CN108891040A - 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法 - Google Patents

一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108891040A
CN108891040A CN201810640503.3A CN201810640503A CN108891040A CN 108891040 A CN108891040 A CN 108891040A CN 201810640503 A CN201810640503 A CN 201810640503A CN 108891040 A CN108891040 A CN 108891040A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preform
silicon rubber
core model
leading edge
former
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810640503.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108891040B (zh
Inventor
赵伟超
孙奇
赵景丽
何颖
段国晨
童话
王安文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Xian Aisheng Technology Group Co Ltd
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Xian Aisheng Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University, Xian Aisheng Technology Group Co Ltd filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201810640503.3A priority Critical patent/CN108891040B/zh
Publication of CN108891040A publication Critical patent/CN108891040A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108891040B publication Critical patent/CN108891040B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/342—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using isostatic pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B29C2033/385—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining by laminating a plurality of layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076—Aircrafts
    • B29L2031/3085—Wings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法，解决了现有整体成型水平尾翼结构的应用受限问题，提高了产品成型过程中的可操作性、密封性和脱模性，有效地改善了整体成型工装的复杂性和水平尾翼结构整体成型的适用范围。有效地减少了现有整体成型中的质量隐患，使得整体成型的水平尾翼质量更稳定，有效地提升了产品的可靠性；简化了整体成型工装，简化了成型工艺，不仅保证了整体成型的产品性能可靠、尺寸稳定，实现了设计/制造一体化，还降低了工艺难度，缩短了生产周期。

Description

一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法
技术领域
本发明属于无人机复合材料成型工艺技术领域，涉及一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法。
背景技术
复合材料的可设计性、轻质、高强等特性使其在航空无人机领域得到了广泛的应用；对于复杂结构的结构件而言，采用复合材料整体成型制造技术不仅发挥了复合材料整体优势，大大减少了零部件数量及中间加工环节等，还有效地提高了整体性能、减轻了结构重量、缩短了生产周期、降低了生产成本、提高了产品的结构性能。
