CN117734217A - 一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法 - Google Patents

一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法 Download PDF

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陈双帅
侯振华
吴迪
李云
陈少法
崔步鑫
周兴
袁运欢
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Abstract

本发明属于无人机复合材料成型制造技术领域,公开了一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法将第一U形隔框、第二U形隔框和帽形大梁进行预铺压实,包括第一U形隔框通过第一加强桁条和第二加强桁条卡接定位,第二U形隔框通过第三加强桁条和第四加强桁条卡接定位,第一U形隔框与第二U形隔框分别粘接在帽形大梁两端的上帽板和下帽板上,并且第一金属隔框与第二金属隔框粘接在第一U形隔框与第二U形隔框的两端,进而再将上壁板和下壁板合模,各零件直接共同固化成型,减少二次装配、连接的工作量,由于制孔纤维断裂,减少了因二次连接造成的强度损失,减轻了机身重量。

Description

一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法
技术领域
本发明属于无人机复合材料成型制造技术领域,具体涉及一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法。
背景技术
无人机的复合材料机身一般包含壁板、加强梁、加强隔框等;目前,现在原型机的制造方法为只有上、下壁板为复合材料零件、加强梁(桁)、各隔框等各零件均为金属件,并分别成型制造,再通过二次胶铆接、螺接等方法进行组合装配。
现有原型机中存在以下问题:
(1)壁板、梁、框等零件分别单独成型后进行二次胶铆装配,增加二次装配、连接的工作量,增加了装配型架的在各隔框定位器的数量;
(2)铆钉、螺钉、螺栓等标准件的使用增加,增加了结构重量;
(3)二次胶接存在金属件与壁板之间间隙情况,增加了胶层厚度不确定性;
(4)二次装配固定,由于制孔纤维断裂,造成了结构强度损失。
为此,我们提出一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法来解决现有技术中存在的问题,各部件直接共同固化成型,减少二次装配、连接的工作量,减少了因二次连接造成的强度损失,减轻了机身重量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,以解决上述背景技术中提出现有技术中
(1)壁板、梁、框等零件分别单独成型后进行二次胶铆装配,增加二次装配、连接的工作量,增加了装配型架的在各隔框定位器的数量;
(2)铆钉、螺钉、螺栓等标准件的使用增加,增加了结构重量;
(3)二次胶接存在金属件与壁板之间间隙情况,增加了胶层厚度不确定性;
(4)二次装配固定,由于制孔纤维断裂,造成了结构强度损失的问题。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,包括如下步骤:
S1、将第一U形隔框、第二U形隔框和帽形大梁进行预铺压实;
所述帽形大梁的两端分别一体成型有上帽板和下帽板,所述上帽板的一侧两端分别与第一U形隔框内侧的一端和第二U形隔框内侧的一端粘接,所述下帽板的一侧两端分别与第一U形隔框内侧的另一端和第二U形隔框内侧的另一端粘接;
S2、将第一金属隔框与第二金属隔框分别嵌在多组第一U形隔框和多组第二U形隔框之间;
S3、固化组合完成后,通过第一加强桁条、第二加强桁条、第三加强桁条与第四加强桁条对第一U形隔框和第二U形隔框进行定位。
S4、上壁板和下壁板通过连接导向销合模,所述第一U形隔框外侧两端分别与上壁板内壁和下壁板的内壁粘接,所述第二U形隔框外侧的两端分别与上壁板内壁和下壁板的内壁粘接。
