一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构的制作方法

本技术属于多夹层复合材料成型，具体涉及一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构。

背景技术：

1、碳纤维蜂窝夹层复合材料结构是一种高刚度的复合材料结构形式，通常由两层或多层(复合材料)蒙皮之间夹一层或多层轻质蜂窝夹心，并采用胶黏剂在一定温度和压力下复合成一个整体刚性结构。对于夹芯的复合材料其机械连接结构，是通过在夹层中预埋金属埋件的形式，其与碳纤维蒙皮进行胶接共固化成型。对于只有一层夹心的碳纤维复合材料，其预埋件的结构和定位相对简单方便些，只需在模具上设计定位销，在合型时，将预埋件插入销子内，就可满足定位；同时对于单夹层，埋件的高度相对制品厚度一般低于蒙皮，便于封装，容易成型。但是对于多夹层复合材料，因为是堆叠如三明治形式，每层夹层与蒙皮胶结共固化完成后再进行下一层夹层与蒙皮的铺制，再进行胶结固化。若在第一层夹层与埋件共固化封装时，预埋件要求与制品总厚度一致的情况下(高度较高)，那么预埋件将高于第一层夹层蜂窝，超过一定的高度且预埋件相对较多的情况下，不仅不易封装，而且封装有极大的风险，如因锥尖物在压力作用下刺破封装袋，从而导致封装袋破损漏气，使得制品固化时施加压力失效，制品报废。若采用后埋制金属预埋件的形式，预埋件较多，制品夹层较厚，需要通过机械加工过孔，进行粘接预埋。这种形式存在的问题比较多：一是由于碳纤维复合材料硬度高且具有各向异性，碳纤维夹层在金属埋件处机械加工中会产生较大热量，容易导致蒙皮与夹层脱层；二是金属预埋件后粘接强度较低，不能与制品整体成型，机械连接承制能力会削弱，整体结构不紧促，粘接不牢固；三是工作量较大，工序繁琐，故一般不建议这样的工艺成型。

2、目前，关于多夹层复合材料机械连接结构的设计中，其金属预埋件的设计与埋置方式相关的研究开展较少。需要解决多夹层复合材料因成型工艺所受的限制及对制品机械连接所内置的预埋件结构准确定位问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，目的之一在于提供一种在不破坏复合材料连续性结构的同时，能够提升复合材料制品机械连接强度和承载能力；目的之二在于提供一种能够提高生产效率，降低生产成本，且能保证复合材料结构紧凑性的多夹层碳纤维复合材料制品机械连接结构。

2、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

3、一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，包括第一连接结构层、第二连接结构层和第三连接结构层；所述的第一连接结构层、第二连接结构层和第三连接结构层从下至上依次连接。

4、所述的第一连接结构层包括第一金属预埋件、第一分隔层和第一填充夹层；所述的第一分隔层水平连接在第一金属预埋件的下表面；所述第一填充夹层置于第一金属预埋件、第一分隔层和第二连接结构层下表面所围成的空间内。

5、所述的第一金属预埋件为上下敞口的中空圆柱形结构，其上端和下端的外侧壁上均设置圆形的第一凸环；第一金属预埋件上部内侧壁上设置有与第二连接结构层下端外侧壁匹配的两级台肩；最下级台肩侧壁上设置有与第二连接结构层下端外侧壁连接的螺纹。

6、所述的第一分隔层包括第一蒙皮和第一胶膜；所述的第一蒙皮通过第一胶膜与第一金属预埋件及填充层连接；所述的第一蒙皮采用的是碳纤维蒙皮；所述的填充层采用的是第一铝蜂窝夹层。

7、所述的第二连接结构层包括第二金属预埋件、第二分隔层和第二填充夹层；所述第二金属预埋件的上下两端端面上均水平连接有第二分隔层；所述第二填充夹层连接在第二金属预埋件及第二金属预埋件上下两端的第二分隔层所围成的空间内。