公告号CN 103057126 A的中国发明专利公布了“一种大型复合材料整体成型叶片及其成型工艺”，提出利用柔性芯模或可溶性芯模采用树脂膜渗透工艺实现了复合材料制件的整体成型。该方法成型的产品重量重、含胶量不均匀，只适用于大型厚壁类复合材料结构的制造，不能用于薄壁结构的中小型无人机产品。
公告号CN 106273542 A的中国发明专利公布了“一种复合材料平直尾翼双梁盒段整体共固化成型方法”，提出采用子母真空袋成型方法，通过预成型上、下壁板和前、后梁结构再组合成整体后进行真空辅助成型，实现产品的整体成型。该方法适用于型腔开敞性良好的无人机平直尾翼盒段结构的整体成型；对于型腔狭窄的制件成型精度不易控制，且难以满足子母袋成型和气密性要求，使得产品缺陷较多，整体结构强度差。
发明内容
本发明解决的技术问题是：有鉴于现有技术上的局限性，本发明提供了一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法，其目的在于解决水平尾翼整体成型应用受限问题和提高产品成型过程中的可操作性、密封性和脱模性，有效地改善了整体成型工装的复杂性和水平尾翼结构整体成型的适用范围。
本发明的技术方案是：一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法，包括以下步骤：
步骤一：利用三维建模，构建整体成型模具，所述整体成型模具包括下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2和上蒙皮成型阴模3；
步骤二：前缘硅橡胶芯模4和后缘硅橡胶成型芯模5的制造，包括以下子步骤：
子步骤一：依据硅橡胶材料说明书的参数要求及预浸料材料树脂凝胶温度计算得到刚性假体的厚度要求，再根据厚度要求和制造刚性假体用的预浸料单层厚度进行刚性假体的铺层设计；
子步骤二：在下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2、上蒙皮成型阴模3上，依次涂抹封孔剂和水溶性脱模剂并晾干；在净化间内，按铺层设计要求分别在下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2和上蒙皮成型阴模3上进行玻璃布织物预浸料的铺贴，铺贴后对多余的预浸料进行外形修整；修整后，通过工艺组合和固化的方式得到各刚性假体；
子步骤三：利用辅助工装，将下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2、上蒙皮成型阴模3及其表面的刚性假体进行组装；将液体硅橡胶混合物从整套成型模具上方侧壁缓缓注入，直至溢出；室温固化24小时后拆卸辅助工装，在将含有刚性假体的整体成型模具进行分离及脱模后得到前缘硅橡胶芯模4、后缘硅橡胶成型芯模5和各刚性假体；步骤三：生产准备过程及预浸料剪裁；
子步骤一：启封前缘硅橡胶芯模4和后缘硅橡胶成型芯模5，分别在前缘硅橡胶芯模4和后缘硅橡胶成型芯模5及整体成型模具表面依次涂抹封孔剂和水溶性脱模剂并晾干；
子步骤二：通过产品三维数模进行预浸料的展开放样，并采用AutoCAD进行预浸料的优化排料设计，再使用数控下料机进行剪裁，并对剪裁好的预浸料进行铺层标记并叠层放置；
步骤四：下蒙皮预成型体、前缘预成型体和后缘预成型体的制造：
子步骤一：组合下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2后在其上进行下蒙皮预成型体的成型；
子步骤二：分别在前缘硅橡胶芯模4和后缘硅橡胶成型芯模5上进行前、后缘预成型体的成型；
子步骤三：将前缘硅橡胶芯模4、后缘硅橡胶成型芯模5及其前缘预成型体6和后缘预成型体7放置于下蒙皮预成型体8上，并将下蒙皮预成型体(8)预留的余量部分依次铺贴于前缘预成型体6和后缘预成型体7上；
子步骤四：在阴模3上进行上蒙皮预成型体9的成型；
步骤五：预成型体的组合和固化：
将含上蒙皮预成型体9的阴模3放置于含前缘预成型体6、后缘预成型体7、下蒙皮预成型体8的下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2之上，并进行组装、定位连接，形成含前缘预成型体6、后缘预成型体7、下蒙皮预成型体8、上蒙皮预成型体9的整体成型模具；再将其放置于真空固化炉中进行固化；
步骤六：固化后，卸下后缘成型阴模2和上蒙皮成型阴模3，将第一硅橡胶芯模4和第二硅橡胶芯模5抽出后进行脱模；
步骤七：脱模后沿表面留有的外形轮廓线对产品余边进行外形加工，并砂磨切口，进行光整处理，最终得到复合材料水平尾翼的整体成型。
