装配工艺知识建模研究

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1、综述2012年8月第4期航天器复合材料桁架结构的工程进展11112马立徐志红陈维强王洋陈天智（1.北京卫星制造厂，北京100190；2.中国空间技术研究院，北京100094）摘要：介绍了中国空间技术研究院在航天器复合材料桁架结构方面的研究现状及工程进展。针对桁架结构的接头和杆件，分别阐述了设计原则、材料选择和制造工艺。最后，展望了桁架结构的应用前景。关键词：复合材料；桁架结构；接头；杆件；设计；制造EngineeringProgressinCompositeMaterialTrussofSpacecrafts11112MaLiXuZhi

2、hongChenWeiqiangWangYangChenTianzhi（1.BeijingSpacecraftsCAST,Beijing100190；2.InstituteofSpacecraftSystemEngineeringCAST,Beijing100094）Abstract：ThepaperdemonstratesR&DsituationandengineeringprogressincompositematerialtrussofChinaAcademyofSpaceTechnology(CAST)’sSpacecrafts

3、.Regardingtotrussjointandrod,designprinciple,materialselectionandprocessareputforward.Applicationprospectoftrusshasbeenmade.Keywords：compositematerial；truss；joint；rod；design；manufacture1引言构、空间可展开结构和机构，以及大跨度的刚性连接结构。桁架结构已从简单的平面桁架（如图1所示）桁架结构由若干杆件及连接杆件的接头以一定发展到复杂的空间桁架（如图2所示）

4、。构型组合而成。桁架结构往往用来构造较大跨度、较高刚度的空间构架。因为应用桁架结构可以用最少的材料及简易的外形获得高强度、高刚性的受力载体，并且桁架结构形式简单、拆装运输方便快捷，被广泛应用于国民经济的各行各业，如：桥梁、建筑、航空、航天等领域。图1平面桁架桁架结构具有优良的空间性能，特别适合在大跨度甚至超大跨结构中应用；桁架结构是高次超静定结构，具有承受多向载荷的性能，其刚度和整体性较好，能有效地承受集中荷载、非对称荷载以及各种动力荷载。如果使用复合材料制造桁架，经过结构设计可使热膨胀系数接近于零，这对于保持结构的稳定性非常图2空间桁

5、架有利。2桁架接头在航天领域，中国空间技术研究院已将复合材料桁架结构应用于航天器的主结构、高精度刚性支撑结2.1设计作者简介：马立（1973-），研究员，复合材料专业；研究方向：航天器复合材料结构。收稿日期：2012-07-206综述航天制造技术桁架结构中，接头的作用是把两根或更多的杆件金属阴模，在压机上加温、加压固化，模具温度降至连接在一起，或把杆件与其它结构相连，以便在杆件一定温度后，脱模即得到复合材料接头。之间或杆件与其它结构之间传递载荷。b.铺层−热压罐工艺设计桁架接头时，首先要知道桁架杆件的一些基铺层−热压罐工艺与铺层−模压工

6、艺的唯一区别本特征，如极限强度、弹性模量、线膨胀系数、最大是加压方式不同：铺层−热压罐工艺的加压方法是使延伸率等；其次，要考虑载荷的大小、工作环境条件用热压罐均匀地从各个方向施加外压；铺层−模压工等因素。桁架接头的基本设计原则是：艺是将模具放在压机的上、下压板之间，依靠液压装a.设计为由整个连接区域承受载荷；置在上、下方向加压。b.设计为使载荷主要引起剪应力。c.缠绕−热压罐工艺此外，接头的设计还应考虑工艺实现的可能性及按照设计的线型，依靠数控缠绕机将浸胶的纤维后续装配的方便性。束缠绕到在芯模表面，缠绕完毕，放入烘箱或热压罐接头部位的受

7、力形式复杂，单纯的计算分析可能中固化成型。会有一定的误差，试验是对设计的进一步验证。可通复杂结构接头的缠绕对硬件和软件的要求均较过单独的静力试验考核桁架接头的强度性能和工艺高，需要四轴或四轴以上的缠绕机并配备相应的缠绕性能。软件才能实现。2.2制造d.自动铺丝工艺2.2.1材料借助机械臂头端的铺丝头将预浸纤维丝束直接目前，航天器复合材料桁架接头常用的材料有碳压在芯模表面，不需要控制纤维张力，可实现纤维铺纤维复合材料和芳纶纤维复合材料。放、压实、丝束切断和局部加厚、铺层递减等功能。碳纤维复合材料的主要优点是：比模量高、比强在纤维丝束的铺放

8、过程中，设备对制品加压、加温，度高、热稳定性好、热导率低，具有良好的抗疲劳性、当自动铺丝机按照既定的线型铺丝结束时，接头就固振动阻尼性、抗腐蚀性和耐磨性；缺点是：性脆、抗化成型了。冲击性能较低、成本较高。这