一种超薄超轻碳纤维机臂的制备模具和制备方法与流程

本发明涉及一种碳纤维机臂的制备模具和制备方法，具体涉及一种碳纤维机臂实现了超薄超轻，同时保证了产品使用强度不受影响的超薄超轻碳纤维机臂的制备模具和制备方法。

背景技术：

随着科学技及相关领域和行业的发展与突破，无人机被广泛应用在军事、民事以及科研等不同领域中，带动了我国经济与军事等的发展进步。碳纤维复合材料由于其轻质、高强高模的特点而得到广泛应用，降低无人机的载荷成本和增加无人机的有效载荷量，延长机体的飞行距离和飞行时间。而微型无人机飞行器，其加工质量和制作水平直接影响到无人机的飞行性能和安全性能。超薄超轻无人机的制备方法成为无人机机体制造的关键。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供具体涉及一种碳纤维机臂实现了超薄超轻，同时保证了产品使用强度不受影响的超薄超轻碳纤维机臂的制备模具和制备方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种超薄超轻碳纤维机臂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1：分别在预热后的成型上、下模具中，贴上1～2层1k碳纤维预浸料，在过渡的圆角处补充卷制碳纤圆棒，再贴上2-4层的30～50g角度碳纤维预浸料；

步骤2：上模齐边削除多余料片，放入硅胶镶件并压实；

步骤3：根据模具型腔造型，布置耐高压风管，风管一端接硅胶气嘴，外部与空压机管道相连，合上模具；

步骤3：上热压机成型，温度设定在135～150℃，保温时间设定在10～30min,最高外压设定在1.5～4mpa，分次加内压，风管最大内压0.9～1.2mpa；

步骤4：成型结束后，手工去除风管及毛边，转入机加工。

在本发明的具体实施例子中：所述卷制碳纤圆棒采用单向碳纤维预浸料卷制而成，直径在1.5～2mm之间。

在本发明的具体实施例子中：所述步骤1中角度碳纤维预浸料，树脂含量20-35％，角度为30°-50°，厚度方向中心对称铺设。

在本发明的具体实施例子中：所述步骤2中的硅胶镶件为采用半固化透明硅胶填充产品模具压制而成，与产品外形一致。

在本发明的具体实施例子中：所述步骤2中的硅胶气嘴为硅橡胶材质，一端与风管相连，连接处采用密封胶进行密封。

在本发明的具体实施例子中：所述步骤3中的分次加内压，分3次加压，保温时间2-3min时首次加压0.1-0.2mpa，3-4min后加内压0.5-0.6mpa，5min后加至最大内压。

模具包括上模具和配套的下模具，上模具和下模具为上下对称的结构；一副模具一次成型四个机臂：上模具和下模具之间设置有与产品外形一致的凹槽，与产品外形一致的凹槽内设置有碳纤维预浸料，碳纤维预浸料贴在硅胶镶件上；硅胶镶件在预成型时放在铺设好的碳纤维预浸料里面；在成型后，硅胶镶件位于待成型的机臂之内，硅胶镶件内设置有风管，风管连接外部的风机；硅胶镶件一端与外部的风管相连的连接处采用密封胶进行密封。

在本发明的具体实施例子中：硅胶镶件为采用半固化透明硅胶填充产品模具压制而成的硅胶镶件。

在本发明的具体实施例子中：成型后，上模具和下模具采用固定装置固定在一起。

在本发明的具体实施例子中：固定装置为开在上模具和下模具上的定位螺钉孔和螺钉的组合结构。

在本发明的具体实施例子中：硅胶镶件的厚度范围为：0.5-1.0mm。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的超薄超轻碳纤维机臂的制备方法具有如下优点：

1、经过铺层设计使得该无人机机臂在保证力学性能的前提下，单个机臂重量控制在2g之内，厚度控制在0.3mm以下；

2、采用高内压的模压工艺+机加工，保证内部孔位装配。

附图说明

图1为本发明成型后的产品的整体结构示意图。

图2为本发明中上模的结构示意图。

图3为本发明中下模的结构示意图。

图4为本发明的整个模具的外形图

图5为本发明的成型结构示意图。

下面是本发明中标号对应的名称：

上模具1、下模具2、机臂3、碳纤维预浸料4、风管5。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

本发明提供了一种超薄超轻碳纤维机臂的制备模具，模具包括上模具1和配套的下模具2，上模具1和下模具2为上下对称的结构；一副模具一次成型四个机臂3：上模具1和下模具2之间设置有与产品外形一致的凹槽，与产品外形一致的凹槽内设置有碳纤维预浸料，碳纤维预浸料4贴在硅胶镶件上；硅胶镶件在预成型时放在铺设好的碳纤维预浸料里面；在成型后，硅胶镶件位于待成型的机臂3之内，硅胶镶件内设置有风管5，风管5连接外部的风机；硅胶镶件一端与外部的风管相连的连接处采用密封胶进行密封。

