装好的待校型构件连同底座和第二压接件放入沉积炉内，按照预设要求完成又一次沉积，之后出炉并拆卸第二压接件，将待校型构件从底座上取下；

24、步骤6、重复步骤2至5，直至待校型构件的密度达到预期值，从而完成陶瓷基复合材料小曲率构件的校型。

25、进一步地，步骤2具体为，将待校型构件的a面放置在底座的上端面，使得待校型构件的头部抵接于三角槽内，侧边抵接于对应定位凸起的内侧面，完成预定位；再将第一压接件的第一压条内侧面压接于待校型构件的b面，第二压条的内侧面压接于底座的下端面，在螺栓外侧涂抹氮化硼粉末后拧紧螺栓，从而实现待校型构件和底座的安装；

26、步骤4具体为，将待校型构件的b面放置在底座的下端面，使得待校型构件的头部抵接于三角槽内，侧边抵接于对应定位凸起的内侧面，完成预定位；再将第二压接件的第三压条内侧面压接于待校型构件的a面，第四压条的内侧面压接于底座的上端面，在螺栓外侧涂抹氮化硼粉末后拧紧螺栓，从而实现待校型构件和底座的安装。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

28、1、本发明提供的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，通过将底座设计为上下贯通的长方体结构，长方体结构的上端面和下端面均为使用型面，两个使用型面的曲率分别与待校型构件a面、b面的曲率一致，再加以多个加强筋保证校型工装的强度，使得整个校型工装除与待校型构件接触之处均贴合，并通过压接组件将待校型构件与底座连接，该设计可有效避免待校型构件在沉积过程中发生新的变形；同时，校型工装与待校型构件的非接触区域均为镂空设计，在保证气流通畅的同时又使得校型工装整体重量较轻，便于进出炉的搬运操作。

29、2、本发明提供的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装为一体两用式，可以上、下表面交替使用，不需要与传统的校型工装一样，制备正反两套校型工装，在可以保证陶瓷复合材料零件正、反面沉积均匀性的同时，降低了生产成本。

30、3、本发明提供的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，第一压条的内侧面均布多个第一凸起(即呈锯齿状)、第三压条的内侧面均布多个第二凸起(即呈锯齿状)、每个横梁的上下端面以及加强筋的上下端面均为锯齿状，通过将校型工装与待校型构件的接触面均设计为锯齿状，且上下表面的锯齿交错分布，在交替沉积时待校型构件的不同部位与校型工装接触，使待校型构件不存在某一部位因长时间与校型工装接触而影响沉积效果，进而提高了待校型构件的沉积质量。

31、4、本发明提供的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，在其中一个竖梁上设有第三凸起，用于定位待校型构件的头部；此外，在每个横梁上端面和下端面锯齿的外端面上的设置多个定位凸起，用于定位待校型构件的外轮廓，定位方法简单且精确，能够达到对零件准确校型的目的。

32、5、本发明提供的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，在横梁、竖梁和加强筋上分别设有减重孔，该减重孔不仅可减轻校型工装的整体重量，还可以使沉积气体流出到待校型构件与底座接触的一面，进而使待校型构件的两个表面均具有良好的沉积效果，提高了沉积的均匀性。

33、6、本发明提供的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，连接方式简单，易于拆卸，操作方便，且不易损坏，可重复多次使用。

34、7、本发明提供的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，适用于陶瓷基复合材料平板类及曲小曲率的薄壁类零件，适用范围广，根据不同的待校型构件尺寸及轮廓制备底座与对应的压条轮廓即可。

技术特征：

1.一种陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，用于对小曲率薄壁构件进行校型，定义待校型构件(1)的其中一个表面为a面，另一个表面为b面；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，其特征在于：

4.根据权利要求1或2或3所述的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装，其特征在于：

9.一种陶瓷基复合材料小曲率构件校型方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的陶瓷基复合材料小曲率构件校型方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供了一种陶瓷基复合材料小曲率构件校型工装及校型方法，主要解决现有的单面模具校型工装易导致零件出现新的变形，双面模具校型工装较为笨重、校型过程繁琐等技术问题。该校型工装包括底座及压接组件；底座包括两个横梁和两个竖梁；两个横梁长度方向的两端分别通过两个竖梁连接形成上下贯通的长方体结构；长方体结构的上端面和下端面均为使用型面，上端面与待校型构件A面的曲率一致，下端面与待校型构件B面的曲率一致；两个横梁之间设有多个加强筋；压接组件包括用于压接待校型构件B面的第一压接件，以及用于压接待校型构件A面的第二压接件；第一压接件、第二压接件与待校型构件的接触面，分别与待校型构件对应表面的曲率一致。

技术研发人员：李鹏,陈翔,何江怡,刘梦珠,涂建勇,田录录,都嘉鑫
受保护的技术使用者：西安鑫垚陶瓷复合材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5