CN111113949A - 一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具及方法，包括连接底板、支撑型模、左侧型模、右侧型模、压模、第一固定座、第二固定座、碳管、紧固螺栓、定位销、碳管固定块和随型硅胶均压板；本发明的模具为组合对模形式，组装、拆卸、脱模方便、简单，可提高工作效率，且复材管梁式双插耳片依靠上下侧的随型硅橡胶均压板热膨胀加压，保证复合材料制件外观均匀、内、外部质量符合要求，同时，通过组合模具可一次成型复合材料制件，保证了复材制件的整体性和互换性要求；另外，模具为组合式对模，仅需烘箱加热系统进行加热升温，无需制作真空袋和入热压罐，提高了生产效率，节约了辅助材料成本和工时。

Description

一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具及方法
技术领域
本发明涉及飞行器复合材料成型技术领域，尤其涉及一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具及方法。
背景技术
复合材料具有比强度、比刚度高、重量轻、耐疲劳性、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空、航天领域，其中，复合材料管梁式耳片结构重量轻、装配件单，可根据需要进行结构调节以适应不同的设计要求,目前已经广泛应用于航空航天结构中，如无人机机翼承力结构件、飞艇支撑结构等；
复合材料管梁式耳片作为承力式结构件，其成型工艺包括模压工艺、RTM工艺和自动铺放成型工艺，RTM工艺和自动铺放成型工艺的模具设计复杂，成本较高，并且某些复杂形状、曲率的制件难以实现，因此，本发明提出一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具及方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具及方法，组合式对模过程，既能保证产品的整体性，又能保证其外型精度和装配精度，以及产品表面的均匀性，缩短了无人机复合材料制件的加工周期，降低了加工成本。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具，包括连接底板、支撑型模、左侧型模、右侧型模、压模、第一固定座、第二固定座、碳管、紧固螺栓、定位销、碳管固定块和随型硅胶均压板。
进一步改进在于：所述连接底板的上方安装有支撑型模，且连接底板上方的前后端分别安装有第一固定座和第二固定座，所述第一固定座和第二固定座内侧均安装有碳管固定块，且两组所述碳管固定块之间设有碳管，所述碳管贯穿所述支撑型模，所述支撑型模上方的左右两侧分别插设有左侧型模和右侧型模，且支撑型模上方的中间位置处安装有压模。
进一步改进在于：所述碳管固定块与第一固定座、第二固定座之间通过定位销定位、紧固螺栓固紧；所述支撑型模、第一固定座、第二固定座与连接底板之间通过定位销定位、紧固螺栓固紧；所述左侧型模、右侧型模、压模与支撑型模之间通过定位销定位、紧固螺栓固紧。
一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将所有模具组件表面均匀涂抹脱模剂，然后依靠碳管中的连接金属件，将碳管通过卡合连接碳管固定块并定位；
步骤二：将步骤一中组装好的组件两端的碳管固定块分别与第一固定座、第二固定座安装，并依靠定位销定位，紧固螺栓固紧；
步骤三：将支撑型模与连接底板依靠定位销定位，紧固螺栓固紧，同时，将下料机下好的碳纤维单向带预浸料铺放于支撑型模上；
步骤四：将步骤二中组装好的组件整体与连接底板依靠定位销定位，紧固螺栓固紧；
步骤五：将左侧型模、右侧型模分别包裹铺贴平纹织物预浸料，然后将步骤三中的碳纤维单向带预浸料分为A、B两个区域，向支撑型模内组装左侧型模，将碳纤维单向带预浸料的A区域铺贴至左侧型模，再向支撑型模内组装右侧型模，将碳纤维单向带预浸料的B区域铺贴至右侧型模；
步骤六：在左侧型模和右侧型模的上下两侧安放随型硅橡胶均压板，然后组装压模，将压模安装入支撑型模内的中间位置处，并依靠定位销定位，紧固螺栓固紧，保证贴合无间隙，完成合模；
步骤七：将步骤六中完成的合模放入烘箱固化，升温速率2℃/min，在120℃下保温2h，降温速率2℃/min，冷却至室温后进行脱模，将模具各分组件的紧固螺栓、定位销卸下，借助橡胶锤敲击，按顺序移除各模具分组件，最终将产品脱模；
步骤八：将步骤七得到的产品按照产品轮廓线进行切割，利用金刚石开孔器按照减轻孔线、轮廓线进行切割，得到最终的产品：复材管梁式双插耳片。
