CN210453848U - 太阳能无人机机翼主梁整体成型装置 - Google Patents

Abstract

太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，属于无人机部件成型技术领域。芯模组件放置在模具型腔内，下半模上设有与型腔相通的导气槽，上半模装有与导气槽相通的真空气嘴，预铺放端轴和成型模端轴的中心孔内塞有堵塞，脱模端轴、预铺放端轴和成型模端轴上安装有与中心孔相通的端轴气嘴；在复材零件预铺贴中，两个预铺放端轴与上下半模两端连接，硅胶气囊紧密套装在预铺放端轴的圆台体上，在复材零件固化成型中，两个成型模端轴与上下半模连接，硅胶气囊紧密套装在成型模端轴的圆台体上；在复材零件脱模中，上下半模的一端与脱模端轴连接，另一端与成型模端轴连接，硅胶气囊紧密套装在成型模端轴和脱模端轴的圆台体上。该装置用于成型太阳能无人机机翼主梁。

Description

太阳能无人机机翼主梁整体成型装置

技术领域

本实用新型涉及一种无人机机翼主梁整体成型装置，属于无人机部件成型技术领域。

背景技术

太阳能无人机机翼主梁为碳纤维管状结构，其制件特点是长封闭腔整体成型。以往的金属芯模与硅胶气囊的密封形式是利用卡设在硅胶气囊外侧的卡箍与金属芯模柱状面进行锁紧来实现密封，这种方法出现漏气的风险较高，采用此方法是需要操作者进行多次调整及监测来完成密封工作，可操作性较低。而机翼主梁作为机身的主承力件部分，对制件的强度及表面质量要求又都比较高，这样一来对长封闭腔机翼主梁成型工装的制备工作提出了新要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一个太阳能无人机机翼主梁整体成型装置。

实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，包括模具、金属芯模、硅胶气囊、五个端轴、多个真空气嘴、五个端轴气嘴及四个堵塞；所述模具包括上半模和下半模；所述五个端轴包括一个脱模端轴、两个预铺放端轴和两个成型模端轴；所述金属芯模的外侧紧密套装有硅胶气囊并组成芯模组件，所述芯模组件放置在上半模和下半模的型腔内，所述上半模和下半模定位并可拆卸固定连接；

所述下半模的上端面设有多个与所述型腔相通的导气槽，上半模上安装有多个与导气槽相通的真空气嘴，所述脱模端轴、两个预铺放端轴和两个成型模端轴一端均设有圆台体，所述硅胶气囊的两端均为扩口端，脱模端轴、两个预铺放端轴和两个成型模端轴均设有中心孔，两个预铺放端轴和两个成型模端轴的中心孔内均塞有堵塞，脱模端轴、两个预铺放端轴和两个成型模端轴的侧壁上均装有与各自中心孔相通的端轴气嘴；

在复材零件预铺贴工序中，两个预铺放端轴与上半模和下半模的两端可拆卸固定连接，硅胶气囊的两端紧密套装在两个预铺放端轴的圆台体外侧，两个预铺放端轴的圆台体均伸进所述型腔内并与金属芯模两端可拆卸连接，两个预铺放端轴的中心孔与金属芯模内腔相通；

在复材零件固化成型工序中，所述两个成型模端轴与上半模和下半模的两端可拆卸固定连接，硅胶气囊的两端紧密套装在两个成型模端轴的圆台体外侧，两个成型模端轴的圆台体均伸进所述型腔内，且两个成型模端轴的圆台体小直径端面抵靠在金属芯模的两端面上，两个成型模端轴的中心孔与金属芯模内腔相通；

在复材零件脱模工序中，上半模和下半模的一端与脱模端轴可拆卸固定连接，上半模和下半模的另一端与成型模端轴可拆卸固定连接，硅胶气囊的两端紧密套装在成型模端轴和脱模端轴的圆台体外侧，成型模端轴的圆台体小直径端面抵靠在金属芯模的相邻端面上，所述脱模端轴与金属芯模相邻端可拆卸连接，成型模端轴和脱模端轴的中心孔均与金属芯模内腔相通。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：

