一种无人机复合材料结构整体成型的方法

摘要

本发明属于复合材料结构成型领域，具体涉及一种无人机复合材料结构整体成型的方法；所述方法采用不同膨胀系数的模具材料分别作为无人机模具的阳模和阴模，纤维材料铺放在阳模和阴模之间，加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的形变差异，使形成无人机机体结构的纤维材料在高温和高压下固化成型，最终得到一次固化成型的无人机。所述方法能将无人机机体一次加热成型，无需二次固化，降低了制造及装配成本，同时降低设计者在设计无人机机体结构时的难度。

权利要求

1.一种无人机复合材料结构整体成型的方法，其特征在于，所述方法采用不同膨胀系数的模具材料分别作为无人机模具的阳模和阴模，纤维材料铺放在阳模和阴模之间，加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的形变差异，使形成无人机机体结构的纤维材料在高温和高压下固化成型，最终得到一次固化成型的无人机；

所述阳模为膨胀系数大的第一柔性体和第二柔性体；所述阴模为膨胀系数小的金属材料；

所述方法的具体内容如下：

步骤1：制备第一柔性体和第二柔性体

采用无人机模具或专门制造柔性体的模具分别制造出表面完整无瑕疵的所述第一柔性体和第二柔性体，固化后取出；

步骤2：铺贴纤维材料

将所述纤维材料分别铺贴至所述无人机模具中阴模的右模具、右模具镶块、所述第一柔性体和所述第二柔性体的表面；

步骤3：合模

将无人机模具中阴模的左模具、左模具镶块、第一前模具，第二前模具、第三前模具、上模具与步骤2中表面铺贴了所述纤维材料的所述右模具、右模具镶块、第一柔性体、第二柔性体合拢，再用标准件锁紧，达到要求的锁模力，此时合模完成，得到整体件；

步骤4：整体件加热成型

将所述整体件只需置于烘箱或压机内加热成型；

成型后将所述无人机模具中阴模的内埋块、所述右模具、所述右模具镶块、所述左模具、所述左模具镶块、所述第一前模具、所述第二前模具、所述第三前模具、所述上模具、所述标准件依次拆卸，再将成型的无人机机体取出，这时，所述无人机机体内含所述第一柔性体和第二柔性体；

最后，将所述第一柔性体从所述无人机机体内取出，所述第二柔性体留在所述无人机机体内部以增加无人机机体刚度，最终得到一次固化成型的无人机。

2.根据权利要求1所述的一种无人机复合材料结构整体成型的方法，其特征在于，所述第一柔性体的材料为主链由硅和氧原子交替构成的材料。

3.根据权利要求1所述的一种无人机复合材料结构整体成型的方法，其特征在于，所述第二柔性体的材料为丙烯酸类材料。

4.根据权利要求1所述的一种无人机复合材料结构整体成型的方法，其特征在于，所述第一柔性体的材料为主链由硅和氧原子交替构成的材料；所述第二柔性体的材料为丙烯酸类材料。

5.根据权利要求1所述的一种无人机复合材料结构整体成型的方法，其特征在于，所述纤维材料为碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料。

6.根据权利要求1所述的一种无人机复合材料结构整体成型的方法，其特征在于，所述第一柔性体和所述第二柔性体的材料不同。

7.根据权利要求1所述的一种无人机复合材料结构整体成型的方法，其特征在于，所述第一柔性体的膨胀系数大于所述第二柔性体的膨胀系数。

8.根据权利要求1所述的一种无人机复合材料结构整体成型的方法，其特征在于，步骤

4中所述整体件也可置于热压罐内加热成型。

说明书

一种无人机复合材料结构整体成型的方法

技术领域

[0001] 本发明属于复合材料结构成型领域，具体涉及一种无人机复合材料结构整体成型的方法。

背景技术

[0002] 目前，复合材料成型工艺多为模压、真空袋压等，在制备多特征的无人机机体（机身舱体、多肋梁机翼）时，设计时常采用分开半模两部分进行制造。制作过程为首先固化上、下蒙皮，成型后通过合拢连接或共胶结进行二次固化，并且该工艺方法在增加制作成本的同时还导致机体表面接缝处有台阶，合模处容易开裂。

