一种无人机3D增材基体复材蒙皮制造工艺

摘要

一种无人机3D增材基体复材蒙皮制造工艺，包括以下步骤；步骤一；搭建机体型架；包括设置型架基座，型架基座平整的在地面设置，所述型架基座上表面设置有型架卡槽，型架卡槽上设置有机身结构，型架卡槽和机身结构相切，所述型架卡槽通过设置在型架基座上表面的底座支撑体进行控制水平方向的精度；步骤二；机体型架组装和固定；将无人机身机身隔框按照对应的顺序安防到无人机机体型架上，并将机身主梁安放到无人机身机身隔框部件，通过焊接、铆接、打胶等手段使得无人机身机身隔框部件与机身主梁结合为一个整体；步骤三；在步骤二得到的整体外侧铺设3D增材蒙皮的基体，在基体上铺设复合材料。本发明实现大曲率结构件的快速设计和快速制造。

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机3D增材基体复材蒙皮制造工艺。

背景技术

现有的无人机大曲率结构间制造主要以模具和钣金加工制造工艺为主。这些制造技术具有技术成熟，适用性强等优点。然而，对于机身、机翼等曲率较大的部件而言，模具和钣金加工制造技术也存在生产成本大、制造周期长等缺点。而且，钣金制造工艺对于大曲率部件保证制造精度和结构强度存在困难。

近年来，3D增材制造技术的发展为解决大曲率结构间的制造问题带来了新的途径。依靠塑脂聚合物材料为原材料的3D增材制造技术具有建模方便、适应性强、抗氧化、抗腐蚀、制造周期短等优点。但是也存在制造的部件结构强度不足等缺点。

为了发挥塑脂聚合物材料3D增材制造技术在无人机制造方面的优势，克服其不足，本发明提出了一种3D增材制造为基体的建议复合材料制造工艺方案。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种无人机3D增材基体复材蒙皮制造工艺，本发明的目的在于在保留塑脂聚合物材料3D增材制造技术优势的同时，克服其制造获得零件结构强度不足的缺点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无人机3D增材基体复材蒙皮制造工艺，包括以下步骤；

步骤一；搭建机体型架；

包括设置型架基座1，型架基座1平整的在地面设置，所述型架基座1上表面设置有型架卡槽2，型架卡槽2上设置有机身结构3，型架卡槽2和机身结构3相切，所述型架卡槽2通过设置在型架基座1上表面的底座支撑体4进行控制水平方向的精度；

步骤二；机体型架组装和固定；

将无人机身机身隔框8按照机体型架限定的对应的顺序安防到无人机机体型架上，并将机身主梁9安放到无人机身机身隔框8部件，通过无人机机体型架的定位，保证无人机身机身隔框8部件的制造精度，然后，通过焊接、铆接、打胶等手段使得无人机身机身隔框8部件与机身主梁9结合为一个整体；

步骤三；以3D增材蒙皮为基体，以树脂为粘合剂铺设玻纤布或者碳布；

在步骤二得到的整体外侧铺设3D增材蒙皮的基体，在基体上铺设复合材料。

所述步骤三中的复合材料的制备包括；

1；首先配制环氧树脂，按照重量3∶10的比例对A型和B型树脂进行混合，并不停搅拌20分钟左右，直到混合物发白为止；

2；将混合好的环氧树脂涂抹于基体表面，并将玻纤布紧密贴合在机身上，同时，在玻纤布的上面再一次涂抹环氧树脂，使其和机身更加紧密的贴合，并尽可能的消除机身上锁产生的气泡；

3；将未固化的涂抹环氧树脂的机身构件放入真空袋，抽气消除表面气泡；

4；放在阴凉、通风、无阳光直射处凉24小时；

5；重复步骤2～4，直到机体结构强度满足要求。

6；涂抹腻子，消除表面缺陷；

7；24小时后喷涂底漆；

8；多次喷涂表面漆，直到表面质量满足要求。

所述型架卡槽2为纵向与卡槽底座固定定位，上面弧面与机身隔框互补的支撑结构。

所述定位型架卡槽7为保持型架卡槽2和机身隔框稳定的槽型固定件。

所述底座支撑体4用来保证机身制造过程中水平方向的精度，该部件在制造时要保持水平，而且制造过程中不能移动。

所述底座支撑体4上有按照机身结构设计的固定安装槽口；当固定凹槽6按照顺序在安装槽口固定安装后，可以满足无人机机身结构纵向定位的制造精度需求。该固定凹槽6上固定用于无人机机身制造保持纵向制造精度的定位型架卡槽7，该定位型架卡槽7的轮廓形状与无人机机身隔框8部件形状相切，使得机身机身隔框部件8在型架卡槽7上贴合放置并固定。

