CN112388872A - 一种无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具，由底座、支架、模体、紧固螺栓、定位销、脱模螺栓和方管梁组成；其中，第一模体、第二模体分别固定在底座上，第一模体凸块与第二模体凹槽定位配合，通过紧固螺栓连接，脱模时用脱模螺栓通过该螺纹孔拧进施加脱模力。将第一模体转轴上的定位孔与第一支架U形槽定位孔对准，插入定位销。对方管梁一面进行铺层，铺层完成后，拔出转轴上定位销并转动90度，在转轴上插上定位销，铺层相邻面，以此循环，完成方管梁铺层过程。产品铺层完成后，制真空袋检查气密性，模具产品进热压罐固化；泄压出罐，完成脱模过程，实现产品成型。模具成型产品质量高，操作简单，脱模便捷。
Description
技术领域
本发明涉及中小型无人机用模具设计与制造技术，具体地说，涉及一种无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具。
背景技术
复合材料梁是用于无人机承力和受力的关键重要部件，方管梁由于其结构简单，强度好，装配过程简捷，维修更换方便，现常用于无人机机身机翼连接结构。鉴于其结构的重要性及装配的精度要求，方管梁内腔型面尺寸精度要求较高，若采用软模，难以保证其尺寸精度要求。目前已有的方管梁尺寸较小且一面为敞开性结构，其固化后采用暴力脱模方式并不能借鉴，因此，需要设计一种合理而优化的模具结构，能满足复合材料非等径封闭型方管梁的铺层旋转及定位问题，从而解决其固化后的脱模问题。
发明专利CN108943769A公开了“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”，该制造方法提出用气囊芯模与金属阴模组合进行方管梁的模压成型。但是，方管梁作为最重要的机身机翼连接结构，其内型面是装配配合面，精度要求极高，由于气囊芯模一般只能使用6～12次，本体容易发生损伤，从而导致产品质量的不稳定性，报废率高。制造时需要为气囊芯模成型制作模具，且大批量生产时，气囊耗费大，增加了制造成本，制作气囊本身又增加了工艺时长，降低了生产效率。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具，该成型模具结构简单合理、便于维护使用；可实现无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具的合理精确成型、固化，并保证模具产品质量和稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括底座、第一支架、第二支架、第一模体、第二模体、紧固螺栓、定位销、脱模螺栓、垫圈、吊环和方管梁，底座为上述各部件提供支撑，其特征在于所述底座为矩形长板体，底座上两端部分别固连有一组吊环，沿底座轴线对称安装，底座上吊环用于吊装模具产品；第一支架、第二支架与底座焊接固连，且位于两端部吊环的内侧，所述第一支架上有U形槽中心定位销孔，用于定位模体的位置；
所述第一模体一端有转轴，另一端有中心凸块，凸块中心开有螺纹盲孔，模体上开有轴向长方孔，第一模体转轴上有两个垂直于轴心互为90度的定位孔，用于模具转动至不同铺层面时插入定位销定位；
所述第二模体一端有转轴，另一端有中心凹槽，且开有轴向螺纹孔，模体上开有轴向长方孔，第二模体的凹槽中心螺纹孔与模体轴向长方孔相通，第一模体的中心凸块与第二模体的中心凹槽配合，第一模体和第二模体通过紧固螺栓连接，脱模时通过脱模螺栓拧进施加脱模力；
具体步骤如下:
步骤1.组合模体；第一模体凸台与第二模体凹槽定位配合，通过紧固螺栓连接，脱模时用脱模螺栓通过该螺纹孔拧进施加脱模力；
步骤2.定位模体；将第一模体转轴上的定位孔与第一支架U形槽中心定位孔对准，插入定位销；
步骤3.产品铺层；将方管梁一面进行铺层，铺层完成后，拔出转轴上定位销并转动90度，在转轴上插入定位销，铺层相邻面，以此循环，完成方管梁铺层过程；
步骤4.固化成型；产品铺层完成后，制真空袋检查气密性，模具产品进热压罐固化；升温速率为每分钟2℃，罐压为0.2Mpa，全程抽真空，升温至120℃保持90分钟，降温速率为每分钟2℃，温度至60℃，泄压出罐；
步骤5.脱模；利用产品和第二模体上的开孔，拆掉模体连接螺栓，通过第二模体上安装的脱模螺栓，拧进脱模螺栓，则有脱模力施加于第一模体上，第一模体被螺栓脱模力起动后与第二模体分离褪出，完成脱模过程，实现产品快速成型。
