CN212331566U - 一种用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装；该起落架为弓形结构，起落架侧边上表面倒圆交线为分模面，将起落架分为上型腔和下型腔并分别进行复合材料铺覆；其中,上型腔中段成型模用于预成型起落架上型腔中段区域；上型腔左段成型模用于预成型起落架上型腔左段区域；上型腔右段成型模用于预成型起落架上型腔右段区域。下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模组装后用于预成型起落架下型腔区域。定位销、螺栓将各成型模连接组合成一个整体。采用气囊充气后对产品进行内部施加压力，使碳纤维复合材料中间空腔起落架通过烘箱一次共固化成型；取消填充PMI泡沫减轻产品重量，且降低其生产成本。

Description

一种用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装

技术领域

本实用新型涉及无人机起落架成型工装技术，具体地说，涉及一种无人机碳纤维复合材料中间空心结构的弓形起落架整体共固化成型工装。

背景技术

发明专利CN 106240805 B公开了“一种无人直升机碳纤维起落架装置”。该起落架装置通过将起落架材质由碳纤维材料取代轻质铝合金，取得了一种减震效果良好、结构轻便灵活的效果，降低了无人机机身重量；对起落架的材质进行其优化。

参阅图7，在文献“某型号无人机复合材料主起落架的研制”(《玻璃钢/复合材料》2017年第6期)，公开了一种复合材料夹芯结构弓形主起落架的结构，其由两个强度和刚度较大的复合材料薄面板和中间轻质、较厚的PMI泡沫芯材粘接组成，其合理之处在于中间芯体材料对上下面板的分隔增大了夹芯结构的惯性矩。有效地提高其结构的弯曲刚度和扭转刚度，但是结构总体质量却增加很少，因而提高了结构的比强度、比刚度。该文献中对碳纤维弓形起落架进行了深入研究；但若PMI泡沫芯材选择刚度较强，则必然质量较重，影响减重效果，若PMI泡沫芯材选择刚度较小，则在热压罐固化时只能承受较小的罐压，导致复合材料薄面板的致密性较低，局部易产生纤维屈曲，影响产品的最终质量。而且由于泡沫具有一定的弹性，最终成型的产品外形精度较差；同时，该产品利用热压罐成型，生产成本较高。

实用新型内容

为了避免现有技术存在的不足，本实用新型提出一种用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装；对模具结构进行优化设计；采用气囊充气后对产品进行内部加压，使碳纤维复合材料中间空心起落架利用烘箱一次共固化成型。取消了PMI泡沫，既减轻产品重量，提高产品质量，又降低其生产成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:包括上型腔中段成型模、上型腔左段成型模、上型腔右段成型模、下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模、气囊、气嘴、定位销、螺栓、吊环螺栓、旋转手柄和起落架，其特征在于所述起落架为弓形结构，起落架侧边上表面倒圆交线为分模面，将起落架分为上型腔和下型腔分别进行复合材料铺覆；

所述上型腔中段成型模用于铺覆起落架上型腔中段区域，其内型面与起落架上型腔中段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚为8～12mm，其侧面分别有两个螺孔，上面两个螺孔中心连线通过上型腔中段成型模重心，下面两个螺孔中心连线通过工装重心；所述上型腔左段成型模用于铺覆起落架上型腔左段区域，其内型面与起落架上型腔左段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm,其中部有沉孔与起落架左侧圆孔位置相对应，圆孔直径比气嘴伸出部分直径大0.5mm；所述上型腔右段成型模用于铺覆起落架上型腔右段区域，其内型面与起落架上型腔右段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm；

所述上型腔中段成型模、上型腔左段成型模、上型腔右段成型模组装后其内型面与起落架上型腔外型面相同；

所述下型腔中段成型模用于铺覆起落架下型腔中段区域，其内型面与起落架下型腔中段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚为8～12mm；所述下型腔左段成型模用于铺覆起落架下型腔左段区域，其内型面与起落架下型腔左段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚为8～12mm；所述下型腔右段成型模用于铺覆起落架下型腔右段区域，其内型面与起落架下型腔右段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚为8～12mm；

所述下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模组装后其内型面与起落架下型腔外型面相同；所述下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模相互配合面设有2～4°拔模角；起落架内部中空型腔厚度为3～8mm；