本发明的进一步技术方案是：所述辅助工装包括金属平板和假梁，金属平板位于组装的整体成型模具的一端端头部位，且与其端面等截面，通过定位连接方式与整体成型模具形成密闭腔体，并通过单向直立的方式实现液体硅橡胶的浇铸成型；假梁位于前缘硅橡胶芯模4和后缘硅橡胶成型芯模5之间通过定位连接方式将整体成型模具分隔成两个密封腔体。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤二的子步骤三中，对下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2、上蒙皮成型阴模3、金属假梁进行组合，并将金属平板固定安装于组装后的整体成型模具一端端头处；以金属平板为基底，将整套成型模具单向直立放置；将液体硅橡胶混合物从整套成型模具上方侧壁缓缓注入，直至溢出；室温固化24小时后拆卸金属平板，在将含刚性假体的整体成型模具、假梁进行分离及脱模后得到前缘硅橡胶芯模4、后缘硅橡胶成型芯模5和各刚性假体。
本发明的进一步技术方案是：所述预浸料选用为单层厚度为δ0.1mm的中温固化非热压罐成型玻璃布织物预浸料MTM28/GF0300-38％RW。
发明效果
本发明的技术效果在于：(1)解决了现有整体成型水平尾翼结构的应用受限问题，提高了产品成型过程中的可操作性、密封性和脱模性，有效地改善了整体成型工装的复杂性和水平尾翼结构整体成型的适用范围。(2)有效地减少了现有整体成型中的质量隐患，使得整体成型的水平尾翼质量更稳定，有效地提升了产品的可靠性；(3)有效地简化了整体成型工装，简化了成型工艺，不仅保证了整体成型的产品性能可靠、尺寸稳定，实现了设计/制造一体化，还降低了工艺难度，缩短了生产周期。
附图说明
图1是本发明复合材料水平尾翼结构示意图；
图2是本发明预浸料铺层示意图；
图3是本发明固化前状态示意图。
其中1-下蒙皮成型阴模，2-后缘成型阴模，3-上蒙皮成型阴模，4-前缘硅橡胶成型芯模，5-后缘硅橡胶成型芯模，6-前缘预成型体，7-后缘预成型体，8-下蒙皮预成型体，9-上蒙皮预成型体。
具体实施方式
参见图1-图3，本发明的技术方案是：一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法，该工艺包括以下步骤：
步骤1，工装设计：根据产品结构特点，用CATIA软件进行三维建模和工装设计，按数模进行工装模具加工，得到整体成型模具。工装设计时采用分块设计，以保证工艺成型及产品脱模。
制造硅橡胶芯模的辅助工装包括金属平板和假梁，金属平板位于组装的整体成型模具的一端端头部位，且与其端面等截面；假梁位于前缘硅橡胶芯模4和后缘硅橡胶成型芯模5之间，用于替代产品中的梁结构，其外形尺寸通过后续所述步骤2得到的刚性假体厚度数据进行确定。金属平板通过定位连接方式与整体成型模具形成密闭腔体，并通过单向直立的方式实现液体硅橡胶的浇铸成型；假梁通过定位连接方式将整体成型模具分隔成两个密封腔体，用于硅橡胶芯模4和5的同时制造。
步骤2，制造硅橡胶芯模4和5：为节省模具成本，需要利用整体成型模1、2、3 通过制造刚性假体来进行硅橡胶芯模的浇铸成型。
通过公式(1)、公式(2)、硅橡胶材料说明书的相关参数及预浸料材料树脂凝胶温度进行刚性假体厚度设计；通过刚性假体厚度要求及制造假体用预浸料的单层厚度进行刚性假体铺层设计；设计结束后开始硅硅橡胶芯模4和5的制造。
分别在下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2、上蒙皮成型阴模3上按铺层设计要求铺贴制造假体用的片层预浸料；铺层结束后对各刚性假体的预成型体进行外形修整，再进行工艺组合及固化得到各刚性假体。工艺组合方式为依次铺贴无孔隔离膜、透气毡、真空袋，通过密封胶带的粘连形成真空密闭体系；固化方式是按照使用的预浸料材料说明书中的固化参数要求在真空固化炉中进行120℃恒温1小时抽真空固化，且要求真空度达到0.08MPa以上。预浸料的铺贴要求在净化间进行，净化间内保持温度22±4℃，相对湿度不大于65％，真空预压实时真空度不小于0.08MPa。要求真空固化炉的控温精度为±3℃，温度均匀性为±5℃，配有热电偶插拔装置。
对下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2、上蒙皮成型阴模3及其表面附着的各刚性假体，以及假梁进行组装，形成含刚性假体、假梁的整体成型模具1、2、3，并将金属平板定位安装于端头部位后以其为基底将整套模具单向直立放置。
按组分比例配制液体硅橡胶，待混合均匀后将其混合物通过整体成型模具1、2、 3上方缓缓注入，直至溢出；待混合物室温固化24小时后拆卸金属平板，在将含刚性假体的整体成型模具1、2、3、假梁进行分离及脱模后得到硅橡胶芯模4、5和各刚性假体。
步骤3，准备过程：准备整体成型用预浸料；启封整体成型模具1、2、3及硅橡胶芯模4、5，再在其成型工作面上依次涂抹封孔剂和水溶性脱模剂。
步骤4，预浸料剪裁：使用AutoCAD软件对预浸料进行剪裁尺寸的展开、放样及排料，再使用数控下料机进行剪裁，并进行标记和叠层放置，剪裁时允许裁片方向偏差为±1°、尺寸偏差为±1mm。
步骤5，预成型：对模具1、2进行组合；按铺层顺序分别在各成型模具及硅橡胶芯模1-5上逐层铺贴预浸料，分别形成叠状预成型体6、7、8、9。
