一种翼舵头锥和挂点一体结构及其制作方法与流程

1.本发明涉及翼舵类结构及其制作方法，具体涉及一种翼舵头锥和挂点一体结构及其制作方法。


背景技术：

2.目前国内外复合材料制备工艺主要包括复合材料成型以及复合材料固化两部分，而复合材料固化时，通常采用化学气相沉积法(cvi)、先躯体浸渍裂解法(pip)、反应熔体浸渗法(rmi)、浆料浸渍热压法等制备方法，均需使固化材料进入复合材料内部，因此上述方法在制备过程中均对产品预制体的截面厚度及预制体纤维连续性有较高的要求，而翼舵头锥的锥形结构顶角和底面的截面厚度有较大变化。当截面积变化较大时，复合材料的连续性难以保证，同时，固化材料较难进入厚度较大截面的中间位置，因此导致中间位置固化材料分布不均匀，使得头锥的密度均匀性较差，对头锥的承载性能产生较大影响。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决现有技术中存在的当头锥截面积变化较大时，复合材料的连续性难以保证，同时，固化材料较难进入厚度较大截面的中间位置，导致中间位置固化材料分布不均匀，对头锥的承载性能产生较大影响的不足之处，而提供一种翼舵头锥和挂点一体结构及其制作方法。
4.为实现上述目的，本发明提供的技术解决方案如下：
5.一种翼舵头锥和挂点一体结构，其特殊之处在于：包括第一半圆锥和第二半圆锥拼合形成的头锥、设置在头锥底面的内包环和外包环，以及固定在头锥侧面的舵主体；所述第一半圆锥和第二半圆锥接合处沿轴向相对应位置均设置有长缺口，两个长缺口拼接形成第一凹槽；所述头锥的底面与其同轴设置有环形凸台；所述内包环套设在环形凸台上；所述外包环套设在内包环外部，外包环的侧壁沿轴向设置有通槽，通槽和所述第一凹槽的中心线位于同一径向平面，通槽的两侧壁向外延伸分别形成第一挂点和第二挂点；所述舵主体包括翼型舵及其连接结构，翼型舵的横截面为梯形，沿轴线方向梯形截面的腰连续减小，靠近头锥的顶角位置的两腰高度趋近于零；所述梯形的下底所在的面与头锥侧面的第一凹槽、外包环的通槽对应设置；所述翼型舵的底面与头锥侧面的第一凹槽相对应的位置设置有连接结构，连接结构与第一凹槽相配合连接，所述翼型舵的两个侧面分别设置有与第一挂点、第二挂点相配合的第二凹槽，第一挂点、第二挂点分别安装在两个第二凹槽内，且第一挂点、第二挂点的外表面与翼型舵的两个侧面平齐。
6.进一步地，所述环形凸台包括第一半环和第二半环，第一半环的一个端部与第一半圆锥固定连接，第二半环的一个端部与第二半圆锥固定连接；所述内包环套设在第一半环和第二半环外部。
7.进一步地，所述外包环包括第三半环和第四半环，第三半环和第四半环其中一个相对应的端面间留有安装空间，安装空间两侧的端面向外延伸分别形成第一挂点和第二挂
点，第一挂点和第二挂点为相对设置的平面结构。
8.进一步地，所述连接结构及第一凹槽两侧的第一半圆锥和第二半圆锥、两个第二凹槽之间的翼型舵及第一挂点和第二挂点上，以及内包环、外包环和环形凸台上分别对应设置有螺纹孔，对应螺纹孔中设置螺钉用于固定连接。
9.进一步地，所述连接结构及第一凹槽两侧的第一半圆锥和第二半圆锥、两个第二凹槽之间的翼型舵及第一挂点和第二挂点上，以及内包环、外包环和环形凸台上分别对应设置有光孔，对应光孔中设置销钉用于固定连接。
10.进一步地，所述第一挂点和第二挂点均为直角梯形。
11.同时，本发明还提供一种上述的一种翼舵头锥和挂点一体结构的制作方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
12.s1、装配所述第一半圆锥、第二半圆锥以及环形凸台
13.所述第一半圆锥、第二半圆锥形成头锥，第一半圆锥与第二半圆锥接合处的一侧形成第一凹槽，环形凸台设置在头锥的底面；
14.s2、装配内包环