进一步改进在于：所述步骤五中，铺贴环境要求：温度为22℃±4℃，湿度30％-65％，室内洁净度达到≥10μm的尘粒不超过10个/L。
进一步改进在于：所述步骤五中，平纹织物预浸料为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维预浸料中的一种。
本发明的有益效果为：本发明的模具为组合对模形式，组装、拆卸、脱模方便、简单，可提高工作效率，且复材管梁式双插耳片依靠上下侧的随型硅橡胶均压板热膨胀加压，保证复合材料制件外观均匀、内、外部质量符合要求，同时，通过组合模具可一次成型复合材料制件，保证了复材制件的整体性和互换性要求；另外，模具为组合式对模，仅需烘箱加热系统进行加热升温，无需制作真空袋和入热压罐，提高了生产效率，节约了辅助材料成本和工时，最后，模具组件组装过程中具有定位功能，使得到的复材制件精度高，省时省力，并减小成本，综上，本发明克服了现有的模压工艺中存在的无法进行多向传压导致的构件厚度不均匀和孔隙率高等问题，从而实现双层薄壁式复合材料管梁一体化成型的低成本制造。
附图说明
图1为本发明的碳管与碳管固定块组装示意图；
图2为本发明的碳管、碳管固定块与固定座组装示意图；
图3为本发明的铺放状态的模具组装示意图；
图4为本发明的合模组装剖视图；
图5为本发明的产品成型流程图；
图6为本发明的碳纤维单向带预浸料示意图；
图7为本发明的复材管梁式双插耳片产品图。
其中：1、连接底板；2、支撑型模；3、左侧型模；4、右侧型模；5、压模；6、第一固定座；7、第二固定座；8、碳管；9、紧固螺栓；10、定位销；11、碳管固定块；12、随型硅橡胶均压板；13、复材管梁式双插耳片。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
根据图1、2、3、4所示，本实施例提供了一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具，包括连接底板1、支撑型模2、左侧型模3、右侧型模4、压模5、第一固定座6、第二固定座7、碳管8、紧固螺栓9、定位销10、碳管固定块11和随型硅胶均压板12。
所述连接底板1的上方安装有支撑型模2，且连接底板1上方的前后端分别安装有第一固定座6和第二固定座7，所述第一固定座6和第二固定座7内侧均安装有碳管固定块11，且两组所述碳管固定块11之间设有碳管8，所述碳管8贯穿所述支撑型模2，所述支撑型模2上方的左右两侧分别插设有左侧型模3和右侧型模4，且支撑型模2上方的中间位置处安装有压模5。
所述碳管固定块11与第一固定座6、第二固定座7之间通过定位销10定位、紧固螺栓9固紧；所述支撑型模2、第一固定座6、第二固定座7与连接底板1之间通过定位销10定位、紧固螺栓9固紧；所述左侧型模3、右侧型模4、压模5与支撑型模2之间通过定位销10定位、紧固螺栓9固紧。
根据图1、2、3、4、5、6、7所示，本实施例提供了一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将所有模具组件表面均匀涂抹脱模剂，然后依靠碳管8中的连接金属件，将碳管8通过卡合连接碳管固定块11并定位，如图1；
步骤二：将步骤一中组装好的组件两端的碳管固定块11分别与第一固定座6、第二固定座7安装，并依靠定位销10定位，紧固螺栓9固紧，如图2；
步骤三：将支撑型模2与连接底板1依靠定位销10定位，紧固螺栓9固紧，如图3，同时，将下料机下好的碳纤维单向带预浸料铺放于支撑型模2上；
步骤四：将步骤二中组装好的组件整体与连接底板1依靠定位销10定位，紧固螺栓9固紧；
步骤五：将左侧型模3、右侧型模4分别包裹铺贴碳纤维平纹织物预浸料，然后将步骤三中的碳纤维单向带预浸料分为A、B两个区域，如图6，向支撑型模2内组装左侧型模3，将碳纤维单向带预浸料的A区域铺贴至左侧型模3，再向支撑型模2内组装右侧型模4，将碳纤维单向带预浸料的B区域铺贴至右侧型模4，铺贴环境要求：温度为22℃±4℃，湿度30％-65％，室内洁净度达到≥10μm的尘粒不超过10个/L；
步骤六：在左侧型模3和右侧型模4的上下两侧安放随型硅橡胶均压板12，然后组装压模5，将压模5安装入支撑型模2内的中间位置处，并依靠定位销10定位，紧固螺栓9固紧，保证贴合无间隙，完成合模，如图4；
步骤七：将步骤六中完成的合模放入烘箱固化，升温速率2℃/min，在120℃下保温2h，降温速率2℃/min，冷却至室温后进行脱模，将模具各分组件的紧固螺栓9、定位销10卸下，借助橡胶锤敲击，按顺序移除各模具分组件，最终将产品脱模；
步骤八：将步骤七得到的产品按照产品轮廓线进行切割，利用金刚石开孔器按照减轻孔线、轮廓线进行切割，得到最终的产品：复材管梁式双插耳片13。