步骤6，预成型体6、7、8组合：在下蒙皮预成型体8上放置硅橡胶芯模4、5及其预成型体6、7；再将下蒙皮预成型体8的余量部分依次翻压于前、后缘预成型体6、 7上；最后将阴模3及其上蒙皮预成型体9组合其上。
步骤7，固化：按照预浸料材料说明书中的固化参数要求在真空固化炉中对预成型体6、7、8进行固化，主要固化参数为120℃下恒温1小时。
步骤8，脱模及外形加工：卸下成型模具2、3，将硅橡胶芯模4、5抽出后进行产品的脱模。沿外边缘的轮廓线对产品余边进行加工，并砂磨切口，进行光整处理。
结合附图说明本发明作进一步描述：
第一步，工装设计。参照图1，实施例中水平尾翼结构为含梁结构的等截面复合材料层压产品。产品结构设计及工艺成型方案中将铺层分为三部分：前缘、后缘及上、下蒙皮；即前、后缘分别预成型后通过整体对接形成含梁结构的产品部分主体，再通过其与预成型后的上、下蒙皮进行整体对接完成含梁结构的等截面水平尾翼结构复合材料层压产品的整体预成型。
利用产品三维数模，使用CATIA软件进行工装设计，按工装数模进行工装模具加工，得到整体成型模具1、2、3。
参照图3，工装设计时根据产品结构特点确定出工艺分离面，并沿工艺分离面进行合理的分块设计，再通过定位销及螺栓连接的组装方式得到整体成型模具1、2、3。
整体成型模具1、2、3主要由下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2和上蒙皮成型阴模3组成；后缘成型阴模2分别与上、下成型阴模1、3通过定位销及螺栓连接方式进行配合使用，便于产品的工艺成型和脱模。参照图3，硅橡胶芯模利用辅助工装进行制造，所述辅助工装包括金属平板和假梁：金属平板位于组装的整体成型模具1、2、 3的一端端头部位，且与其端面等截面，通过定位连接方式与整体成型模具1、2、3 可以形成密闭腔体，并通过单向直立的方式实现液体硅橡胶的浇铸成型；假梁位于硅橡胶芯模4和5之间，用于替代产品中的梁结构，其外形尺寸通过后续所述的第二步得到的刚性假体厚度数据进行确定，通过定位连接方式将整体成型模具1、2、3分隔成两个密封腔体，用于硅橡胶芯模4和5的同时制造。
第二步，制造硅橡胶芯模4和5。
首先，进行刚性假体厚度设计，具体方法如下：依据公式1及硅橡胶材料相关参数计算出硅橡胶芯模从室温(t0)上升到预浸料树脂凝胶温度(tgel)时产生的自由热膨胀量(V2R)；再依据公式2计算出预浸料树脂凝胶温度(tgel)下硅橡胶体积压缩量(ΔV)；进而得出刚性假体厚度，即产品厚度与硅橡胶体积压缩量(ΔV)之和。
式中V2R为预浸料树脂凝胶温度下的硅橡胶自由热膨胀体积；VOR为室温下硅橡胶芯模体积()；为硅橡胶体胀系数，K-1；tgel为预浸料树脂凝胶温度，℃；t0为室温温度，℃。
式中Pgel在本实施例中定为0.7MPa；к为硅橡胶拉伸弹性模量，MPa；ΔV为预浸料树脂凝胶温度(tgel)下硅橡胶体积压缩量。
接着，通过刚性假体厚度及预浸料单层厚度进行刚性假体铺层设计；最后进行硅橡胶芯模4和5的制造。
启封整体成型模具1、2、3，依次涂抹封孔剂和水溶性脱模剂、晾干15min。
分别在下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2、上蒙皮成型阴模3上预先成型出各刚性假体，即按铺层设计要求将单层厚度为δ0.1mm的玻璃布织物预浸料分别铺贴于各成型模具1、2、3上；要求整个过程在净化间进行，铺贴第1层及后续连续铺贴3层预浸料时要求进行真空预压实，真空预压实的具体方法是在预成型体上依次铺贴有孔隔离膜、透气毡、真空袋，通过密封胶带的粘连形成真空密闭系统，再通过持续抽真空的方式保持系统内0.08MPa以上真空度至少10分钟。
铺层结束后进行工艺组合和固化。工艺组合时依次铺贴无孔隔离膜、透气毡、真空袋，通过密封胶带的粘连形成真空密闭体系；再按照玻璃布织物预浸料材料说明书中的固化参数要求在真空固化炉中进行抽真空固化，其主要内容是先以1-3℃/min的升温速率进行升温，直至到达恒温温度120℃，保温1小时；再以3℃/min的降温速率进行冷却降温，直至55℃以下时出炉；全程抽真空过程中要求真空度达到0.08MPa 以上。
待固化结束后依次清理真空袋、透气毡及无孔隔离膜；然后对下蒙皮成型阴模1、后缘成型阴模2、上蒙皮成型阴模3及其表面附着的各刚性假体，以及金属假梁进行组装，形成含刚性假体、金属假梁的整体成型模具1、2、3，将金属平板定位安装于端头部位后将上述整体成型模具1、2、3单向直立放置，且金属平板为基底。
按液体硅橡胶材料使用说明书中的配方比例进行组分配制，并将配制好的混合物从单向直立的整体成型模具1、2、3上方缓缓注入，直至溢出；待液体橡胶混合物室温固化24小时后拆卸金属平板，在将含刚性假体的整体成型模具1、2、3、假梁进行分离及脱模后得到硅橡胶芯模4、5和各刚性假体。各刚性假体可反复利用，待硅橡胶芯模4、5在批生产过程中发生损坏时可利用上述方法重新制造硅橡胶芯模4、5。
第三步，准备过程。
参照图2，准备整体成型用预浸料，即单层厚度为δ0.1mm的中温固化非热压罐成型玻璃布织物预浸料MTM28/GF0300-38％RW。