[0003] 在航空制造领域，国内无人机制造多数采用复合材料固化成型后，结构件连接组装方式。增加制造及装配成本的同时，也增加设计者在设计无人机机体结构时的难度。

发明内容

[0004] 为解决上述问题，本发明提出一种无人机复合材料结构整体成型的方法，所述方法能将无人机机体一次加热成型，无需二次固化，降低了制造及装配成本，同时降低设计者在设计无人机机体结构时的难度。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一种无人机复合材料结构整体成型的方法，所述方法采用不同膨胀系数的模具材料分别作为无人机模具的阳模和阴模，纤维材料铺放在阳模和阴模之间，加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的形变差异，使形成无人机机体结构的纤维材料在高温和高压下固化成型，最终得到一次固化成型的无人机。

[0007] 进一步地，所述阳模为膨胀系数大的第一柔性体和第二柔性体；所述阴模为膨胀系数小的金属材料。

[0008] 进一步地，所述方法的具体内容如下：

[0009] 步骤1：制备第一柔性体和第二柔性体

[0010] 采用无人机模具或专门制造柔性体的模具分别制造出表面完整无瑕疵的所述第一柔性体和第二柔性体，固化后取出；

[0011] 步骤2：铺贴纤维材料

[0012] 将所述纤维材料分别铺贴至所述无人机模具中阴模的右模具、右模具镶块、所述第一柔性体和所述第二柔性体的表面；

[0013] 步骤3：合模

[0014] 将无人机模具中阴模的左模具、左模具镶块、第一前模具，第二前模具、第三前模具、上模具与步骤2中表面铺贴了所述纤维材料的所述右模具、右模具镶块、第一柔性体、第二柔性体合拢，再用标准件锁紧，达到要求的锁模力，此时合模完成，得到整体件；

[0015] 步骤4：整体件加热成型

[0016] 将所述整体件只需置于烘箱或压机内加热成型；

[0017] 成型后将所述无人机模具中阴模的内埋块、所述右模具、所述右模具镶块、所述左模具、所述左模具镶块、所述第一前模具、所述第二前模具、所述第三前模具、所述上模具、所述标准件依次拆卸，再将成型的无人机机体取出，这时，所述无人机机体内含所述第一柔性体和第二柔性体；

[0018] 最后，将所述第一柔性体从所述无人机机体内取出，所述第二柔性体留在所述无人机机体内部以增加无人机机体刚度，最终得到一次固化成型的无人机。

[0019] 进一步地，所述第一柔性体的材料为主链由硅和氧原子交替构成的材料。

[0020] 进一步地，所述第二柔性体的材料为丙烯酸类材料。

[0021] 进一步地，所述纤维材料为碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料。

[0022] 进一步地，所述标准件为本领域技术人员常用的螺钉螺母类零件。

[0023] 进一步地，所述第一柔性体的膨胀系数大于所述第二柔性体的膨胀系数。

[0024] 进一步地，所述第一柔性体和所述第二柔性体的材料不同。

[0025] 进一步地，步骤4中所述整体件也可置于热压罐内加热成型。

[0026] 进一步地，步骤2中铺贴的纤维材料用于制备构成无人机的材料。

[0027] 进一步地，所述无人机模具是一个封闭的空间，他的内壁铺贴上了纤维材料，中间空余的位置填满柔性体，所以柔性体是随模具形状的，但比，模具型腔小了一圈，这一圈用于贴纤维材料。

[0028] 进一步地，步骤4中无人机成型时必需有温度和压力两个条件，而热压罐可以同时提供这两个条件，但是制造成本很高，置于烘箱或压机内的优势就是设备不需要额外提供压力，只提供温度，而压力就来自于柔性体与阴模受热后膨胀系数的压差值，条件简单，容易实现，也更为安全。

[0029] 本发明具有如下有益技术效果：

[0030] （1）本发明的一种无人机复合材料结构整体成型的方法采用不同膨胀系数的模具材料，利用其受热体积膨胀不同产生的挤压力，对制品施工压力。阳模是膨胀系数大的柔性体材料，阴模是膨胀系数小的金属材料，布层铺放在阳模和阴模之间。加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的形变差异，使机体结构在高温和高压下固化。

[0031] （2）本发明的一种无人机复合材料结构整体成型的方法一次加热成型，无需二次固化，降低了制造及装配成本，同时设计者在设计无人机机体结构时，可不用考虑工艺分离面的设定或合模止口的位置和方式，降低了设计者在设计无人机机体结构时的难度。