所述述型架基座1和底座支撑体4刚性固定；型架基座1和型架卡槽2之间刚性连接；型架卡槽2和机身结构3之间通过固定凹槽6安放。

所述身机身隔框8和机身主梁9刚性固定。

本发明的有益效果：

通过机体型架、3D增材制造技术解决了大曲率结构件的高制造难题，实现大曲率结构件的快速设计和快速制造；

通过在3D增材打印结构件上铺设符合材料的方式，克服了3D增材打印结构件脆弱的不足，使得应用该制造工艺得到的机身满足精度和强度的需求；

改造工艺具有较好的经济性，相较于无人机模具加工、钣金加工制造工艺，可以节省成本70％以上。

附图说明

图1为机体型架搭建结构示意图。

图2为机身结构3侧视图。

图3为机身结构3俯视图。

图4为机体型架结构示意图。

图5为机架结构示意图。

图6为整体机架结构示意图。

图7为机身隔框示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-图6所示：一种无人机3D增材基体复材蒙皮制造工艺，包括以下步骤；

1、搭建机体型架(要点：型架基座1平整，型架卡槽2和机身结构3相切)；

无人机机体型架包括底座支撑体4和固定在底座5上用来给无人机机身结构3定位的型架卡槽2。

其中，底座支撑体4用来保证机身制造过程中水平方向的精度。因此，该部件在制造时要保持水平，而且制造过程中不能移动。

底座支撑体4上有符合无人机机身结构纵向制造精度的固定凹槽6，该固定凹槽6上固定用于无人机机身制造保持纵向制造精度的定位型架卡槽7。该定位型架卡槽7的轮廓形状与无人机机身隔框8部件形状相切，可以使得机身机身隔框部件8在型架卡槽7上贴合放置并固定。

应用该机体型架，保证了无人机机体在制造过程中的制造精度。

所述型架基座1和底座支撑体4刚性固定；型架基座1和型架卡槽2之间刚性连接；型架卡槽2和机身结构3之间通过固定凹槽6安放。

2、机体型架组装和固定；

将无人机身机身隔框8部件按照对应的顺序安防到无人机机体型架上，并将机身主梁9安放到无人机身机身隔框8部件。通过无人机机体型架的定位，保证无人机身机身隔框8部件的制造精度。然后，通过焊接、铆接、打胶等手段使得无人机身机身隔框8部件与机身主梁9结合为一个整体。

所述身机身隔框8和机身主梁9刚性固定。

3、3D增材蒙皮结构件和机体组装；

无人机机体3D增材打印结构件可根据结构强度、维修方便等需求，分为若干部分进行制造。这些分块制造得到的机身部件内部具有和机身隔框部件8相结合的夹槽10，方便3D增材打印结构件与机身隔框部件8的固定安装。具体安装方式可采用铆接、粘接等方式。通过机身隔框8部件的连接作用，使得分块制造的3D增材打印结构件组成完整的机身。

所述3D增材蒙皮结构件和机体采用具有韧性的环氧树脂半刚性固定。

4、以3D增材蒙皮为基体，以树脂为粘合剂铺设玻纤布或者碳布；

通过前两步制造获得机身能够保证制造精度的需要求，然而却存在结构强度不足的问题。为了解决该问题，本发明采用以3D增材打印结构件作为基体，在其上铺设符合蒙皮的方式提高机身的结构强度。

复合材料制造主要包括粘合剂和纤维层(玻纤布、碳布等)，下面以环氧树脂为粘合剂和玻纤布为纤维层为例进行说明具体的制造流程。

首先配制环氧树脂按照重量3∶10的比例对A型和B型树脂进行混合，并不停搅拌20分钟左右，直到混合物发白为止。

第二步，将混合好的环氧树脂涂抹于机身表面，并将玻纤布紧密贴合在机身上。同时，在玻纤布的上面再一次涂抹环氧树脂，使其和机身更加紧密的贴合，并尽可能的消除机身上锁产生的气泡。

5、放入真空袋抽气消除表面气泡；

6、放在阴凉、通风、无阳光直射处凉24小时；

7、重复步骤4～6，直到机体结构强度满足要求。

8、涂抹腻子，消除表面缺陷；

9、24小时后喷涂底漆；

10、多次喷涂表面漆，直到表面质量满足要求。

如图7所示：机身隔框一共出现了七个部分，从机头方向从前向后的顺序，其中，隔框上的孔洞为无人机机身纵梁的限位孔，两道横梁分别沿着隔框5和6布置。同时，隔框5和6伸展向机身，启到连接、维持机身3D增材打印蒙皮的作用。隔框中部的开孔为无人机的机身中央设备舱。隔框7为机身后端隔框，其上的限位孔用来固定发动机底座，固定发动机的作用。