启封硅橡胶芯模4、5及整体成型模具1、2、3，并在其成型工作面依次涂抹封孔剂和水溶性脱模剂、晾干15min。
第四步，预浸料剪裁。
通过三维数模进行预浸料的展开放样，并采用AutoCAD进行预浸料的优化排料设计，以提高材料利用率、降低成本；再使用数控下料机进行剪裁，并对剪裁好的预浸料进行标记并叠层放置。
第五步，下蒙皮、前缘及后缘预成型体制造。
参照图2，组合阴模1、2后在其上进行下蒙皮预成型体(8)的成型，共4层，铺层顺序为[(±45°)/(0°/90°)2/(±45°)]。
分别在硅橡胶芯模4、5上进行前、后缘预成型体6、7的成型，共4层，铺层顺序如上。
将硅橡胶芯模4、5上及其预成型体6、7放置于下蒙皮预成型体8上，并将下蒙皮预成型体8预留的余量部分依次铺贴于前、后缘预成型体6、7上。
在阴模3上进行上蒙皮预成型体9的成型，共4层，铺层顺序如上，要求按工艺设计要求进行阶梯式铺层，能与下蒙皮预成型体形成良好的对接。
预浸料在铺贴过程中同样要求整个过程在净化间进行，且铺贴第1层及后续连续铺贴3层预浸料时要求进行真空预压实，具体方法如上所述。
第六步，预成型体组合。
参照图3，将含上蒙皮预成型体9的阴模3放置于含预成型体6、7、8的组合阴模1、2之上，并进行组装、定位连接，形成含产品预成型体6、7、8、9的整体成型模具1、2、3。
第七步，固化。
将含产品预成型体6、7、8、9的整体成型模具1、2、3放置于真空固化炉中进行固化，固化参数如上所述。
第八步，脱模及外形加工。
卸下成型模具2、3，将硅橡胶芯模4、5抽出后进行脱模。
沿表面留有的外形轮廓线对产品余边进行外形加工，并砂磨切口，进行光整处理。
至此，完成复合材料水平尾翼的整体成型。

Claims (4)

1.一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用三维建模，构建整体成型模具，所述整体成型模具包括下蒙皮成型阴模(1)、后缘成型阴模(2)和上蒙皮成型阴模(3)；
步骤二：前缘硅橡胶芯模(4)和后缘硅橡胶成型芯模(5)的制造，包括以下子步骤：
子步骤一：依据硅橡胶材料说明书的参数要求及预浸料材料树脂凝胶温度计算得到刚性假体的厚度要求，再根据厚度要求和制造刚性假体用的预浸料单层厚度进行刚性假体的铺层设计；
子步骤二：在下蒙皮成型阴模(1)、后缘成型阴模(2)、上蒙皮成型阴模(3)上，依次涂抹封孔剂和水溶性脱模剂并晾干；在净化间内，按铺层设计要求分别在下蒙皮成型阴模(1)、后缘成型阴模(2)和上蒙皮成型阴模(3)上进行玻璃布织物预浸料的铺贴，铺贴后对多余的预浸料进行外形修整；修整后，通过工艺组合和固化的方式得到各刚性假体；
子步骤三：利用辅助工装，将下蒙皮成型阴模(1)、后缘成型阴模(2)、上蒙皮成型阴模(3)及其表面的刚性假体进行组装；将液体硅橡胶混合物从整套成型模具上方侧壁缓缓注入，直至溢出；室温固化24小时后拆卸辅助工装，在将含有刚性假体的整体成型模具进行分离及脱模后得到前缘硅橡胶芯模(4)、后缘硅橡胶成型芯模(5)和各刚性假体；
步骤三：生产准备过程及预浸料剪裁；
子步骤一：启封前缘硅橡胶芯模(4)和后缘硅橡胶成型芯模(5)，分别在前缘硅橡胶芯模(4)和后缘硅橡胶成型芯模(5)及整体成型模具表面依次涂抹封孔剂和水溶性脱模剂并晾干；
子步骤二：通过产品三维数模进行预浸料的展开放样，并采用AutoCAD进行预浸料的优化排料设计，再使用数控下料机进行剪裁，并对剪裁好的预浸料进行铺层标记并叠层放置；
步骤四：下蒙皮预成型体、前缘预成型体和后缘预成型体的制造：
子步骤一：组合下蒙皮成型阴模(1)、后缘成型阴模(2)后在其上进行下蒙皮预成型体的成型；
子步骤二：分别在前缘硅橡胶芯模(4)和后缘硅橡胶成型芯模(5)上进行前、后缘预成型体的成型；
子步骤三：将前缘硅橡胶芯模(4)、后缘硅橡胶成型芯模(5)及其前缘预成型体(6)和后缘预成型体(7)放置于下蒙皮预成型体(8)上，并将下蒙皮预成型体(8)预留的余量部分依次铺贴于前缘预成型体(6)和后缘预成型体(7)上；
子步骤四：在阴模(3)上进行上蒙皮预成型体(9)的成型；
步骤五：预成型体的组合和固化：
将含上蒙皮预成型体(9)的阴模(3)放置于含前缘预成型体(6)、后缘预成型体(7)、下蒙皮预成型体(8)的下蒙皮成型阴模(1)、后缘成型阴模(2)之上，并进行组装、定位连接，形成含前缘预成型体(6)、后缘预成型体(7)、下蒙皮预成型体(8)、上蒙皮预成型体(9)的整体成型模具；再将其放置于真空固化炉中进行固化；
步骤六：固化后，卸下后缘成型阴模(2)和上蒙皮成型阴模(3)，将第一硅橡胶芯模(4)和第二硅橡胶芯模(5)抽出后进行脱模；
步骤七：脱模后沿表面留有的外形轮廓线对产品余边进行外形加工，并砂磨切口，进行光整处理，最终得到复合材料水平尾翼的整体成型。