1、本实用新型在复材零件成型时采用端轴的圆台体锥面密封的形式保证各工况下的密封性能，其基本原理是：上半模和下半模(组成模具)两端的密封形式采用在端轴的一端设置有圆台体的结构，用螺钉与模体锁紧的力将端轴的圆台体平移式压入模体的型腔内，实现密封，其漏气风险非常低，并且可操作性强。

2、在下半模上布置导气槽，在上半模上安装有真空气嘴，通过两者的共同作用，能够排除型腔内的多余气体。这种新的排气方法的实施，有效的解决了复材零件孔隙率过低的问题。

附图说明

图1是本实用新型的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置的主剖视图；

图2是本实用新型的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置的主视图；

图3是图2的A-A截面的剖视放大图；

图4是本实用新型的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置及辅助设备的拆分图；

图5是预铺放端轴的主视图；

图6是脱模端轴的主视图；

图7是图1的B处局部放大图；

图8是图1的C处局部放大图；

图9是图1的E处局部放大图；

图10是图1的F处局部放大图；

图11是图2的G处局部放大图；

图12是图2的H处局部放大图；

图13是图2的J处局部放大图；

图14是图3的K处局部放大图；

图15是图4的L处局部放大图；

图16是图4的M处局部放大图；

图17是图4的N处局部放大图；

图18是图5的P处局部放大图。

上述图中各部件名称及标号如下：

上半模1、下半模2、成型模端轴3、金属芯模4、硅胶气囊5、真空气嘴6、端轴气嘴7、堵塞8、导气槽9、凸台10、通孔11、圆台体12、连接盘13、预铺放端轴14、脱模端轴15、直通接头16、复材零件17、凸柱18、翻转工装19、预铺放连接板20、压板21、绞盘组件22、脱模支撑组件23、芯模存放架24。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1-图18所示，本实施方式披露了一种太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，包括模具、金属芯模4、硅胶气囊5、五个端轴、多个真空气嘴6、五个端轴气嘴7及四个堵塞8；所述模具包括上半模1和下半模2；所述五个端轴包括一个脱模端轴15、两个预铺放端轴14和两个成型模端轴3；所述金属芯模4(金属芯模4侧壁上均布设有数个气孔)的外侧紧密套装有硅胶气囊5并组成芯模组件，所述芯模组件放置在上半模1和下半模2的型腔内，所述上半模1和下半模2(通过销钉)定位并(通过多个螺钉)可拆卸固定连接；

所述下半模2的上端面设有多个与所述型腔相通的导气槽9，上半模1上安装有多个与导气槽9相通的真空气嘴6(上半模1上设有多个与导气槽9相通的通孔一，每个所述真空气嘴6通过直通接头16安装在对应的通孔一内)，所述脱模端轴15、两个预铺放端轴14和两个成型模端轴3一端均设有圆台体12，所述硅胶气囊5的两端均为扩口端，脱模端轴15、两个预铺放端轴14和两个成型模端轴3均设有中心孔，两个预铺放端轴14和两个成型模端轴3的中心孔内均塞有堵塞8，脱模端轴15、两个预铺放端轴14和两个成型模端轴3的侧壁上均装有与各自中心孔相通的端轴气嘴7(每个端轴的侧壁上均设有通孔二，每个端轴气嘴7安装在对应端轴的通孔二内)；

在复材零件17预铺贴工序中，两个预铺放端轴14与上半模1和下半模2的两端(分别通过多个螺钉)可拆卸固定连接，硅胶气囊5的两端紧密套装在两个预铺放端轴14的圆台体12外侧，两个预铺放端轴14的圆台体12均伸进所述型腔内并与金属芯模4两端可拆卸连接(每个预铺放端轴14的中心孔位于圆台体12的一侧为螺纹孔，每个预铺放端轴14的圆台体12的小直径端与金属芯模4相对应的端部螺纹连接)，两个预铺放端轴14的中心孔与金属芯模4内腔相通；

