[發(fā)明專利]微型無人機機身與垂尾一體化固化成型方法及其固化模具

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910092799.0
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101653990A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬云鵬;郭鵬飛;呂明云;武哲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C70/54
• 分類號: B29C70/54;B29C33/30;B29C33/38;B29C70/30;B29C33/58;B29L31/30
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種微型無人機薄殼流線型機身與垂尾整體固化成型技術(shù)，尤其涉及微型無人機機身與垂尾一體化固化成型方法及其固化模具，屬于無人機制造技術(shù)領(lǐng)域。它采用連續(xù)的纖維增強體鋪層的工藝方法和一體化定位模具，重點解決了復雜復合材料結(jié)構(gòu)件一體化成型工藝難點。

二、背景技術(shù)：

從20世紀40年代起聚合物基復合材料及其制件成型方法開始研究，隨著聚合物復合材料工業(yè)迅速發(fā)展和日漸完善，很多新的方法不斷出現(xiàn)。但是微型無人機對重量要求十分苛刻，如果機身與機翼等部件之間采用常規(guī)連接方法，一方面很容易造成重量的增加；另一方面由于在復合材料連接處嚴重破壞了承力纖維的連續(xù)性，從而造成強度減弱和應(yīng)力增加。因此有必要發(fā)明一種一體化成型的方法來解決該技術(shù)難題。本發(fā)明中的整體固化成型技術(shù)采用了連續(xù)纖維增強體鋪層的工藝方法和一體化定位模具，既保證了機身與垂尾復雜曲面形狀要求，又維持了機身和垂尾之間纖維的連續(xù)性，經(jīng)過試驗說明了該方法制成的同尺寸產(chǎn)品重量與常規(guī)復合材料成型方法相比減輕了21％。該方法和設(shè)計模具很有效的實現(xiàn)了復雜曲面多個結(jié)構(gòu)件一體化成型的工藝，為下一步制作一體化全機模型奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

三、發(fā)明內(nèi)容：

(1)目的：本發(fā)明目的在于針對微小型無人飛機的流線型機身和垂尾構(gòu)造，提供一種微型無人機機身與垂尾一體化固化成型方法及其固化模具，以解決由于裝配帶來重量增加、強度減弱等問題。因此本發(fā)明也可用于其他復雜復合材料結(jié)構(gòu)件一體化成型工藝。

(2)技術(shù)方案：

1)本發(fā)明一種微型無人機機身與垂尾一體化固化成型模具，它是由凸模、凹模和固定它們的螺栓螺母組成。

所述凸模是與所設(shè)計的薄殼流線型機身一致的凸起形狀的鋼制模具。

所述凹模是左側(cè)模壓塊、右側(cè)模壓塊通過螺栓螺母連接而成，凹模內(nèi)部形狀同樣與所設(shè)計的薄殼流線型機身和垂尾一致的鋼制模具。

所述螺栓螺母為標準制件。

左、右側(cè)模壓塊設(shè)置有多個對稱的通孔，供螺栓穿過通孔，用螺母擰緊實施型材在固化前的螺栓緊定的模壓工序。凸模的外表面、凹模的內(nèi)表面與所制產(chǎn)品的內(nèi)孔或內(nèi)表面一致。

2)本發(fā)明一種微型無人機機身與垂尾一體化固化成型方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：備料，將所選的纖維增強體預浸膠布，裁制所需的尺寸，該尺寸為薄殼流線體機身與垂尾外表面包覆至少兩層以上尺寸；

步驟二：鋪設(shè)復合材料增強纖維層，在刷涂過脫模劑的凸模胎體上，選用增強纖維預浸膠布，用步驟一制得的備料，在凸模的胎體上首先鋪一層后，再繼續(xù)包覆另一層的預浸膠布，依次鋪放后，達到設(shè)計鋪層的層數(shù)后放入凹模中，用螺栓螺母將整套模具的各個軸向合模的定位件固定；

步驟三：固化成型，將已完成模壓成型工序的材料與模具放入固化箱內(nèi)加溫固化；或?qū)⒊毓袒w的纖維增強體預浸膠布已完成鋪層已經(jīng)模壓的材料與模具在基體未固化的20分鐘內(nèi)緊定模具，在常溫下放置24小時后再脫模，72小時達到最大強度；

其中，步驟一中所述的纖維增強體預浸膠布是指碳纖維雙向編織布(平紋或者斜紋)、芳綸纖維雙向編織布、碳纖維/芳綸纖維雙向混編布。

其中，步驟二中所述的脫模劑是指液態(tài)碳纖維復合材料脫模劑，NT-200型號。

其中，步驟三中所述的材料與模具放入固化箱內(nèi)加溫固化，其加溫固化溫度為140-170攝氏度。

3)優(yōu)點及功效：本發(fā)明一種微型無人機機身與垂尾一體化固化成型方法及其固化模具，其優(yōu)點是

a.更加輕強，本發(fā)明的環(huán)氧樹脂基體140C°模壓固化成型產(chǎn)品與手糊抽真空后固化成型的產(chǎn)品在重量方面的比值為：0.79∶1。

b.整體一次熱固化成型。該蒙皮包覆纖維增強體鋪層的工藝方法大大提高了薄殼流線型機身與垂尾的力學性能，實現(xiàn)了機身與垂尾無縫隙無螺栓連接。

c.適用性更加廣泛，多軸向定位一體化成型模具的工藝方法適合制作其他飛行器的復雜連接件。

四、附圖說明：

圖1為多軸向定位模具凸模和凹模的示意圖。

圖2為多軸向定位模具左側(cè)模壓塊和右側(cè)模壓塊的示意圖。

圖3為成型后的一體化機身與垂尾示意圖。

圖中符號說明如下：

1凸模；2凹模；3左側(cè)模壓塊；4右側(cè)模壓塊；5螺栓螺母。

五、具體實施方式：

1)見圖1、圖2，本發(fā)明一種微型無人機機身與垂尾一體化固化成型模具，它是由凸模1、凹模2和固定它們的螺栓螺母5組成。

所述凸模1是與所設(shè)計的機身流線型一致的凸起形狀的鋼制模具。