2.如权利要求1所述的一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法，其特征在于，所述辅助工装包括金属平板和假梁，金属平板位于组装的整体成型模具的一端端头部位，且与其端面等截面，通过定位连接方式与整体成型模具形成密闭腔体，并通过单向直立的方式实现液体硅橡胶的浇铸成型；假梁位于前缘硅橡胶芯模(4)和后缘硅橡胶成型芯模(5)之间通过定位连接方式将整体成型模具分隔成两个密封腔体。
3.如权利要求1或2所述的一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法，其特征在于，所述步骤二的子步骤三中，对下蒙皮成型阴模(1)、后缘成型阴模(2)、上蒙皮成型阴模(3)、金属假梁进行组合，并将金属平板固定安装于组装后的整体成型模具一端端头处；以金属平板为基底，将整套成型模具单向直立放置；将液体硅橡胶混合物从整套成型模具上方侧壁缓缓注入，直至溢出；室温固化24小时后拆卸金属平板，在将含刚性假体的整体成型模具、假梁进行分离及脱模后得到前缘硅橡胶芯模(4)、后缘硅橡胶成型芯模(5)和各刚性假体。
4.如权利要求1所述的一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法，其特征在于，所述预浸料选用为单层厚度为δ0.1mm的中温固化非热压罐成型玻璃布织物预浸料MTM28/GF0300-38％RW。
CN201810640503.3A 2018-06-21 2018-06-21 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法 Active CN108891040B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810640503.3A CN108891040B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810640503.3A CN108891040B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108891040A true CN108891040A (zh) 2018-11-27
CN108891040B CN108891040B (zh) 2020-06-16

Family

ID=64345762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810640503.3A Active CN108891040B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108891040B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110682544A (zh) * 2019-10-08 2020-01-14 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种薄壁复合材料前缘整流罩的胶接模具及胶接方法
CN110802850A (zh) * 2019-10-12 2020-02-18 航天材料及工艺研究所 一种大长细比复合材料管成型方法
CN110815864A (zh) * 2019-10-18 2020-02-21 中航通飞华南飞机工业有限公司 一种型面复杂的复合材料零件成型工艺方法
CN111391362A (zh) * 2020-06-04 2020-07-10 沈阳西子航空产业有限公司 无人机复合材料平尾硅橡胶热膨胀加压成型方法
CN112454943A (zh) * 2020-11-06 2021-03-09 无锡向维新材料科技有限公司 一种碳纤维芳酰胺纤维复合材料及其一体成型制备方法
CN114290708A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大尺寸碳纤维板式制件一体化成型制备工艺
CN114311730A (zh) * 2021-12-22 2022-04-12 长春长光宇航复合材料有限公司 复合材料遮光罩、成型模具及其制备方法
CN114290708B (zh) * 2021-12-30 2024-04-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大尺寸碳纤维板式制件一体化成型制备工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104626605A (zh) * 2014-12-16 2015-05-20 西安爱生技术集团公司 一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装
