[发明专利]一种复合材料机翼固化成型的方法

摘要

本发明公开了一种复合材料机翼固化成型的方法，属于无人机设计制造技术；其特征在于：向模具填实复合材料，压实空隙，真空抽取复合材料中空气，在烘箱中固化成型并进行后处理。本发明提出了一种复合材料机翼固化成型的方法，采用复合材料，减轻了机翼重量；模具曲面成型，提高了机翼的升阻比；殷钢热传导好，提高了复合材料机翼热历程的成型效率；采用抽真空方式，降低了复合材料机翼结构的空隙率，采用高温成型处理方式，提高了复合材料机翼强度。

主权项

1.一种复合材料机翼固化成型的方法，其特征在于：向模具填实复合材料，压实空隙，真空抽取复合材料中空气，在烘箱中固化成型并进行后处理，具体步骤如下：1.1、机翼制作的装置：由机翼下模具(1)、机翼上模具(2)、第一压紧器组合件(3)、第一定位凸台(4)、第二定位凸台(5)、第二压紧器组合件(6)、出气阀(7)、成型分离层(8)、第一限位槽(14)、第二限位槽(15)、真空管(16)、真空泵(17)、烘箱(18)组成。其中机翼下模具(1)采用中间一段表面经过精密加工的成流线型下曲面殷钢制作的下模具底座，在成流线型下曲面左右两侧水平面上各有一个垂直方向的圆形通孔，分别称为左下圆形通孔和右下圆形通孔，在左下圆形通孔和下曲面之间有一个第一限位槽(14)，在右下圆形通孔和下曲面之间有一个第二限位槽(15)，在下曲面的底部开有一个圆孔，出气阀(7)通过焊接方式安装在圆孔内；机翼上模具(2)采用中间一段表面经过精密加工的成流线型上曲面殷钢制作的上模具卡板，在成流线型上曲面左右两侧水平面上各有一个垂直方向的圆形通孔，分别称为左上圆形通孔和右上圆形通孔，在左上圆形通孔和上曲面之间有第一定位凸台(4)，在右上圆形通孔和下曲面之间有第二定位凸台(5)；第一压紧器组合件(3)包括第一螺栓和第一螺帽；第二压紧器组合件(6)包括第二螺栓和第二螺帽；成型分离层(8)是脱模液分离层，辅助固化成型的机翼与模具脱离；真空管(16)是航空软管，插接方式连接出气阀(7)与真空泵(17)；真空泵(17)用于抽取模具内复合材料中的空气，降低复合材料结构的空隙率；烘箱(18)用于机翼固化成型和后处理过程需要达到合适的成型温度；1.2、机翼的材料：由第一碳纤维层(9)、碳纤维加强层(10)、泡沫夹层(11)、第二碳纤维层(12)、玻璃纤维层(13)以及固化成型的糊状胶组成；其材料分别为第一碳纤维层(9)材料是3K碳布，碳纤维加强层(10)材料是3K碳布，泡沫夹层(11)材料是PMI泡沫芯材，第二碳纤维层(12)材料是3K碳布，玻璃纤维层(13)材料是玻璃纤维布，固化成型的糊状胶材料为环氧树脂和固化剂，其中环氧树脂和固化剂质量比为100∶34；1.3、装置连接和材料装填：将出气阀(7)通过真空管(16)与真空泵(17)连通；将脱模液分别涂在机翼下模具(1)和机翼上模具(2)曲面上，形成成型分离层(8)；将环氧树脂和固化剂按照质量比为100∶34配好，搅拌成糊状胶，分别涂在第一碳纤维层(9)、碳纤维加强层(10)、泡沫夹层(11)、第二碳纤维层(12)、玻璃纤维层(13)每个层面上并进行叠加放入机翼下模具(1)曲面上，填入的机翼材料是模具合模形成的封闭体积的101％～102％；机翼下模具(1)和机翼上模具(2)合模时，第一定位凸台(4)与第一限位槽(14)形成间隙配合，第二定位凸台(5)与第二限位槽(15)形成间隙配合，机翼上模具(2)左上圆形通孔与机翼下模具(1)左下圆形通孔、机翼上模具(2)右上圆形通孔与机翼下模具(1)右下圆形通孔分别处于上下对应位置，第一压紧器组合件(3)通过第一螺栓穿过左侧上下圆孔，顺时针旋转第一螺帽，压紧上下模具左侧，第二压紧器组合件(6)通过第二螺栓穿过右侧上下圆孔，顺时针旋转第二螺帽，压紧上下模具左侧，压紧后的机翼下模具(1)和机翼上模具(2)形成一体，机翼上模具(2)成流线型上曲面与机翼下模具(1)成流线型下曲面形成一个封闭完整的机翼形体；第一压紧器组合件(3)和第二压紧器组合件(6)通过螺栓施压，施压过程中机翼的材料压实空隙，空隙中空气从出气阀(7)通过真空泵(17)排出；将整个装置放入烘箱(18)内；1.4、机翼的固化成型：开启真空泵(17)，抽真空到绝对压力不大于5kPa后关闭真空系统，开启烘箱(18)，在30min内加热升温到70℃～80℃，并维持温度在此区间内保温8h～10h；1.5、机翼的高温后处理：将固化成型形成一定形状的无人机机翼从模具中取出，撤离其它制作装置，只将固化成型的无人机机翼放入烘箱(18)在30min内内升温到180℃～200℃，并维持温度在此区间内保温16h～20h即可。