所述气囊用于充气施压，气囊采用耐高温薄膜塑料,从内部给起落架进行施压,所述气囊横截面为长方形，周长比起落架相应中间空腔的截面大3％～5％，长度比起落架展开后长5～10mm，在起落架左侧圆孔部位相应处设有通气道，气道与气嘴相连通；所述气嘴为圆柱形耐高温尼龙管,气嘴外端部为快卸接头形状，另一端部有凸台并与气囊密封连接。

所述定位销用于定位上型腔中段成型模、上型腔左段成型模、上型腔右段成型模、下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模的相互位置,上型腔中段成型模、上型腔左段成型模、上型腔右段成型模、下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模通过螺栓连接组合；所述吊环螺栓用于吊装模具；所述旋转手柄用于模具的翻转。

有益效果

本实用新型提出的一种用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装；起落架为弓形结构，起落架侧边上表面倒圆交线为分模面，将起落架分为上型腔和下型腔并分别进行复合材料铺覆；其中,上型腔中段成型模用于预成型起落架上型腔中段区域；上型腔左段成型模用于预成型弓形起落架上型腔左段区域；上型腔右段成型模用于预成型起落架上型腔右段区域。下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模组装后用于预成型起落架下型腔区域。气囊充气后用于给产品施加压力。气嘴与外部充气装置管路连接后可调节充气压力与充气速率。定位销用于准确定位各个成型模的相互位置。螺栓用于将各个成型模连接为一个整体。吊环螺栓用于吊装模具。旋转手柄用于模具的翻转。

本实用新型对模具结构进行优化设计，采用气囊充气后对产品进行内部加压，使碳纤维复合材料中间空心起落架利用烘箱一次共固化成型。取消其PMI泡沫，既减轻产品重量，提高产品质量，又降低其生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型一种用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装作进一步详细说明。

图1为本实用新型复合材料空心弓形起落架固化成型工装轴测图。

图2a为本实用新型复合材料空心弓形起落架示意图。

图2b为本实用新型复合材料空心弓形起落架A-A向剖视图。

图2c为本实用新型复合材料空心弓形起落架B-B向剖视放大图。

图3为本实用新型复合材料空心弓形起落架固化成型工装爆炸图。

图4a为本实用新型中下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模组合后铺贴产品的轴测图。

图4b为本实用新型的成型模组合后铺贴产品后某截面剖视图。

图5为本实用新型的上型腔中段成型模铺覆产品的轴测图。

图6为本实用新型的上型腔左段成型模的轴测图。

图7为现有技术中某无人机复合材料主起落架截面构型图。

图中

1.起落架 1-1.上型腔 1-2.下型腔 2.上型腔中段成型模 3.上型腔左段成型模4.上型腔右段成型模 5.下型腔中段成型模 6.下型腔左段成型模 7.下型腔右段成型模8.气囊 9.气嘴 10.定位销 11.螺栓 12.吊环螺栓 13.旋转手柄

a.PMI泡沫 b.铺层A c.铺层B d.铺层C e.铺层D

具体实施方式

本实施例是一种用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装。

参阅图1～图6，本实施例用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装，以某型产品各项为参数目标进行设计:

表1中间空心弓形起落架主要参数表

本实施例中气囊选用密封性好、耐高温薄膜塑料，气嘴选用耐高温尼龙，其余模具原材料为Q235，定位、紧固件采用国家或航空标准。

本实施例用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装，由上型腔中段成型模2、上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4、下型腔中段成型模5、下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7、气囊8、气嘴9、定位销10、螺栓11、吊环螺栓12、旋转手柄13和起落架1组成；在实施方式中:

(1)分模面的选取；起落架1为弓形结构，以起落架1截面型状及产品脱模需求，起落架1侧边上表面倒圆交线为分模面，将弓形起落架1分为上型腔1-1和下型腔1-2两部分。根据起落架1跨距方向最大轮廓尺寸，将上型腔1-1分为左段区域、中段区域、右段区域；根据模具脱模设计优化结果，将下型腔1-2分为左段区域、中段区域、右段区域；对起落架1的上型腔1-1和下型腔1-2分别进行复合材料铺覆。