优选的,所述上壁板的开口一侧固定连接有多组连接导向销,所述下壁板的开口一侧开设有供多组连接导向销滑动插接的连接导向孔。
优选的,所述上壁板的一端一体成型有上机头,所述下壁板的一端一体成型有下机头,所述上机头的开口侧与下机头的开口侧相契合。
优选的,所述上壁板的另一端一体成型有上发动机壳,所述下壁板的另一端一体成型有下发动机壳,所述上发动机壳的开口侧与下发动机壳的开口侧向相契合。
优选的,所述第一加强桁条的外侧开设有供多组第一U形隔框嵌入的第一卡槽,多组所述第一卡槽呈等间距设置,所述第二加强桁条的外侧开设有供多组第一U形隔框卡接的第二卡槽,且多组第二卡槽呈等间距设置。
优选的,所述第三加强桁条的外侧开设有供多组第二U形隔框卡接的第三卡槽,所述第四加强桁条的外侧开设有供多组第二U形隔板卡接的第四卡槽,多组所述第三卡槽和多组第四卡槽均呈等间距设置。
优选的,所述第一加强桁条与第二加强桁条的长度相同,所述第三加强桁条和第四加强桁条的长度相同,所述第一加强桁条的长度大于第三加强桁条的长度。
优选的,所述第一加强桁条、第二加强桁条、第三加强桁条和第四加强桁条呈矩形阵列设置,所述第一金属隔框设置在第一加强桁条和第三金属隔框之间,所述第二金属隔框设置在第二加强桁条和第四加强桁条之间。
优选的,所述帽形大梁、上帽板和下帽板的整体横截面呈工字形设置,所述第一金属隔框的一侧粘接在上壁板内壁,所述第二金属隔框的一侧粘接在下壁板内壁。
优选的,所述上壁板和下壁板合模后的内壁横截面与第一U形隔框的横截面相同,所述上壁板的开口侧与下壁板的开口侧粘接。
本发明提出的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,与现有技术相比,具有以下优点:
本发明的上壁板、下壁板、第一U形隔框、第二U形隔框、帽形大梁、第一加强桁条、第二加强桁条、第三加强桁条和第四加强桁条之间的配合,第一U形隔框通过第一加强桁条和第二加强桁条卡接定位,第二U形隔框通过第三加强桁条和第四加强桁条卡接定位,第一U形隔框与第二U形隔框分别粘接在帽形大梁两端的上帽板和下帽板上,并且第一金属隔框与第二金属隔框粘接在第一U形隔框与第二U形隔框的两端,进而再将上壁板和下壁板合模,各零件直接共同固化成型,减少二次装配、连接的工作量,由于制孔纤维断裂,减少了因二次连接造成的强度损失,减轻了机身重量。
附图说明
图1为本发明的共胶接和共固化机身整体结构示意图;
图2为本发明的合模前仰视结构示意图;
图3为本发明的合模前俯视结构示意图;
图4为本发明的上壁板与下壁板内部结构示意图。
图中:1、上壁板;2、下壁板;3、上发动机壳;4、下发动机壳;5、上机头;6、下机头;7、连接导向销;8、连接导向孔;9、第一加强桁条;10、第二加强桁条;11、第一金属隔框;12、第二金属隔框;13、第三加强桁条;14、第四加强桁条;15、帽形大梁;16、上帽板;17、下帽板;18、第一卡槽;19、第二卡槽;20、第三卡槽;21、第四卡槽;22、第一U形隔框;23、第二U形隔框。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-4所示的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,包括如下步骤:
S1、将第一U形隔框22、第二U形隔框23和帽形大梁15进行预铺压实;
帽形大梁15的两端分别一体成型有上帽板16和下帽板17,上帽板16的一侧两端分别与第一U形隔框22内侧的一端和第二U形隔框23内侧的一端粘接,下帽板17的一侧两端分别与第一U形隔框22内侧的另一端和第二U形隔框23内侧的另一端粘接,优先将帽形大梁15两端的上帽板16、下帽板17与第一U形隔框22和第二U形隔框23粘接,便于合模;
S2、将第一金属隔框11与第二金属隔框12分别嵌在多组第一U形隔框22和多组第二U形隔框23之间,通过第一金属隔框11与第二金属隔框12提高了第一U形隔框22、第二U形隔框23、上帽板16、下帽板17与帽形大梁15之间的稳定性;