CN108177360A (zh) * 2017-12-25 2018-06-19 航天神舟飞行器有限公司 无人机复合材料机翼整体壁板的成型工装及其成型方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104626605A (zh) * 2014-12-16 2015-05-20 西安爱生技术集团公司 一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装
CN108177360A (zh) * 2017-12-25 2018-06-19 航天神舟飞行器有限公司 无人机复合材料机翼整体壁板的成型工装及其成型方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110682544A (zh) * 2019-10-08 2020-01-14 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种薄壁复合材料前缘整流罩的胶接模具及胶接方法
CN110802850A (zh) * 2019-10-12 2020-02-18 航天材料及工艺研究所 一种大长细比复合材料管成型方法
CN110815864A (zh) * 2019-10-18 2020-02-21 中航通飞华南飞机工业有限公司 一种型面复杂的复合材料零件成型工艺方法
CN111391362A (zh) * 2020-06-04 2020-07-10 沈阳西子航空产业有限公司 无人机复合材料平尾硅橡胶热膨胀加压成型方法
CN112454943A (zh) * 2020-11-06 2021-03-09 无锡向维新材料科技有限公司 一种碳纤维芳酰胺纤维复合材料及其一体成型制备方法
CN114311730A (zh) * 2021-12-22 2022-04-12 长春长光宇航复合材料有限公司 复合材料遮光罩、成型模具及其制备方法
CN114290708A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大尺寸碳纤维板式制件一体化成型制备工艺
CN114290708B (zh) * 2021-12-30 2024-04-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大尺寸碳纤维板式制件一体化成型制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN108891040B (zh) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108891040A (zh) 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法
CN104626605B (zh) 一种复合材料机翼整体成型工艺方法及工装
CN108959744B (zh) 一种中小型无人机复合材料机翼翼盒制造方法
CN103407175B (zh) 一种纤维增强树脂基复合材料翼盒的整体成型方法
CN106273542B (zh) 复合材料平直尾翼双梁盒段整体共固化成型方法
CN108943769A (zh) 无人机非等径封闭型方管状碳纤维梁结构制件的制造方法
CN106553357A (zh) 中空多腔异型面复合材料复杂结构件整体成型工艺
CN110843234A (zh) 一种无人机碳纤维复合材料主梁成型工艺方法
CN105034403A (zh) 一种复合材料壳体的制造方法
CN106828967A (zh) 全高度泡沫结构多旋翼无人机制造方法
CN110193957A (zh) 一种小型无人机复合材料副翼成型工艺方法
CN110356018A (zh) 一种无人机整体机头罩共固化制造模具及工艺方法
CN108749022A (zh) 一种赋型复合材料天线反射器的铺贴方法
CN111391362A (zh) 无人机复合材料平尾硅橡胶热膨胀加压成型方法
CN110103487A (zh) 一种成型z形截面复合材料零件的工艺方法
CN105150557A (zh) 一种用于大曲率异形c型框类零件成型的自制辅助工装制造方法
CN109016562A (zh) 一种翼梢小翼的制备方法
CN111561419A (zh) 一种风电叶片后缘填充芯材设计方法
CN109822943A (zh) 一种复合材料闭模模具的成型方法
CN113829638B (zh) 一种复合材料舱段一体化成型方法
CN103057128A (zh) 一种小型无人机专用复合材料的自加温加压生产工艺
CN108215241B (zh) 一种树脂基复合材料快速成型方法
CN109927310B (zh) 泡沫内芯复合材料成型工艺
CN108215242B (zh) 一种树脂基复合材料成型方法
CN111572061B (zh) 一种用于软模辅助支撑的全适应支撑工装的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant