一种复材金属一体化拉杆及其成型方法与流程

本发明涉及一种复材金属一体化拉杆及其成型方法，属于无人机领域。

背景技术：

随着复合材料的发展，无人机中复合材料的应用比例越来越高，逐渐成为无人机结构的主承力材料。而金属材料具有良好的机械加工性能，适用于结构连接部位。因此，将复合材料应用于承力部位、金属材料应用于连接部位，成为无人机结构设计的主要方向。

在结构设计中，复合材料不可避免要与金属零部件相连接，而连接部位会成为整体结构的薄弱环节。现有技术中对于复材与金属连接多采用胶接、机械连接和混合连接的方式。

但以上连接方式均存在如下缺陷：

(1)、胶接质量较难控制，存在一定的老化问题；

(2)、机械连接开孔引起应力集中，连接效率低，重量大；

(3)、混合连接中胶接和机械连接两者变形不同，承载形式不一致。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种复材金属一体化拉杆及其成型方法，解决了复材与金属连接的问题，制造一种可作为主要承力结构件的结构简单、重量轻，且结构强度高，具有较好的疲劳抗性的复材金属拉杆。

本发明的技术解决方案是：一种复材金属一体化拉杆，其特征在于包括金属部件和复合材料部件，所述金属部件一端为连接功能区，另一端为防滑脱预埋区；防滑脱预埋区外表面呈波浪型，包含若干个环形沟槽，沟槽的截面为倒置的等腰梯形，防滑脱预埋区与复合材料部件一体成型。

一种复材金属一体化拉杆的成型方法，步骤如下：

步骤一、将复合材料部件模具与金属部件套接在一起；

步骤二、在金属部件防滑脱预埋区外围按照45度方向铺设碳纤维编织布预浸料，从金属部件防滑脱预埋区波浪形区域前端开始，一直铺设到模具后缘；

步骤三、在防滑脱预埋区沟槽处按照90度方向缠绕两层碳纤维单向带预浸料；

步骤四、在金属部件防滑脱预埋区外围按照0度方向铺设碳纤维编织布预浸料，从金属部件防滑脱预埋区波浪形区域前端开始，一直铺设到模具后缘；

步骤五、在防滑脱预埋区沟槽处按照90度方向缠绕碳纤维单向带预浸料；

步骤六、多次重复步骤二～步骤五，直到达到复材金属拉杆所需要的厚度及平整度，得到复材金属拉杆预成型体；

步骤七、将步骤六所得到的复材金属拉杆预成型体在热压罐中进行加压固化成型。

所述热压罐中温度为140℃～160℃。

所述热压罐中压强为0.8Bar～1.2Bar。

所述连接功能区中部设有一通孔，用于安装时与其他部件连接。

所述碳纤维编织物预浸料为W-1011编织布，所述碳纤维单向带预浸料为T-700。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、利用本发明的复材金属一体化成型方法制成的一体化拉杆，重量轻，结构强度高，可以作为主要承力结构件；

(2)、本发明解决了现有方法中复材与金属的连接难题，将胶接和机械连接的方式替换为一体化设计，提高了结构可靠性；

(3)、本发明金属防滑脱预埋区采用了沟槽设计，强化了复材与金属的一体化强度。

(4)、采用本发明复材金属一体化成型方法制成的一体化拉杆应用于某型无人机尾撑与机翼连接部位，使得主要承力部件的重量减轻，并实现了100％满足强度、刚度要求。

附图说明

图1为本发明金属预埋件示意图；

图2为本发明整体示意图；

图3为本发明复材金属复材金属一体化拉杆示意图；

图4为本发明铺层示意图；

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明。

如图1、图2所示，本发明的复材金属一体化拉杆包括金属部件1和复合材料部件2，所述金属部件一端为连接功能区，另一端为防滑脱预埋区，连接功能区中部设有一通孔，用于安装时与其他部件连接；防滑脱预埋区外表面呈波浪型，包含若干个环形沟槽，沟槽的截面为倒置的等腰梯形，其下底和腰的夹角为135度，防滑脱预埋区与复合材料部件2一体成型连接。

如图4所示，本发明的一种复材金属拉杆一体化成型方法包括如下步骤：

步骤一、将复合材料部件2模具与金属部件套接在一起，在相接部位，模具套在金属部件外面；所述将复合材料部件2模具为圆柱杆。

步骤二、在金属部件1防滑脱预埋区外围按照45度方向铺设碳纤维编织物预浸料，从金属部件1防滑脱预埋区波浪形区域前端开始，一直铺设到模具后缘；

步骤三、在防滑脱预埋区沟槽处按照90度方向缠绕单向带预浸料，用于加强金属部件1与复合材料部件2之间的连接，并垫平凹陷处；

步骤四、在金属部件1防滑脱预埋区外围按照0度方向铺设碳纤维编织物预浸料，从金属部件1防滑脱预埋区波浪形区域前端开始，一直铺设到模具后缘；

步骤五、在防滑脱预埋区沟槽处按照90度方向缠绕单向带预浸料；

步骤六、多次重复步骤二～步骤五，直到达到复材金属拉杆所需要的厚度，得到复材金属拉杆预成型体；

步骤七、将步骤六所得到的复材金属拉杆预成型体在热压罐中进行加压固化成型，所述热压罐中温度为140℃～160℃，压强为0.8Bar～1.2Bar。

按照上述步骤完成后退出模具后，得到复材金属一体化拉杆，图3所示。

所述碳纤维编织物预浸料为W-1011编织布，所述碳纤维单向带预浸料为T-700。

采用本发明复材金属一体化成型方法制成的一体化拉杆应用于某型无人机尾撑与机翼连接部位，使得主要承力部件的重量减轻，并实现了100％满足强度、刚度要求。

在此需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域方法人员通过本说明书中的描述以及现有方法能够实现的，因此不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的方法人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。