S3、固化组合完成后,通过第一加强桁条9、第二加强桁条10、第三加强桁条13与第四加强桁条14对第一U形隔框22和第二U形隔框23进行定位,通过第一加强桁条9、第二加强桁条10、第三加强桁条13和第四加强桁条14将多组第一U形隔框22和多组第二U形隔框23连接呈整体,进而便于与上壁板1和下壁板2契合。
S4、上壁板1和下壁板2通过连接导向销7合模,第一U形隔框22外侧两端分别与上壁板1内壁和下壁板2的内壁粘接,第二U形隔框23外侧的两端分别与上壁板1内壁和下壁板2的内壁粘接,通过粘接一体。
机身整体进行真空制备真空袋,真空袋无法操作区域填充高密度泡沫或硅橡胶;大面位置通过填充高密度泡沫或硅橡胶介质填充至可制备真空袋区域,将真空袋压传递至各个零件上,小区域采用固化模硅橡胶或胶膜卷可膨胀物质施加压力;
为了防止真空袋破袋需填充高密度泡沫,高密度泡沫不易取出且易损坏;使用未硫化硅橡胶成型填充于真空袋各处,并对其安装位置进行标记,使其可持续使用;
对于隔框定位组件与壁板组合造成的易架桥真空制备真空袋区域,专门制造匹配的带有织物软膜施加压力;金属件表面处理,涂底胶,金属件与壁板接触位置,预浸料坯料组合前额外铺贴胶膜;
脱模后,因真空袋压压力的除去,复合材料机身与固化模热膨胀系数不同,避免引起的内应力,在60~65℃时,先拆除各隔框定位器,拆除上模,最后用薄的复合材料片从机身周围轻轻插入,然后再用塑料楔子沿缝隙往里插入,四周均匀用力,直至机身从固化模上脱离。清除机身内腔工艺泡沫、表面胶瘤和多余物。
上壁板1的开口一侧固定连接有多组连接导向销7,下壁板2的开口一侧开设有供多组连接导向销7滑动插接的连接导向孔8,通过连接导向销7和连接导向孔8便于上壁板1和下壁板2合模,铺层位置、角度、顺序以数模规定为准,对于U型隔框和U型角盒的零件,单向布铺设角度偏差为±3°,织物铺设角度偏差为±5°;对于壁板和大梁的零件,单向布铺设偏差角度为±1°织物铺设方向公差为±5°沿承力方向、纤维方向铺设的单向布,允许搭接的搭接尺寸为10-20mm;沿承力方向铺设的单向布,允许宽度方向对接的对接拼缝宽度为0~1mm。
上壁板1的一端一体成型有上机头5,下壁板2的一端一体成型有下机头6,上机头5的开口侧与下机头6的开口侧相契合,提高契合度。
上壁板1的另一端一体成型有上发动机壳3,下壁板2的另一端一体成型有下发动机壳4,上发动机壳3的开口侧与下发动机壳4的开口侧向相契合,提高契合度,进而提高机身的稳定性。
第一加强桁条9的外侧开设有供多组第一U形隔框22嵌入的第一卡槽18,多组第一卡槽18呈等间距设置,第二加强桁条10的外侧开设有供多组第一U形隔框22卡接的第二卡槽19,且多组第二卡槽19呈等间距设置,提高第一U形隔框22的稳定性,进而提高上壁板1和下壁板2契合的稳定性。
第三加强桁条13的外侧开设有供多组第二U形隔框23卡接的第三卡槽20,第四加强桁条14的外侧开设有供多组第二U形隔板卡接的第四卡槽21,多组第三卡槽20和多组第四卡槽21均呈等间距设置,提高多组第二U形隔框23的稳定性,进而提高上壁板1和下壁板2合模的稳定性。
第一加强桁条9与第二加强桁条10的长度相同,第三加强桁条13和第四加强桁条14的长度相同,第一加强桁条9的长度大于第三加强桁条13的长度,第一加强桁条9和第二加强桁条10连通上壁板1内侧壁两端,提高整体强度。
第一加强桁条9、第二加强桁条10、第三加强桁条13和第四加强桁条14呈矩形阵列设置,第一金属隔框11设置在第一加强桁条9和第三金属隔框之间,第二金属隔框12设置在第二加强桁条10和第四加强桁条14之间,使合模后的机身抗形变能力提高。
帽形大梁15、上帽板16和下帽板17的整体横截面呈工字形设置,第一金属隔框11的一侧粘接在上壁板1内壁,第二金属隔框12的一侧粘接在下壁板2内壁,避免上壁板1和下壁板2受压变形。
上壁板1和下壁板2合模后的内壁横截面与第一U形隔框22的横截面相同,上壁板1的开口侧与下壁板2的开口侧粘接,整体契合度高。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将第一U形隔框(22)、第二U形隔框(23)和帽形大梁(15)进行预铺压实;