8、所述的第二金属预埋件包括三个外径不同的第四圆柱体、第五圆柱体和第六圆柱体；所述第四圆柱体、第五圆柱体和第六圆柱体均为内空的圆柱体，且从上至下依顺序连接为一体结构；第四圆柱体的上下两端的外侧壁上分别设置有第三凸环；第四圆柱体、第五圆柱体和第六圆柱体的内径相同；第四圆柱体的外径大于第五圆柱体，第五圆柱体的外径大于第六圆柱体；第四圆柱体的上端内侧壁上设置有与有第三连接结构层下端外侧壁匹配的两级台肩，最下级台肩侧壁上设置有与第三连接结构层下端外侧壁连接的螺纹；第六圆柱体的外侧壁上设置有与第一连接结构层上端内侧壁匹配的螺纹。

9、所述的第二分隔层包括第二蒙皮和第二胶膜；所述第二蒙皮的上下表面上均设置有第二胶膜；所述的第二蒙皮采用的是碳纤维蒙皮；所述的第二填充夹层采用的是铝蜂窝夹层。

10、所述的第三连接结构层包括第三金属预埋件、第三分隔层和第三填充夹层；所述的第三分隔层水平连接在第三金属预埋件的上表面；所述第三填充夹层置于第三金属预埋件、第三分隔层和第二连接结构层的上端面所围成的空间内。

11、所述的第三金属预埋件包括三个外径不同的第一圆柱体、第二圆柱体和第三圆柱体；第一圆柱体、第二圆柱体和第三圆柱体均为内空的圆柱体，且从上至下依顺序连接为一体结构；所述第一圆柱体的上下两端的外侧壁上均连接有第二凸环；第一圆柱体、第二圆柱体和第三圆柱体的内径相同；第一圆柱体的外径大于第二圆柱体，第二圆柱体的外径大于第三圆柱体；第三圆柱体的外侧壁上设置有与有第二连接结构层上端内侧壁连接的螺纹；所述的第三填充夹层采用的是铝蜂窝夹层；所述的第三分隔层包括第三蒙皮和第三胶膜，第三蒙皮通过第三胶膜连接在第三金属预埋件和第三填充夹层的上表面。

12、有益效果：

13、(1)本实用新型的多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构由第一连接结构层、第二连接结构层和第三连接结构层有机构成。在成型过程中通过模具和定位销的添加，完成了多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口的一次成型。预埋件设计的多层台阶有利于增大与金属件粘接面积及定位准确。本实用新型有效提高了制品机械连接整体结构的稳定性。

14、(2)本实用新型在不破坏复合材料连续性结构的同时，金属埋件定位准确，金属预埋件与夹层及蒙皮进行胶结共固化，提升了复合材料制品机械连接强度和承载能力。

15、(3)本实用新型有效提高了生产效率，并降低了生产成本。

16、(4)本实用新型有效提高了金属预埋粘接强度和承载能力，同时又能避免中间夹层外露，确保夹层制品的密封性能，并保证了复合材料结构的紧凑性。

17、(5)本实用新型为多夹层较厚复合材料制品与金属预埋件件整体成型技术提供了一定的参考。

18、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：包括第一连接结构层(14)、第二连接结构层(15)和第三连接结构层(16)；所述的第一连接结构层(14)、第二连接结构层(15)和第三连接结构层(16)从下至上依次连接。

2.如权利要求1所述的一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：所述的第一连接结构层(14)包括第一金属预埋件(1)、第一分隔层和第一填充夹层(11)；所述的第一分隔层水平连接在第一金属预埋件(1)的下表面；所述第一填充夹层(11)置于第一金属预埋件(1)、第一分隔层和第二连接结构层(15)下表面所围成的空间内。

3.如权利要求2所述的一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：所述的第一金属预埋件(1)为上下敞口的中空圆柱形结构，其上端和下端的外侧壁上均设置圆形的第一凸环(17)；第一金属预埋件(1)上部内侧壁上设置有与第二连接结构层(15)下端外侧壁匹配的两级台肩；最下级台肩侧壁上设置有与第二连接结构层(15)下端外侧壁连接的螺纹。

4.如权利要求2所述的一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：所述的第一分隔层包括第一蒙皮(9)和第一胶膜(10)；所述的第一蒙皮(9)通过第一胶膜(10)与第一金属预埋件(1)及填充层连接；所述的第一蒙皮(9)采用的是碳纤维蒙皮；所述的第一填充夹层(11)采用的是铝蜂窝夹层。

