[发明专利]一种复合材料机身一体化成型装配模具及制造方法

说明书

本发明提出一种复合材料机身一体化成型装配模具及制造方法，属于飞行器制造领域。该模具包括用于制造左机身和右机身的两件模具，每件模具包括支架和由该支架支撑的蒙皮成型装配模具和框肋定位卡板，该框肋定位卡板包括机身主体框肋定位卡板和垂尾框肋定位卡板。该制造方法利用左右机身的蒙皮成型装配模具成型左右机身蒙皮；预制左框肋角片，再制作右框肋角片，然后用外型面框肋定位卡板装配左右机身；从装配好的机身上切下垂尾和尾椎，垂尾通过铰链与机身连接，尾椎通过角片与机身连接。本发明可以在一套工装上完成机身主体、垂尾、尾椎的成型、装配，从而降低了制造成本。

技术领域

本发明属于飞行器制造领域，涉及低成本大尺寸复合材料机身制造，特别是一种一体化成型装配模具及采用该模具制造夹芯结构复合材料机身的方法。

背景技术

复材零部件以其高强高模、耐高温耐疲劳等性能在航空航天领域大量应用，从军用飞机到民用飞机都已经成功地采用大量复合材料结构。

目前，复合材料机身的制造方法一般是采用多舱段分别成型，然后再组装的方式。这种方式的装配过程多采用胶接和铆接，工序繁杂，制造时间长，需要耗费巨大的工作量，直接造成了很高的生产成本。

无人机需要实现低成本的制造，以降低制造成本，为了实现低成本大尺寸的全复合材料机身产品，需要设计一种一体化的成型及装配模具，实现所有部件的固化和装配工艺一体化。

发明内容

为了实现低成本大尺寸全复合材料机身制造，本发明提出一种复合材料机身一体化成型装配模具及基于该模具的一种复合材料机身一体化制造方法，可以在一套工装上完成机身主体、垂尾、尾椎的成型、装配，从而降低了制造成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合材料机身一体化成型装配模具，该机身包括机身主体、垂尾和尾椎，该模具包括用于制造左机身和右机身的两件模具，每件模具包括支架和由该支架支撑的蒙皮成型装配模具和框肋定位卡板，该蒙皮成型装配模具用于成型机身蒙皮，该框肋定位卡板包括机身主体框肋定位卡板和垂尾框肋定位卡板，该机身主体框肋定位卡板包括内型面机身主体定位卡板和外型面机身主体定位卡板，该垂尾框肋定位卡板包括内型面垂尾定位卡板和外型面垂尾定位卡板，该内型面机身主体定位卡板用于对机身主体框肋施压并使之完全接触于机身蒙皮的机身主体部分的内壁上，该内型面垂尾定位卡板用于对垂尾框肋施压并使之完全接触于蒙皮的垂尾部位的内壁上，该外型面机身主体定位卡板和外型面垂尾定位卡板用于对成型的左右机身进行装配。

进一步地，机身主体框肋定位卡板和垂尾框肋定位卡板的数量为若干个，根据机身制造的需求设置。

进一步地，模具材料根据机身的复合材料树脂固化体系选择，对于常温固化树脂体系，模具材料选择玻璃钢、木质或塑料，对于中高温固化树脂体系，模具材料选择碳纤维复合材料。

一种复合材料机身一体化制造方法，基于上述模具，包括以下步骤：

1)利用左右机身的蒙皮成型装配模具成型左右机身蒙皮；

2)预先成型框肋，该框肋包括机身主体框肋和垂尾框肋；

3)在左机身蒙皮成型装配模具上固定左机身蒙皮，在左机身蒙皮上框肋连接处先铺一层单面带胶脱模布，通过内型面框肋定位卡板将框肋完全接触于左机身蒙皮，预制左框肋角片，然后从左机身蒙皮上脱离；

4)在右机身蒙皮成型装配模具上固定右机身蒙皮，通过内型面框肋定位卡板将框肋完全接触于右机身蒙皮，制作右框肋角片，将右机身蒙皮和框肋连接；

5)在预制的左框肋角片上涂胶，然后盖上左机身蒙皮，用外型面框肋定位卡板装配左右机身；

6)从装配好的机身上切下垂尾和尾椎，垂尾通过铰链与机身连接，尾椎通过角片与机身连接。