所述帽形大梁(15)的两端分别一体成型有上帽板(16)和下帽板(17),所述上帽板(16)的一侧两端分别与第一U形隔框(22)内侧的一端和第二U形隔框(23)内侧的一端粘接,所述下帽板(17)的一侧两端分别与第一U形隔框(22)内侧的另一端和第二U形隔框(23)内侧的另一端粘接;
S2、将第一金属隔框(11)与第二金属隔框(12)分别嵌在多组第一U形隔框(22)和多组第二U形隔框(23)之间;
S3、固化组合完成后,通过第一加强桁条(9)、第二加强桁条(10)、第三加强桁条(13)与第四加强桁条(14)对第一U形隔框(22)和第二U形隔框(23)进行定位;
S4、上壁板(1)和下壁板(2)通过连接导向销(7)合模,所述第一U形隔框(22)外侧两端分别与上壁板(1)内壁和下壁板(2)的内壁粘接,所述第二U形隔框(23)外侧的两端分别与上壁板(1)内壁和下壁板(2)的内壁粘接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述上壁板(1)的开口一侧固定连接有多组连接导向销(7),所述下壁板(2)的开口一侧开设有供多组连接导向销(7)滑动插接的连接导向孔(8)。
3.根据权利要求2所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述上壁板(1)的一端一体成型有上机头(5),所述下壁板(2)的一端一体成型有下机头(6),所述上机头(5)的开口侧与下机头(6)的开口侧相契合。
4.根据权利要求3所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述上壁板(1)的另一端一体成型有上发动机壳(3),所述下壁板(2)的另一端一体成型有下发动机壳(4),所述上发动机壳(3)的开口侧与下发动机壳(4)的开口侧向相契合。
5.根据权利要求4所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述第一加强桁条(9)的外侧开设有供多组第一U形隔框(22)嵌入的第一卡槽(18),多组所述第一卡槽(18)呈等间距设置,所述第二加强桁条(10)的外侧开设有供多组第一U形隔框(22)卡接的第二卡槽(19),且多组第二卡槽(19)呈等间距设置。
6.根据权利要求5所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述第三加强桁条(13)的外侧开设有供多组第二U形隔框(23)卡接的第三卡槽(20),所述第四加强桁条(14)的外侧开设有供多组第二U形隔板卡接的第四卡槽(21),多组所述第三卡槽(20)和多组第四卡槽(21)均呈等间距设置。
7.根据权利要求6所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述第一加强桁条(9)与第二加强桁条(10)的长度相同,所述第三加强桁条(13)和第四加强桁条(14)的长度相同,所述第一加强桁条(9)的长度大于第三加强桁条(13)的长度。
8.根据权利要求7所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述第一加强桁条(9)、第二加强桁条(10)、第三加强桁条(13)和第四加强桁条(14)呈矩形阵列设置,所述第一金属隔框(11)设置在第一加强桁条(9)和第三金属隔框之间,所述第二金属隔框(12)设置在第二加强桁条(10)和第四加强桁条(14)之间。
9.根据权利要求8所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述帽形大梁(15)、上帽板(16)和下帽板(17)的整体横截面呈工字形设置,所述第一金属隔框(11)的一侧粘接在上壁板(1)内壁,所述第二金属隔框(12)的一侧粘接在下壁板(2)内壁。
10.根据权利要求9所述的一种无人机复合材料机身共胶接和共固化整体成型方法,其特征在于:所述上壁板(1)和下壁板(2)合模后的内壁横截面与第一U形隔框(22)的横截面相同,所述上壁板(1)的开口侧与下壁板(2)的开口侧粘接。
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