15.所述内包环套设在环形凸台上，与环形凸台同轴设置；
16.s3、装配舵主体
17.将所述舵主体的连接结构嵌入对应设置的第一凹槽中；
18.s4、装配外包环、第一挂点和第二挂点
19.外包环套设在内包环的外侧，外包环的通槽配合翼型舵的底面设置，使得第一挂点和第二挂点分别位于翼型舵两侧面的第二凹槽中，装配完成得到成型的翼舵头锥和挂点一体结构；
20.s5、对s4中的一体结构进行固化，获得稳定的一体结构。
21.进一步地，s1之前还包括步骤s0：
22.使用模具分别制作第一半圆锥、第二半圆锥、环形凸台、内包环、舵主体、外包环、第一挂点和第二挂点；
23.所述环形凸台包括第一半环和第二半环，外包环包括第三半环和第四半环；
24.所述第一半圆锥和第一半环、第二半圆锥和第二半环、第三半环和第一挂点、第四半环和第二挂点均为一体化结构。
25.进一步地，所述第一半圆锥、第二半圆锥、环形凸台、内包环、舵主体及外包环使用的材料均为陶瓷基复合材料；
26.s5中，采用cvi-sic法对成型的翼舵头锥和挂点一体结构进行固化。
27.进一步地，s4中，还包括在所述一体结构上开设螺纹孔或光孔，并设置对应的螺钉或销钉，具体为：在连接结构及第一凹槽两侧的第一半圆锥和第二半圆锥上、第二凹槽的底面及第一挂点和第二挂点上，以及内包环、外包环和环形凸台上分别对应开设螺纹孔或光孔，并在对应的螺纹孔或光孔中设置螺钉或销钉；
28.s5中，对设置了螺钉或销钉的一体结构进行固化。
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
30.1.本发明中的头锥通过第一半圆锥和第二半圆锥的组合式结构，在制作过程中，固化材料可以在结合处进入，有效减少头锥因截面厚度过大带来的材料密度不均、质量不
稳、制作周期过长问题。
31.2.本发明的第一挂点、第二挂点均与外包环连接，通过外包环套设在内包环上，使挂点部位的承载能力得到有效提升；同时外包环包括第三半环和第四半环，使安装过程更加简单方便。
32.3.本发明的舵主体通过连接结构插入头锥上对应设置的第一凹槽中，并使用螺钉或销钉连接，保证头锥和舵主体连接的可靠性及后期的可维修性，后期可采用机械加工的方法实现螺钉或销钉的原位替换，方便维修。
附图说明
33.图1是本发明实施例的结构示意图；
34.图2是本发明实施例中头锥和环形凸台的装配图；其中，a是头锥和环形凸台的爆炸图，b是头锥和环形凸台装配后的结构图；
35.图3是本发明实施例中内包环的装配图；a是内包环的装配示意图，b是内包环装配后的结构图；
36.图4是本发明实施例中舵主体的装配图；a是舵主体的装配示意图，b是舵主体装配后的结构图；
37.图5是本发明实施例未示出螺纹孔的装配图；a是翼舵头锥一体结构的爆炸图，b是翼舵头锥一体结构的结构示意图；
38.图6是本发明实施例的装配图；a是翼舵头锥一体结构的爆炸图，b是翼舵头锥一体结构的结构示意图；
39.附图标记说明：
40.1-舵主体，101-翼型舵，102-连接结构，103-第二凹槽，201-第三半环，202-第四半环，301-第一挂点，302-第二挂点，401-第一半圆锥，402-第二半圆锥，403-第一凹槽，501-第一半环，502-第二半环，6-内包环。
具体实施方式
41.以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：
42.本发明的翼舵头锥和挂点一体结构，如图1所示，包括由第一半圆锥401和第二半圆锥402拼合形成的头锥、设置在头锥底面的内包环6和外包环，以及固定在头锥侧面的舵主体1；头锥的底面与其同轴设置有环形凸台，环形凸台包括第一半环501和第二半环502，第一半环501的一个端部与第一半圆锥401固定连接，第二半环502的一个端部与第二半圆锥402固定连接，内包环6套设在第一半环501和第二半环502的外部；第一半圆锥401和第二半圆锥402接合处沿轴向相对应位置均设置有长缺口，两个长缺口拼接形成第一凹槽403。