所述第一模体与第二模体同轴安装，且第一模体、第二模体上的长方孔为模体同侧单面孔。
有益效果
本发明提出的一种无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具，由底座、第一支架、第二支架、第一模体、第二模体、紧固螺栓、定位销、脱模螺栓和方管梁；其中，第一模体、第二模体分别焊接在底座上，第一模体凸台与第二模体凹槽定位配合，通过紧固螺栓连接，脱模时用脱模螺栓通过该螺纹孔拧进施加脱模力；将第一模体转轴上的定位销孔与第一支架U形槽中心定位销孔对准，插上定位销；对方管梁一面进行铺层，铺层完成后，拔掉转轴上定位销并转动90度，在转轴上插上定位销，铺层相邻面，以此循环，完成方管梁铺层过程；产品铺层完成后，制真空袋检查气密性，模具产品进热压罐固化；泄压出罐；，完成脱模过程，实现产品成型。
本发明复合材料非等径开孔方管梁成型模具，实现中小型无人机复合材料非等径一面开孔型方管梁的精确成型，利用方管梁产品上的开孔，通过不同的螺纹直径差进行合理有效脱模，避免其暴力脱模，结构简单但成型产品质量高，操作便捷。
本发明模具本体仅需数控加工，生产成本低，且一次加工可长久使用，节省工艺时间，提高工艺效率。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具作进一步详细说明。
图1为本发明无人机复合材料非等径开孔方管梁结构示意图；
(a)为复合材料非等径开孔方管梁主视图，
(b)为复合材料非等径开孔方管梁左视图，
(c)为复合材料非等径开孔方管梁剖视图。
图2为本发明无人机复合材料非等径开孔方管梁轴测图。
图3为本发明无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具示意图。
图4为本发明无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模体结构
(a)第一模体轴测图 (b)第二模体轴测图。
图5为第一模体轴测图。
图6为第一支架轴测图。
图7为方管梁产品在模具上成型示意图。
图中
1.底座 2.第一支架 3.第二支架 4.第一模体 5.第二模体 6.紧固螺栓 7.垫圈8.脱模螺栓 9.定位销 10.吊环 11.方管梁
h1方管梁两端内腔高度 h2方管梁中部内腔高度
c第一模体端中心凸台 d第二模体端中心凹槽 g模体转轴第一定位孔
e第一模体的上侧面 j第一支架U形槽中心定位孔
h模体转轴第二定位孔 f第一模体的主侧面 i吊环螺孔
具体实施方式
本实施例是一种无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具。应用该模具结构所成型的复合材料非等径开孔方管梁，成型的方管梁内腔中间部位高于两端内腔；其中，h1为方管梁两端内腔高度，h2为方管梁中间部位内腔高度，方管梁中间部位内腔高度h1大于两端内腔高度h2，且四侧面封闭，使得成型后脱模难度大。为金属阳模成型后模具脱模问题的难度所在。
参阅图1～图7，本实施例无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具，由底座1、第一支架2、第二支架3、第一模体4、第二模体5、紧固螺栓6、定位销9、脱模螺栓8、垫圈7、吊环10和方管梁11组成，其中，底座1为8.5mm厚的槽钢加工而成，用以安装各部件和支撑整个模体；底座1为矩形长板体，底座上两端部分别固连有一组吊环，与沿底座轴线对称安装，底座上吊环用于吊装模具产品。第一支架2、第二支架3材料为Q235钢其与底座1焊接固连，且位于底座1两端部吊环10的内侧。第一支架2上加工有U形槽中心定位销孔，用于定位模体的位置。
第一模体4一端有转轴，另一端有中心凸块c，凸块中心开有M12螺纹盲孔，模体上开有轴向长方孔，第一模体4转轴上有两个垂直于轴心互为90度的定位孔，用于模具旋转至不同铺层面时插入销钉定位；第二模体5一端有转轴，另一端有中心凹槽d，模体上开有轴向长方孔，第二模体的凹槽中心有M16螺纹孔与模体轴向长方孔相通，第一模体的中心凸块与第二模体的中心凹槽配合，第一模体4和第二模体5通过紧固螺栓6连接，脱模时通过脱模螺栓8拧进施加脱模力。
本实施例中，第一模体与第二模体同轴安装，且第一模体、第二模体上的长方孔为模体同侧单面孔。在模具组装时用M12螺栓通过与第一模体连接固定；在脱模时用M16脱模螺栓拧进施加脱模力于第一模体上。