(2)上型腔中段成型模2、上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4结构设计；上型腔中段成型模2用于铺覆起落架1上型腔1-1中段区域，其内型面与起落架1上型腔1-1中段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚8～12mm；在其侧面分别设有两个螺孔，上面两个螺孔中心连线通过上型腔中段成型模2重心，下面两个螺孔中心连线通过整套工装重心。上型腔左段成型模3用于铺覆起落架1上型腔1-1左段区域，其内型面与起落架1上型腔1-1左段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm；其中部有沉孔，且与起落架1左侧圆孔位置相对应，圆孔直径比气嘴9伸出部分大0.5mm，沉孔直径小于产品圆孔直径，大于气嘴9伸出部分最大直径5～10mm，长度5～8mm。上型腔右段成型模4用于铺覆起落架1上型腔1-1右段区域，其内型面与起落架1上型腔1-1右段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm。上型腔中段成型模2、上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4组装后，其内型面与起落架1上型腔1-1外型面相同。上型腔中段成型模2、上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4其余轮廓尺寸在均布相互配合的销孔、螺孔后满足成型复合材料密封抽真空需求即可。

(3)下型腔中段成型模5、下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7结构设计；下型腔中段成型模5用于铺覆起落架1下型腔1-2中段区域，其内型面与起落架1下型腔1-2中段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚8～12mm。下型腔左段成型模6用于铺覆起落架1下型腔1-2左段区域，其内型面与起落架1下型腔1-2左段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚8～12mm。下型腔右段成型模7用于铺覆起落架1下型腔1-2右段区域，其内型面与起落架1下型腔1-2右段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm。下型腔中段成型模5、下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7组装后，其内型面与起落架1下型腔1-2外型面相同。为便于脱模，下型腔中段成型模5、下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7相互配合面设有2～4°拔模角。下型腔中段成型模5、下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7壁厚8～12mm，其余轮廓尺寸在均布相互配合的销孔、螺孔后满足成型复合材料密封抽真空需求即可。为减小空气阻力，起落架1厚度较薄，其内部中间空心型腔厚度设在3～8mm。

(4)气囊8结构设计；产品固化温度为120℃，固化压力为0.5MPa，气囊8为一次性使用，材料选用密封性好、耐高温薄膜塑料，横截面为长方形，周长比起落架1相应中间空心的截面大3％～5％，长度比起落架1展开后长5～10mm，在起落架1左侧圆孔位置相应处设计通气道，气道与气嘴9相连通，从内部给起落架1进行施压。

(5)气嘴9结构设计；气嘴9内腔为气道，外部侧端为快卸接头形状，另一侧端部有凸台，方便与气囊8通气道密封连接。气嘴9材料采用耐高温尼龙。

定位销10用于准确定位上型腔中段成型模2、上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4、下型腔中段成型模5、下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7的相互位置。螺栓11用于将上型腔中段成型模2、上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4、下型腔中段成型模5、下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7连接为一个整体。吊环螺栓12用于吊装模具。旋转手柄13用于模具的翻转。根据成型工艺加热、加压参数，取3倍安全系数，除气囊8外对整套工装进行强度校核。

操作方式

a.工装拆解，分别给各个模具、标准件工作型面、配合面刷涂脱模剂。

b.将下型腔中段成型模5、下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7通过定位销10、螺栓11组合成一体。

c.在组合模具上按工艺技术文件要求铺贴产品、抽真空，注意在上表面铺覆翻边，长度为15～20mm。

d.将气嘴9中段圆柱外表面涂覆密封胶并插入气囊8的通气道中，再用FT1172压敏胶带将通气道外表面缠绕加强，将气囊8与气嘴9密封组合后放进组合模具中间空心的型腔内，放置到位后用胶膜作以固定，气嘴9方向向左。

e.将组合模具上表面的铺覆翻边贴合到气囊8上表面。

f.在上型腔中段成型模2上按工艺技术文件要求铺覆产品、抽真空，其仅在跨距方向两侧铺覆翻边，长度为15～20mm。

g.在上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4上分别按工艺技术文件要求铺覆产品、抽真空。

h.在所有模具铺贴好产品，产品仅经过抽真空处理，仍然处于未固化状态，容易产生剥离、分层现象，因此，安装定位必须准确、可靠。通过行车吊起上型腔中段成型模2两侧上部螺孔处安装的旋转手柄13进行翻转，用定位销10进行引导定位，平稳放置到下型腔1-2组合模具上，利用螺栓11进行紧固。