在复材零件17固化成型工序中，所述两个成型模端轴3与上半模1和下半模2的两端(分别通过多个螺钉)可拆卸固定连接，硅胶气囊5的两端紧密套装在两个成型模端轴3的圆台体12外侧，两个成型模端轴3的圆台体12均伸进所述型腔内，且两个成型模端轴3的圆台体12小直径端面抵靠在金属芯模4的两端面上，两个成型模端轴3的中心孔与金属芯模4内腔相通；

在复材零件17脱模工序中，上半模1和下半模2的一端与脱模端轴15(通过多个螺钉)可拆卸固定连接，上半模1和下半模2的另一端与成型模端轴3(通过多个螺钉)可拆卸固定连接，硅胶气囊5的两端紧密套装在成型模端轴3和脱模端轴15的圆台体12外侧，成型模端轴3的圆台体12小直径端面抵靠在金属芯模4的相邻端面上，所述脱模端轴15(通过螺钉)与金属芯模4相邻端可拆卸连接，成型模端轴3和脱模端轴15的中心孔均与金属芯模4内腔相通。

进一步的是，如图1、图8所示，所述金属芯模4的两端中部均设有凸台10，两个所述凸台10的中部均设有与金属芯模4内腔相通的通孔11，金属芯模4的两个凸台10均设置在相对应的成型模端轴3的中心孔内，每个成型模端轴3的中心孔通过金属芯模4的凸台10上的通孔11与金属芯模4的内腔相通。

进一步的是，如图3、图4、图16所示，所述多个导气槽9由相互连通的多个纵向导气槽和多个横向导向槽组成。

进一步的是，如图1、图5及图6所示，每个所述端轴位于圆台体12的大直径端处均设有连接盘13，所述连接盘13通过多个螺钉与上半模1和下半模2的相应端可拆卸固定连接。

进一步的是，如图1、图5、图7及图18所示，所述两个预铺放端轴14和两个成型模端轴3的中心孔塞有的堵塞8位于远离圆台体12的一侧，便于堵塞8的塞堵及取出。

进一步的是，如图1、图5及图6所示，每个所述端轴上的圆台体12的锥角均用α表示，α＝27°，所述硅胶气囊5的两扩口端内圆面的锥角均用β表示，β＝24°。硅胶气囊5的锥角小于圆台体12的锥角3°，使得硅胶气囊5的两端口紧密套装在金属芯模4的圆台体12上。

进一步的是，如图6所示，所述脱模端轴15远离圆台体12的一端中部设有与端盖连接的凸柱18。端盖套装在凸柱18上，便于连接和固定。

本实用新型用于成型太阳能无人机机翼主梁，成型过程包括三个步骤，如图1-图18所示，具体步骤如下：

1)复材零件17预铺贴工序：

第一步，对金属芯模4及硅胶气囊5进行清理；第二步，在硅胶气囊5内表面涂抹滑石粉；第三步，两个预铺放端轴14与金属芯模4连接后吊至翻转工装19；第四步，利用翻转工装19将金属芯模4调整倾斜状态后，将翻转工装19带减速机一端移开；第五步，拆除一端预铺放端轴14，组装硅胶气囊5；第六步，安装第五步拆除的预铺放端轴14，将翻转工装19带减速机一端移回与预铺放端轴14进行连接；第七步，组装两端预铺放连接板20，使其分别与两预铺放端轴14锁紧，从而实现硅胶气囊5与金属芯模4间的密封；第八步，利用生料带组装预铺放端轴14上的堵塞8和端轴气嘴7，其中一个预铺放端轴14用油水分离器控制气源，对芯模组件进行通气，另一个预铺放端轴14用油水分离器进行监测气压的大小，测试此时芯模组件的气密性；第九步，利用翻转工装19进行旋转，完成复材零件17的铺贴。