第一模体4的旋转轴上有第一定位孔g，与第二定位孔h相互垂直，用于铺贴e面及其平行面时，将模体旋转至e面朝上，再将定位销9通过第一定位孔g插入第一支架U形槽中心定位销孔j，实现模体固定，以方便人力铺贴操作和铺层施力使各层之间紧实；模体转轴第二定位孔h与第一模体的主侧面f垂直，用于铺贴第一模体的主侧面f及其平行面时，将模体旋转至第一模体的主侧面f面朝上，再将定位销9通过第二定位孔h插入第一支架U形槽中心定位销孔j，实现模体固定，以方便铺贴操作；i为吊环螺孔。
本实施例中，模具结构成型复合材料非等径开孔方管梁操作方法
一、组合模体；将第一模体4和第二模体5清理干净，定位面、螺纹孔及各表面不能有余胶，脱模面均匀涂刷脱模剂，第一模体4与第二模体5通过凸台凹孔定位配合，用M12螺栓6加d12垫圈7穿过第二模体5上的M16螺纹孔与第一模体4上的M12螺纹孔拧紧连接牢固。
二、定位模体；吊装组合好的模体，使第一模体4和第二模体5的旋转轴分别放置于第一支撑座2和第二支撑座3上，将第一模体4转轴上的定位销孔g与第一支架U形槽中心定位销孔j对准，插上定位销9。
三、产品铺层；按产品要求将将方管梁一面复合材料铺层，铺层完成后，拔掉转轴上定位销并转动90度，第一模体4转轴上的模体转轴第二定位孔h对准第一支撑座2上的第一支架U形槽中心定位孔j，插上转轴定位销9，铺层相邻面，以此循环，完成方管梁铺层过程。
四、固化成型；产品铺层完成后，制真空袋检查气密性，模具产品进热压罐固化，升温速率2℃每分钟，罐压0.2Mpa，全程抽真空，升温至120℃保持90分钟，降温速率为2℃每分钟，温度至60℃，泄压出罐。
五、脱模；产品固化完成出罐后，拆掉真空袋、隔离膜等成型辅料，开始脱模，利用产品和第二模体5上的开孔，用内六方扳手拆掉第一模体4和第二模体5的M12连接螺栓6，d12垫圈7，再通过第二模体上M16螺纹孔安装M16脱模螺栓8，用内六方扳手不断拧进M16脱模螺栓8，则有持续的脱模力施加于第一模体4上，第一模体4被螺栓脱模力起动后褪出，再利用产品上的开孔用工具敲击第二模体5，使第二模体5褪出，完成脱模过程，实现产品成型。
Claims (2)
1.一种无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具，包括底座、第一支架、第二支架、第一模体、第二模体、紧固螺栓、定位销、脱模螺栓、垫圈、吊环和方管梁，底座为上述各部件提供支撑，其特征在于:所述底座为矩形长板体，底座上两端部分别固连有一组吊环，沿底座轴线对称安装，底座上吊环用于吊装模具产品；第一支架、第二支架与底座焊接固连，且位于两端部吊环的内侧，所述第一支架上有U形槽中心定位销孔，用于定位模体的位置；
所述第一模体一端有转轴，另一端有中心凸块，凸块中心开有螺纹盲孔，模体上开有轴向长方孔，第一模体转轴上有两个垂直于轴心互为90度的定位孔，用于模具转动至不同铺层面时插入定位销定位；
所述第二模体一端有转轴，另一端有中心凹槽，且开有轴向螺纹孔，模体上开有轴向长方孔，第二模体的凹槽中心螺纹孔与模体轴向长方孔相通，第一模体的中心凸块与第二模体的中心凹槽配合，第一模体和第二模体通过紧固螺栓连接，脱模时通过脱模螺栓拧进施加脱模力；
具体步骤如下:
步骤1.组合模体；第一模体凸台与第二模体凹槽定位配合，通过紧固螺栓连接，脱模时用脱模螺栓通过该螺纹孔拧进施加脱模力；
步骤2.定位模体；将第一模体转轴上的定位孔与第一支架U形槽中心定位孔对准，插入定位销；
步骤3.产品铺层；将方管梁一面进行铺层，铺层完成后，拔出转轴上定位销并转动90度，在转轴上插入定位销，铺层相邻面，以此循环，完成方管梁铺层过程；
步骤4.固化成型；产品铺层完成后，制真空袋检查气密性，模具产品进热压罐固化；升温速率为每分钟2℃，罐压为0.2Mpa，全程抽真空，升温至120℃保持90分钟，降温速率为每分钟2℃，温度至60℃，泄压出罐；
步骤5.脱模；利用产品和第二模体上的开孔，拆掉模体连接螺栓，通过第二模体上安装的脱模螺栓，拧进脱模螺栓，则有脱模力施加于第一模体上，第一模体被螺栓脱模力起动后与第二模体分离褪出，完成脱模过程，实现产品快速成型。
2.根据权利要求1所述的无人机复合材料非等径开孔方管梁成型模具，其特征在于:所述第一模体与第二模体同轴安装，且第一模体、第二模体上的长方孔为模体同侧单面孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210223 |
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