本发明的模具为组合对模形式，组装、拆卸、脱模方便、简单，可提高工作效率，且复材管梁式双插耳片13依靠上下侧的随型硅橡胶均压板12热膨胀加压，保证复合材料制件外观均匀、内、外部质量符合要求，同时，通过组合模具可一次成型复合材料制件，保证了复材制件的整体性和互换性要求；另外，模具为组合式对模，仅需烘箱加热系统进行加热升温，无需制作真空袋和入热压罐，提高了生产效率，节约了辅助材料成本和工时，最后，模具组件组装过程中具有定位功能，使得到的复材制件精度高，省时省力，并减小成本，综上，本发明克服了现有的模压工艺中存在的无法进行多向传压导致的构件厚度不均匀和孔隙率高等问题，从而实现双层薄壁式复合材料管梁一体化成型的低成本制造。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具，其特征在于：包括连接底板(1)、支撑型模(2)、左侧型模(3)、右侧型模(4)、压模(5)、第一固定座(6)、第二固定座(7)、碳管(8)、紧固螺栓(9)、定位销(10)、碳管固定块(11)和随型硅胶均压板(12)。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具，其特征在于：所述连接底板(1)的上方安装有支撑型模(2)，且连接底板(1)上方的前后端分别安装有第一固定座(6)和第二固定座(7)，所述第一固定座(6)和第二固定座(7)内侧均安装有碳管固定块(11)，且两组所述碳管固定块(11)之间设有碳管(8)，所述碳管(8)贯穿所述支撑型模(2)，所述支撑型模(2)上方的左右两侧分别插设有左侧型模(3)和右侧型模(4)，且支撑型模(2)上方的中间位置处安装有压模(5)。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型模具，其特征在于：所述碳管固定块(11)与第一固定座(6)、第二固定座(7)之间通过定位销(10)定位、紧固螺栓(9)固紧；所述支撑型模(2)、第一固定座(6)、第二固定座(7)与连接底板(1)之间通过定位销(10)定位、紧固螺栓(9)固紧；所述左侧型模(3)、右侧型模(4)、压模(5)与支撑型模(2)之间通过定位销(10)定位、紧固螺栓(9)固紧。
4.一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：首先将所有模具组件表面均匀涂抹脱模剂，然后依靠碳管(8)中的连接金属件，将碳管(8)通过卡合连接碳管固定块(11)并定位；
步骤二：将步骤一中组装好的组件两端的碳管固定块(11)分别与第一固定座(6)、第二固定座(7)安装，并依靠定位销(10)定位，紧固螺栓(9)固紧；
步骤三：将支撑型模(2)与连接底板(1)依靠定位销(10)定位，紧固螺栓(9)固紧，同时，将下料机下好的碳纤维单向带预浸料铺放于支撑型模(2)上；
步骤四：将步骤二中组装好的组件整体与连接底板(1)依靠定位销(10)定位，紧固螺栓(9)固紧；
步骤五：将左侧型模(3)、右侧型模(4)分别包裹铺贴平纹织物预浸料，然后将步骤三中的碳纤维单向带预浸料分为A、B两个区域，向支撑型模(2)内组装左侧型模(3)，将碳纤维单向带预浸料的A区域铺贴至左侧型模(3)，再向支撑型模(2)内组装右侧型模(4)，将碳纤维单向带预浸料的B区域铺贴至右侧型模(4)；
步骤六：在左侧型模(3)和右侧型模(4)的上下两侧安放随型硅橡胶均压板(12)，然后组装压模(5)，将压模(5)安装入支撑型模(2)内的中间位置处，并依靠定位销(10)定位，紧固螺栓(9)固紧，保证贴合无间隙，完成合模；
步骤七：将步骤六中完成的合模放入烘箱固化，升温速率2℃/min，在120℃下保温2h，降温速率2℃/min，冷却至室温后进行脱模，将模具各分组件的紧固螺栓(9)、定位销(10)卸下，借助橡胶锤敲击，按顺序移除各模具分组件，最终将产品脱模；
步骤八：将步骤七得到的产品按照产品轮廓线进行切割，利用金刚石开孔器按照减轻孔线、轮廓线进行切割，得到最终的产品：复材管梁式双插耳片(13)。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型方法，其特征在于：所述步骤五中，铺贴环境要求：温度为22℃±4℃，湿度30％-65％，室内洁净度达到≥10μm的尘粒不超过10个/L。
6.根据权利要求4所述的一种太阳能无人机动力舱双插耳片的成型方法，其特征在于：所述步骤五中，平纹织物预浸料为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维预浸料中的一种。
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