2)复材零件17固化成型工序：第一步，对上半模1和下半模2进行清理；第二步，将铺贴完成的芯模组件转移至下半模2内；第三步，拆除两个预铺放端轴14；第四步，在下半模2上表面边缘铺放耐高温密封胶条；第五步，翻转上半模1，按防反位置线利用倒滑板及定位销使上半模1与下半模2进行组合；第六步，利用螺钉将上下半模连接成为一体；第七步，组装两个成型模端轴3，两个成型模端轴3靠多个螺钉与上下半模两个端面锁紧，保证成型模端轴3直线式运动，达到与上下半模配合，实现固化时芯模组件的密封；第八步，利用生料带组装成型模端轴3上的端轴气嘴7和堵塞8；第九步，其中一个成型模端轴3用油水分离器控制气源，对芯模组件内部进行通气，另一个成型模端轴3用油水分离器进行监测气压的大小，测试此时芯模组件的气密性；第十步，组合模具两端压板21，压实密封胶条；第十一步，在模具两端，成型模端轴3和压板预留区打真空袋，实现端面密封；第十二步，通过上半模1预留真空气嘴6位置，对合模后的型腔内进行抽真空，在两端打袋区放置真空表，测试合模后模具的密封性；第十三步，拆除成型模端轴3上的端轴气嘴7及堵塞8，利用安装端轴气嘴7的孔(通孔二)及安装堵塞8的孔(中心孔)向硅胶气囊5内充气；第十四步，进热压罐，连接上半模1的真空气嘴6，利用下半模2上的导气槽9，排除型腔内多余气体，完成复材零件17固化成型。

3)复材零件17脱模工序：第一步，将出罐后的模具与绞盘组件22的相对位置放置好；第二步，用膨胀螺栓将模具固定；第三步，将模具一端的成型模端轴3换成脱模端轴15，将脱模端轴15用螺钉与金属芯模4进行连接；第四步，用生料带将端盖与脱模端轴15连接，保证此端的密封性能；第五步，利用生料带组装成型模端轴3上的端轴气嘴7和堵塞8；第六步，利用生料带组装脱模端轴15上的端轴气嘴7；第七步，成型模端轴3或脱模端轴15用油水分离器控制气源，对硅胶气囊5内部进行通气，脱模端轴15或成型模端轴3用油水分离器进行监测气压的大小，测试此时芯模组件的气密性；第八步，将脱模端轴15与上下半模连接的螺钉拆除；第九步，通过成型模端轴3上端轴气嘴7，向芯模组件内通正压，使压力作用到脱模端轴15上，从而带动金属芯模4脱出；第十步，将绞盘组件22与脱模端轴15进行连接，利用绞盘组件22将整根金属芯模4脱出，当金属芯模4脱出一定距离时，需要脱模支撑组件23和芯模存放架24配合使用，完成金属芯模4脱出工作；第十二步，将硅胶气囊5脱出；第十三步，将复材零件17从下半模2中取出，完成脱模。

所述翻转工装19、预铺放连接板20、倒滑板、压板21、绞盘组件22、端盖、脱模支撑组件23及芯模存放架24均为现有部件，所述油水分离器及真空表为外购件，由现有部件和外购件构成辅助设备。

本实用新型采用锥面密封的结构：首先将金属芯模4、硅胶气囊5与上下半模进行组合；然后将端轴导入硅胶气囊5的扩口处，用螺钉将端轴与上下半模进行连接，此时端轴是以平移的方式压入硅胶气囊5内。由于端轴锥面设计出大于硅胶气囊5锥面3°的角度，在端轴压入硅胶气囊5内的过程中，会逐渐将硅胶气囊5的锥面进行压缩，当螺钉紧固到位时，会使硅胶气囊5锥面与上下半模及端轴间进行充分接触，从而保证了金属芯模4与硅胶气囊5间的密封性能。

导气槽9和真空气嘴6布置的形式：在上半模1上布置八个真空气嘴6，位置需要通过下半模2的导气槽9，真空气嘴6通过直通接头16与上半模1进行连接。

在进行固化时所有真空气嘴6与热压罐的抽气口进行连接，通过下半模2布置的导气槽9将模具型腔内的多余气体抽出，进而提高产品的孔隙率。

Claims (7)