43.外包环为圆筒形，套设在内包环6外部，且外包环的侧壁沿轴向设置有通槽，通槽和所述第一凹槽403的中心线位于同一径向平面，通槽的两侧壁向外延伸分别形成第一挂点301和第二挂点302，第一挂点301和第二挂点302为相对设置的平面结构；本实施例中，外包环包括第三半环201和第四半环202，第三半环201和第四半环202其中一个相对应的端面间留有安装空间，安装空间两侧的端面沿径向向外延伸，分别形成第一挂点301和第二挂点302，第一挂点301和第二挂点302为直角梯形，与底边垂直的腰分别连接第三半环201和第
四半环202相对应的端面。
44.所述舵主体1包括翼型舵101及其连接结构102，翼型舵101的横截面为梯形，沿轴线方向梯形截面的腰逐渐减小，靠近头锥的顶角位置的两腰高度趋近于零，梯形截面积减小梯形的下底所在的面与头锥侧面的第一凹槽403、外包环的通槽对应设置；翼型舵101与头锥侧面的第一凹槽403相对应的位置设置有连接结构102，连接结构102与第一凹槽403相配合；在本实施例中，所述翼型舵101的两个侧面分别设置有与第一挂点301、第二挂点302相配合的第二凹槽103，第一挂点301、第二挂点302分别安装在两个第二凹槽103内，且第一挂点301、第二挂点302的外表面与翼型舵101的两个侧面平齐，满足翼型舵101的动力学要求。
45.本实施例中，所述连接结构102及第一凹槽403两侧的第一半圆锥401和第二半圆锥402、两个第二凹槽103之间的翼型舵101及第一挂点301和第二挂点302上，以及内包环6、外包环和环形凸台上分别对应设置有螺纹孔，对应螺纹孔中设置螺钉用于固定连接；本发明的其他实施例中，所述螺纹孔也可以是光孔，对应光孔中设置销钉用于固定连接。
46.所述第一半圆锥401、第二半圆锥402、环形凸台、内包环6、舵主体1、外包环以及螺钉或销钉均使用陶瓷基复合材料，先采用陶瓷基复合材料将各部分制作成型，再将其组装为一体后，通过cvi-sic法进行固化，制作方法包括以下步骤：
47.s1、使用模具分别制作第一半圆锥401、第二半圆锥402、第一半环501、第二半环502、内包环6、舵主体1、第三半环201、第四半环202、第一挂点301和第二挂点302；
48.其中，第一半圆锥401和第一半环501、第二半圆锥402和第二半环502、第三半环201和第一挂点301、第四半环202和第二挂点302均为一体化结构；
49.s2、装配第一半圆锥401、第二半圆锥402以及第一半环501和第二半环502，形成头锥及环形凸台，第一半圆锥401与第二半圆锥402的接合处的一侧形成第一凹槽403，如图2所示；
50.s3、装配内包环6
51.将内包环6套设在环形凸台上，内包环6的内侧面和环形凸台的外侧面紧密贴合，且同轴设置，如图3所示；
52.s4、装配舵主体1
53.将舵主体1的连接结构102嵌入对应设置的第一凹槽403中，如图4所示；
54.s5、装配第三半环201、第四半环202、第一挂点301和第二挂点302
55.第三半环201和第四半环202设置在内包环6的外侧，第三半环201和第四半环202形成的通槽配合翼型舵101的底面设置，使得第一挂点301和第二挂点302分别位于翼型舵101两侧面的第二凹槽103中，如图5所示，得到成型的翼舵头锥和挂点一体结构；
56.s6、在成型的翼舵头锥和挂点一体结构的连接结构102及第一凹槽403两侧的第一半圆锥401和第二半圆锥402上、第二凹槽103的底面及第一挂点301和第二挂点302上，以及内包环6、外包环和环形凸台上分别对应开设螺纹孔；并在对应的螺纹孔中设置螺钉，如图6所示；
