[发明专利]一种基于VARTM的小型机翼整体成型模具及成型方法

说明书

本发明提出的一种基于VARTM的小型机翼整体成型模具及成型方法，成型模具由上芯模、下芯模和阳模组成，上芯模呈倒置的凸缘状，下芯模为凹字形，上芯模凸缘型面与下芯模凹形型面相对合，上芯模与下芯模两端分别有定位销孔，芯模体上有对称螺孔，上下芯模扣合并定位销孔、螺孔分别各自对应处于同一轴线上；并通过定位销、定位销孔实现上下芯模的型面定位，通过紧固螺栓实现上下芯模的紧固。阳模呈U字形，阳模为机翼的内型面，并在上芯模与下芯模型面内实现固化成型。成型模具及成型方法采用上芯模、下芯模和阳模辅助成型。通过布设工字梁实现整体强度的提升，提高了机翼的承载效率；减轻了机翼的整体重量，降低了制造成本。

技术领域

本发明属于复合材料液体成型技术领域，具体地说，涉及一种基于真空辅助树脂传递模塑工艺的无人机机翼整体成型模具及成型方法。

背景技术

纤维增强复合材料因其轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳、可设计性好的优良特性已成为飞机结构的基本材料，在机身、机翼、尾翼、副翼、蒙皮各部件主、次承载结构件上均得到了广泛应用。

无人机是复合材料的重要应用领域之一，但高昂的成本已成为制约其发展的重要因素，近年来提出的水中无人机回收方案引起了各方关注。这种回收主要基于无人机的漂浮性和排水能力，即飞机机体结构损伤时，机翼应有良好的排水性，其产生的浮力可避免飞机沉入水底。而传统无人机机翼采用玻璃钢蜂窝夹芯结构蒙皮，具有较大空腔，无法实现漂浮性要求。如若采用玻璃钢蒙皮、全腔填充泡沫夹芯结构，采用整体成型技术，使得机翼具备极佳的水密性和漂浮性。

真空辅助树脂传递模塑工艺(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding,VARTM)是在单面刚性模具上铺放纤维增强材料，用柔性真空袋膜包覆密封，然后抽出密封模腔中的气体使其处于真空状态，利用真空压力驱使树脂流动、渗透和浸润纤维增强体，最后在室温或加热条件下实现固化成型。采用真空辅助使得模具的可设计性更好、模具轻型化，而且有助于树脂对增强体的浸润，使增强体和树脂的结合界面更好，极大提高了产品质量。

专利ZL01240333.4公开一种“复合材料机翼形叶片”，该机翼形叶片成型通过注胶前在泡沫夹层预先打好孔的方法来形成支柱，由多个支柱连接泡沫夹层两面的玻璃钢层，起到了支撑和牵拉作用。但是这种支柱结构能提供的力学性能有限，不能保证构件具有足够的强度和刚度。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于VARTM的小型机翼整体成型模具及成型方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于VARTM的小型机翼整体成型模具，其特征在于包括上芯模、下芯模和阳模，所述上芯模呈倒置的凸缘状，所述下芯模为凹字形，上芯模凸缘型面与下芯模凹形型面相对合，上芯模与下芯模两端分别有定位销孔，两芯模体上有对称的螺孔，上下芯模扣合且定位销孔、螺孔分别各自相对应处于同一轴线上；通过定位销、定位销孔实现上下芯模的型面定位，通过紧固螺栓实现上下芯模的紧固；

所述阳模呈U字形，阳模为机翼的内型面，并在上芯模与下芯模型面内实现固化成型；阳模模体采用泡沫材料。

一种采用所述基于VARTM的小型机翼整体成型模具进行机翼成型的方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.材料准备；使用丙酮清理模具型腔，涂覆脱模剂；同时进行干态纤维布的裁剪和树脂解冻；

步骤2.预成型体制备；按铺层顺序、铺层角度在上芯模的下型面和下芯模的上型面分别铺贴机翼的上、下翼面，每铺贴两层进行抽真空压实；工字梁由两个C型梁组合而成，同时进行泡沫修形、C型梁铺贴、三角区填充步骤；

步骤3.预成型体装配；将上芯模与阳模和下芯模配合安装，通过定位销、定位销孔实现上下芯模的型面定位，通过紧固螺栓实现上下芯模的紧固；