1.一种太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，包括模具、金属芯模(4)、硅胶气囊(5)、五个端轴、多个真空气嘴(6)、五个端轴气嘴(7)及四个堵塞(8)；所述模具包括上半模(1)和下半模(2)；所述五个端轴包括一个脱模端轴(15)、两个预铺放端轴(14)和两个成型模端轴(3)；所述金属芯模(4)的外侧紧密套装有硅胶气囊(5)并组成芯模组件，所述芯模组件放置在上半模(1)和下半模(2)的型腔内，所述上半模(1)和下半模(2)定位并可拆卸固定连接；其特征在于：

所述下半模(2)的上端面设有多个与所述型腔相通的导气槽(9)，上半模(1)上安装有多个与导气槽(9)相通的真空气嘴(6)，所述脱模端轴(15)、两个预铺放端轴(14)和两个成型模端轴(3)一端均设有圆台体(12)，所述硅胶气囊(5)的两端均为扩口端，脱模端轴(15)、两个预铺放端轴(14)和两个成型模端轴(3)均设有中心孔，两个预铺放端轴(14)和两个成型模端轴(3)的中心孔内均塞有堵塞(8)，脱模端轴(15)、两个预铺放端轴(14)和两个成型模端轴(3)的侧壁上均装有与各自中心孔相通的端轴气嘴(7)；

在复材零件(17)预铺贴工序中，两个预铺放端轴(14)与上半模(1)和下半模(2)的两端可拆卸固定连接，硅胶气囊(5)的两端紧密套装在两个预铺放端轴(14)的圆台体(12)外侧，两个预铺放端轴(14)的圆台体(12)均伸进所述型腔内并与金属芯模(4)两端可拆卸连接，两个预铺放端轴(14)的中心孔与金属芯模(4)内腔相通；

在复材零件(17)固化成型工序中，所述两个成型模端轴(3)与上半模(1)和下半模(2)的两端可拆卸固定连接，硅胶气囊(5)的两端紧密套装在两个成型模端轴(3)的圆台体(12)外侧，两个成型模端轴(3)的圆台体(12)均伸进所述型腔内，且两个成型模端轴(3)的圆台体(12)小直径端面抵靠在金属芯模(4)的两端面上，两个成型模端轴(3)的中心孔与金属芯模(4)内腔相通；

在复材零件(17)脱模工序中，上半模(1)和下半模(2)的一端与脱模端轴(15)可拆卸固定连接，上半模(1)和下半模(2)的另一端与成型模端轴(3)可拆卸固定连接，硅胶气囊(5)的两端紧密套装在成型模端轴(3)和脱模端轴(15)的圆台体(12)外侧，成型模端轴(3)的圆台体(12)小直径端面抵靠在金属芯模(4)的相邻端面上，所述脱模端轴(15)与金属芯模(4)相邻端可拆卸连接，成型模端轴(3)和脱模端轴(15)的中心孔均与金属芯模(4)内腔相通。

2.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，其特征在于：所述金属芯模(4)的两端中部均设有凸台(10)，两个所述凸台(10)的中部均设有与金属芯模(4)内腔相通的通孔(11)，金属芯模(4)的两个凸台(10)均设置在相对应的成型模端轴(3)的中心孔内，每个成型模端轴(3)的中心孔通过金属芯模(4)的凸台(10)上的通孔(11)与金属芯模(4)的内腔相通。

3.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，其特征在于：所述多个导气槽(9)由相互连通的多个纵向导气槽和多个横向导向槽组成。

4.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，其特征在于：每个所述端轴位于圆台体(12)的大直径端处均设有连接盘(13)，所述连接盘(13)通过多个螺钉与上半模(1)和下半模(2)的相应端可拆卸固定连接。

5.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，其特征在于：所述两个预铺放端轴(14)和两个成型模端轴(3)的中心孔塞有的堵塞(8)位于远离圆台体(12)的一侧。

6.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，其特征在于：每个所述端轴上的圆台体(12)的锥角均用α表示，α＝27°，所述硅胶气囊(5)的两扩口端内圆面的锥角均用β表示，β＝24°。

7.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼主梁整体成型装置，其特征在于：所述脱模端轴(15)远离圆台体(12)的一端中部设有与端盖连接的凸柱(18)。

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