57.s7、采用cvi-sic法对s6中设置了螺钉的一体结构进行固化，使sic材料进入翼舵头锥一体结构的复合材料中，形成稳定的一体结构；在本发明的其他实施例中也可以采用其他固化方法进行固化。

技术特征：
1.一种翼舵头锥和挂点一体结构，其特征在于：包括第一半圆锥(401)和第二半圆锥(402)拼合形成的头锥、设置在头锥底面的内包环(6)和外包环，以及固定在头锥侧面的舵主体(1)；所述第一半圆锥(401)和第二半圆锥(402)接合处沿轴向相对应位置均设置有长缺口，两个长缺口拼接形成第一凹槽(403)；所述头锥的底面与其同轴设置有环形凸台；所述内包环(6)套设在环形凸台上；所述外包环套设在内包环(6)外部，外包环的侧壁沿轴向设置有通槽，通槽和所述第一凹槽(403)的中心线位于同一径向平面，通槽的两侧壁向外延伸分别形成第一挂点(301)和第二挂点(302)；所述舵主体(1)包括翼型舵(101)及其连接结构(102)，翼型舵(101)的横截面为梯形，沿轴线方向梯形截面的腰连续减小，靠近头锥的顶角位置的两腰高度趋近于零；所述梯形的下底所在的面与头锥侧面的第一凹槽(403)、外包环的通槽对应设置；所述翼型舵(101)的底面与头锥侧面的第一凹槽(403)相对应的位置设置有连接结构(102)，连接结构(102)与第一凹槽(403)相配合连接，所述翼型舵(101)的两个侧面分别设置有与第一挂点(301)、第二挂点(302)相配合的第二凹槽(103)，第一挂点(301)、第二挂点(302)分别安装在两个第二凹槽(103)内，且第一挂点(301)、第二挂点(302)的外表面与翼型舵(101)的两个侧面平齐。2.根据权利要求1所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构，其特征在于：所述环形凸台包括第一半环(501)和第二半环(502)，第一半环(501)的一个端部与第一半圆锥(401)固定连接，第二半环(502)的一个端部与第二半圆锥(402)固定连接；所述内包环(6)套设在第一半环(501)和第二半环(502)外部。3.根据权利要求2所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构，其特征在于：所述外包环包括第三半环(201)和第四半环(202)，第三半环(201)和第四半环(202)其中一个相对应的端面间留有安装空间，安装空间两侧的端面向外延伸分别形成第一挂点(301)和第二挂点(302)，第一挂点(301)和第二挂点(302)为相对设置的平面结构。4.根据权利要求3所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构，其特征在于：所述连接结构(102)及第一凹槽(403)两侧的第一半圆锥(401)和第二半圆锥(402)、两个第二凹槽(103)之间的翼型舵(101)及第一挂点(301)和第二挂点(302)上，以及内包环(6)、外包环和环形凸台上分别对应设置有螺纹孔，对应螺纹孔中设置螺钉用于固定连接。5.根据权利要求3所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构，其特征在于：所述连接结构(102)及第一凹槽(403)两侧的第一半圆锥(401)和第二半圆锥(402)、两个第二凹槽(103)之间的翼型舵(101)及第一挂点(301)和第二挂点(302)上，以及内包环(6)、外包环和环形凸台上分别对应设置有光孔，对应光孔中设置销钉用于固定连接。6.根据权利要求1-5任一所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构，其特征在于：所述第一挂点(301)和第二挂点(302)均为直角梯形。7.权利要求1-6任一所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、装配所述第一半圆锥(401)、第二半圆锥(402)以及环形凸台所述第一半圆锥(401)、第二半圆锥(402)形成头锥，第一半圆锥(401)与第二半圆锥