5.如权利要求1所述的一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：所述的第二连接结构层(15)包括第二金属预埋件(2)、第二分隔层和第二填充夹层(26)；所述第二金属预埋件(2)的上下两端端面上均水平连接有第二分隔层；所述第二填充夹层(26)连接在第二金属预埋件(2)及第二金属预埋件(2)上下两端的第二分隔层所围成的空间内。

6.如权利要求5所述的一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：所述的第二金属预埋件(2)包括三个外径不同的第四圆柱体(23)、第五圆柱体(24)和第六圆柱体(25)；所述第四圆柱体(23)、第五圆柱体(24)和第六圆柱体(25)均为内空的圆柱体，且从上至下依顺序连接为一体结构；第四圆柱体(23)的上下两端的外侧壁上分别设置有第三凸环(22)；第四圆柱体(23)、第五圆柱体(24)和第六圆柱体(25)的内径相同；第四圆柱体(23)的外径大于第五圆柱体(24)，第五圆柱体(24)的外径大于第六圆柱体(25)；第四圆柱体(23)的上端内侧壁上设置有与有第三连接结构层(16)下端外侧壁匹配的两级台肩，最下级台肩侧壁上设置有与第三连接结构层(16)下端外侧壁连接的螺纹；第六圆柱体(25)的外侧壁上设置有与第一连接结构层(14)上端内侧壁匹配的螺纹。

7.如权利要求5所述的一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：所述的第二分隔层包括第二蒙皮(7)和第二胶膜(8)；所述第二蒙皮(7)的上下表面上均设置有第二胶膜(8)；所述的第二蒙皮(7)采用的是碳纤维蒙皮；所述的第二填充夹层(26)采用的是铝蜂窝夹层。

8.如权利要求1所述的一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：所述的第三连接结构层(16)包括第三金属预埋件(3)、第三分隔层和第三填充夹层(27)；所述的第三分隔层水平连接在第三金属预埋件(3)的上表面；所述第三填充夹层(27)置于第三金属预埋件(3)、第三分隔层和第二连接结构层(15)的上端面所围成的空间内。

9.如权利要求8所述的一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构，其特征在于：所述的第三金属预埋件(3)包括三个外径不同的第一圆柱体(18)、第二圆柱体(20)和第三圆柱体(21)；第一圆柱体(18)、第二圆柱体(20)和第三圆柱体(21)均为内空的圆柱体，且从上至下依顺序连接为一体结构；所述第一圆柱体(18)的上下两端的外侧壁上均连接有第二凸环(19)；第一圆柱体(18)、第二圆柱体(20)和第三圆柱体(21)的内径相同；第一圆柱体(18)的外径大于第二圆柱体(20)，第二圆柱体(20)的外径大于第三圆柱体(21)；第三圆柱体(21)的外侧壁上设置有与有第二连接结构层(15)上端内侧壁连接的螺纹；所述的第三填充夹层(27)采用的是铝蜂窝夹层；所述的第三分隔层包括第三蒙皮(5)和第三胶膜(6)，第三蒙皮(5)通过第三胶膜(6)连接在第三金属预埋件(3)和第三填充夹层(27)的上表面。

技术总结本技术属于多夹层复合材料成型技术领域，具体涉及一种多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构。多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口结构包括第一连接结构层、第二连接结构层和第三连接结构层；第一连接结构层、第二连接结构层和第三连接结构层从下至上依次连接。通过模具和定位销的辅助，完成了多夹层碳纤维复合材料制品机械连接接口的制作。本技术有效提高了制品机械连接整体结构的稳定性能，并在不破坏复合材料连续性结构的同时，使得金属埋件定位更加准确，大大提升了复合材料制品机械连接强度、承载能力和紧凑性，有效避免了中间夹层的外露，确保了夹层制品的密封性能，还减少了生产的成本。技术研发人员：吴笑荷,平建建,朱利娟,刘茹,白茹冰受保护的技术使用者：陕西天翌科技股份有限公司技术研发日：20231018技术公布日：2024/7/11