i.将上型腔中段成型模2跨距方向两侧铺覆翻边贴合到气囊8上表面。

j.将气嘴9从上型腔左段成型模3中部沉孔伸出，用AT-200Y密封胶带将沉孔其余部分填充满，用定位销10将上型腔左段成型模3定位，通过螺栓11紧固。

k.通过定位销10将上型腔右段成型模4进行定位，螺栓11紧固。

l.将气嘴9连接充气装置，调节充气压力0.05MPa，保持5min；再调节充气压力0.1MPa，保持5min，使气囊8逐步展开，排除气囊8与起落架1中间空心型腔之间的空气；调节充气压力0.5MPa。

m.固化；在烘箱内按成形工艺文件要求进行固化。

n.脱模；固化完成后，将旋转手柄13安装到上型腔中段成型模2两侧下部螺孔上，通过行车吊起整套工装进行翻转；放置平稳后卸掉工装上所有定位销10、螺栓11，拆除下型腔左段成型模6、下型腔右段成型模7；将吊环螺栓12安装到上型腔中段成型模2、上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4相应位置，通过行车吊起上型腔中段成型模2，再吊起上型腔左段成型模3、上型腔右段成型模4；拆除气嘴9，最后将产品从下型腔中段成型模5上脱模。

o.切割；根据产品上的刻线进行裁边，得到弓形起落架1。

本实施例成型工装，通过气囊充气后对产品进行加压，利用烘箱设备一次共固化成型。通过取消PMI泡沫，减轻其产品重量，提高了产品质量，取消其数控加工零件和热压罐成型工艺技术要求，降低其生产成本。

Claims (2)

1.一种用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装，包括上型腔中段成型模、上型腔左段成型模、上型腔右段成型模、下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模、气囊、气嘴、定位销、螺栓、吊环螺栓、旋转手柄和起落架，其特征在于:所述起落架为弓形结构，起落架侧边上表面倒圆交线为分模面，将起落架分为上型腔和下型腔分别进行复合材料铺覆；

所述上型腔中段成型模用于铺覆起落架上型腔中段区域，其内型面与起落架上型腔中段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚为8～12mm，其侧面分别有两个螺孔，上面两个螺孔中心连线通过上型腔中段成型模重心，下面两个螺孔中心连线通过工装重心；所述上型腔左段成型模用于铺覆起落架上型腔左段区域，其内型面与起落架上型腔左段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm,其中部有沉孔与起落架左侧圆孔位置相对应，圆孔直径比气嘴伸出部分直径大0.5mm；所述上型腔右段成型模用于铺覆起落架上型腔右段区域，其内型面与起落架上型腔右段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm；

所述上型腔中段成型模、上型腔左段成型模、上型腔右段成型模组装后其内型面与起落架上型腔外型面相同；

所述下型腔中段成型模用于铺覆起落架下型腔中段区域，其内型面与起落架下型腔中段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚为8～12mm；所述下型腔左段成型模用于铺覆起落架下型腔左段区域，其内型面与起落架下型腔左段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚为8～12mm；所述下型腔右段成型模用于铺覆起落架下型腔右段区域，其内型面与起落架下型腔右段区域外型相同，型面精度为-0.10～0mm，壁厚为8～12mm；

所述下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模组装后其内型面与起落架下型腔外型面相同；所述下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模相互配合面设有2～4°拔模角；起落架内部中空型腔厚度为3～8mm；

所述气囊用于充气施压，气囊采用耐高温薄膜塑料,从内部给起落架进行施压,所述气囊横截面为长方形，周长比起落架相应中间空腔的截面大3％～5％，长度比起落架展开后长5～10mm，在起落架左侧圆孔部位相应处设有通气道，气道与气嘴相连通；所述气嘴为圆柱形耐高温尼龙管,气嘴外端部为快卸接头形状，另一端部有凸台并与气囊密封连接。

2.根据权利要求1所述的用于无人机复合材料空心弓形起落架固化成型工装，其特征在于:所述定位销用于定位上型腔中段成型模、上型腔左段成型模、上型腔右段成型模、下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模的相互位置，上型腔中段成型模、上型腔左段成型模、上型腔右段成型模、下型腔中段成型模、下型腔左段成型模、下型腔右段成型模通过螺栓连接组合；所述吊环螺栓用于吊装模具；所述旋转手柄用于模具的翻转。

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