(402)接合处的一侧形成第一凹槽(403)，环形凸台设置在头锥的底面；s2、装配内包环(6)所述内包环(6)套设在环形凸台上，与环形凸台同轴设置；s3、装配舵主体(1)将所述舵主体(1)的连接结构(102)嵌入对应设置的第一凹槽(403)中；s4、装配外包环、第一挂点(301)和第二挂点(302)外包环套设在内包环(6)的外侧，外包环的通槽配合翼型舵(101)的底面设置，使得第一挂点(301)和第二挂点(302)分别位于翼型舵(101)两侧面的第二凹槽(103)中，装配完成得到成型的翼舵头锥和挂点一体结构；s5、对s4中的一体结构进行固化，获得稳定的一体结构。8.根据权利要求7所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构的制作方法，其特征在于：s1之前还包括步骤s0：使用模具分别制作第一半圆锥(401)、第二半圆锥(402)、环形凸台、内包环(6)、舵主体(1)、外包环、第一挂点(301)和第二挂点(302)；所述环形凸台包括第一半环(501)和第二半环(502)，外包环包括第三半环(201)和第四半环(202)；所述第一半圆锥(401)和第一半环(501)、第二半圆锥(402)和第二半环(502)、第三半环(201)和第一挂点(301)、第四半环(202)和第二挂点(302)均为一体化结构。9.根据权利要求8所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构的制作方法，其特征在于：所述第一半圆锥(401)、第二半圆锥(402)、环形凸台、内包环(6)、舵主体(1)及外包环使用的材料均为陶瓷基复合材料；s5中，采用cvi-sic法对成型的翼舵头锥和挂点一体结构进行固化。10.根据权利要求9所述的一种翼舵头锥和挂点一体结构的制作方法，其特征在于：s4中，还包括在所述一体结构上开设螺纹孔或光孔，并设置对应的螺钉或销钉，具体为：在连接结构(102)及第一凹槽(403)两侧的第一半圆锥(401)和第二半圆锥(402)上、第二凹槽(103)的底面及第一挂点(301)和第二挂点(302)上，以及内包环(6)、外包环和环形凸台上分别对应开设螺纹孔或光孔，并在对应的螺纹孔或光孔中设置螺钉或销钉；s5中，对设置了螺钉或销钉的一体结构进行固化。

技术总结
本发明涉及翼舵类结构及其制作方法，具体涉及一种翼舵头锥和挂点一体结构及其制作方法，为解决现有技术中存在的当头锥截面积变化较大时，复合材料的连续性难以保证，同时，固化材料较难进入厚度较大截面的中间位置，导致中间位置固化材料分布不均匀，对头锥的承载性能产生较大影响的不足之处。本发明翼舵头锥和挂点一体结构包括第一半圆锥和第二半圆锥拼合形成的头锥、设置在头锥底面的内包环和外包环，以及固定在头锥侧面的舵主体；所述头锥的底面与其同轴设置有环形凸台、内包环、外包环，舵主体通过第一挂点、第二挂点与外包环固定连接；本发明的制作方法有效提高一体结构的材料密度均匀性，减少制作周期。减少制作周期。减少制作周期。


技术研发人员：田录录 陈旭 马丽娜 邢朝阳 曹忠敏 吴亚明 王佳民 成来飞
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：2022.12.27
技术公布日：2023/4/5