[0032] （3）本发明的一种无人机复合材料结构整体成型的方法一次加热成型机体表面接缝处不会出现台阶，合模处不会开裂。

附图说明

[0033] 图1为本发明实施例中一种无人机复合材料结构整体成型的方法中柔性体放置位置的横截面侧视示意图。

[0034] 图2为本发明实施例中一种无人机复合材料结构整体成型的方法中整体件展开示意图。

[0035] 图3为本发明实施例中一种无人机复合材料结构整体成型的方法中整体件主视示意图。

[0036] 附图标记说明：1-第一柔性体、2-第二柔性体、3-纤维材料、4-内埋块、5-右模具、6-右模具镶块、7-左模具、8-左模具镶块、9-第一前模具，10-第二前模具、11-第三前模具、
12-上模具、13-标准件。

具体实施方式

[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

[0038] 相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

[0039] 本实施例提出一种无人机复合材料结构整体成型的方法，如图1 图3所示，所述方~法采用不同膨胀系数的模具材料分别作为无人机模具的阳模和阴模，纤维材料3铺放在阳模和阴模之间，加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的形变差异，使形成无人机机体结构的纤维材料3在高温和高压下固化成型，最终得到一次固化成型的无人机。

[0040] 所述阳模为膨胀系数大的第一柔性体1和第二柔性体2；所述阴模为膨胀系数小的金属材料。

[0041] 所述方法的具体内容如下：

[0042] 步骤1：制备第一柔性体1和第二柔性体2

[0043] 采用无人机模具或专门制造柔性体的模具分别制造出表面完整无瑕疵的所述第一柔性体1和第二柔性体2，固化后取出；

[0044] 步骤2：铺贴纤维材料3

[0045] 将所述纤维材料3分别铺贴至所述无人机模具中阴模的右模具5、右模具镶块6、所述第一柔性体1和所述第二柔性体2的表面；

[0046] 步骤3：合模

[0047] 将无人机模具中阴模的左模具7、左模具镶块8、第一前模具9，第二前模具10、第三前模具11、上模具12与步骤2中表面铺贴了所述纤维材料3的所述右模具5、右模具镶块6、第一柔性体1、第二柔性体2合拢，再用标准件13锁紧，达到要求的锁模力，此时合模完成，得到整体件；

[0048] 步骤4：整体件加热成型

[0049] 将所述整体件只需置于烘箱或压机内加热成型；

[0050] 成型后将所述无人机模具中阴模的内埋块4、所述右模具5、所述右模具镶块6、所述左模具7、所述左模具镶块8、所述第一前模具9、所述第二前模具10、所述第三前模具11、所述上模具12、所述标准件13依次拆卸，再将成型的无人机机体取出，这时，所述无人机机体内含所述第一柔性体1和第二柔性体2；

[0051] 最后，将所述第一柔性体1从所述无人机机体内取出，所述第二柔性体2留在所述无人机机体内部以增加无人机机体刚度，最终得到一次固化成型的无人机。

[0052] 所述第一柔性体1的材料为主链由硅和氧原子交替构成的材料。

[0053] 所述第二柔性体2的材料为丙烯酸类材料。

[0054] 所述纤维材料3为碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料。

[0055] 所述标准件13为本领域技术人员常用的螺钉螺母类零件。

[0056] 所述第一柔性体1和所述第二柔性体2的材料不同。

[0057] 步骤4中所述整体件也可置于热压罐内加热成型。

[0058] 步骤2中铺贴的纤维材料3用于制备构成无人机的材料。

[0059] 所述无人机模具是一个封闭的空间，他的内壁铺贴上了纤维材料3，中间空余的位置填满柔性体，所以柔性体是随模具形状的，但比，模具型腔小了一圈，这一圈用于贴纤维材料3。

[0060] 步骤4中无人机成型时必需有温度和压力两个条件，而热压罐可以同时提供这两个条件，但是制造成本很高，置于烘箱或压机内的优势就是设备不需要额外提供压力，只提供温度，而压力就来自于柔性体的受热膨胀特性，条件简单，容易实现，也更为安全。

[0061] 本实施例的一种无人机复合材料结构整体成型的方法采用不同膨胀系数的模具材料，利用其受热体积膨胀不同产生的挤压力，对制品施工压力。阳模是膨胀系数大的柔性体材料，阴模是膨胀系数小的金属材料，布层铺放在阳模和阴模之间。加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的形变差异，使机体结构在高温和高压下固化。此外，无人机复合材料结构整体成型的方法一次加热成型，无需二次固化，降低了制造及装配成本，同时设计者在设计无人机机体结构时，可不用考虑工艺分离面的设定或合模止口的位置和方式，降低了设计者在设计无人机机体结构时的难度。最后，本实施例的无人机复合材料结构整体成型的方法一次加热成型机体表面接缝处不会出现台阶，合模处不会开裂。