硅胶镶件为采用半固化透明硅胶填充产品模具压制而成的硅胶镶件。

成型后，上模具1和下模具2采用固定装置固定在一起，在实际运用中具体的固定装置为开在上模具1和下模具2上的定位螺钉孔和螺钉的组合结构。

在具体的使用中，硅胶镶件的厚度范围一般为：0.5-1.0mm，在实际的运用中，可以根据需求选择其他的厚度范围。

本发明提供了一种超薄超轻碳纤维机臂的制备方法，制备方法包括以下步骤：

步骤1：分别在预热后的成型上、下模具中，贴上1～2层1k碳纤维预浸料，在过渡的圆角处补充卷制碳纤圆棒，再贴上2-4层的30～50g角度碳纤维预浸料；

步骤2：上模齐边削除多余料片，放入硅胶镶件并压实；

步骤3：根据模具型腔造型，布置耐高压的风管5，风管一端接硅胶气嘴，外部与空压机管道相连，合上模具；

步骤3：上热压机成型，温度设定在135～150℃，保温时间设定在10～30min,最高外压设定在1.5～4mpa，分次加内压，风管最大内压0.9～1.2mpa；

步骤4：成型结束后，手工去除风管及毛边，转入机加工。

卷制碳纤圆棒采用单向碳纤维预浸料卷制而成，直径在1.5～2mm之间。

步骤1中角度碳纤维预浸料，树脂含量20-35％，角度为30°-50°，厚度方向中心对称铺设。

步骤2中的硅胶镶件为采用半固化透明硅胶填充产品模具压制而成，与产品外形一致。

步骤2中的硅胶气嘴为硅橡胶材质，一端与风管相连，连接处采用密封胶进行密封。

步骤3中的分次加内压，分3次加压，保温时间2-3min时首次加压0.1-0.2mpa，3-4min后加内压0.5-0.6mpa，5min后加至最大内压。

下面是具体的实施例子：

实施例一：

分别在预热后的成型上、下模具中，贴上1～2层1k碳纤维预浸料，注意在过度圆角处补充卷制碳纤圆棒，圆棒直径在1.5～2mm之间，再贴上2-4层的30～50g角度碳纤维预浸料，预浸料树脂含量20-35％，角度为30°-50°，厚度方向中心对称铺设；上模齐边削除多余料片，下模不用削边，放入硅胶镶件并压实；根据模具型腔造型，布置耐高压风管，风管一端接硅胶气嘴，外部与空压机管道相连，合上模具；上热压机成型，温度设定在135～150℃，保温时间设定在10～30min，最高外压设定在1.5～4mpa，风管最大内压0.9～1.2mpa，分3次加内压，保温时间2-3min时首次加压0.1-0.2mpa，3-4min后加内压0.5-0.6mpa，5min后加至最大内压；成型结束后，手工去除风管及毛边，转入机加工，按照事先设定好的程序进行加工，制作完成。

实施例二：

分别在预热后的成型上、下模具中，贴上1～2层1k碳纤维预浸料，注意在过度圆角处补充卷制碳纤圆棒，圆棒直径在1.5～2mm之间，再贴上2-4层的30～50g角度碳纤维预浸料，预浸料树脂含量20-35％，角度为30°-50°，厚度方向中心对称铺设；上模齐边削除多余料片，下模不用削边，放入硅胶镶件并压实；根据模具型腔造型，布置耐高压风管，风管一端接硅胶气嘴，外部与空压机管道相连，合上模具；上热压机成型，温度设定在135～150℃，保温时间设定在10～30min，最高外压设定在1.5～4mpa，风管最大内压0.9～1.2mpa，分3次加内压，保温时间2-3min时首次加压0.1-0.2mpa，3-4min后加内压0.5-0.6mpa，5min后加至最大内压；成型结束后，手工去除风管及毛边，转入机加工，按照事先设定好的程序进行加工，制作完成。

实施例三：

分别在预热后的成型上、下模具中，贴上1～2层1k碳纤维预浸料，注意在过度圆角处补充卷制碳纤圆棒，圆棒直径在1.5～2mm之间，再贴上2-4层的30～50g角度碳纤维预浸料，预浸料树脂含量20-35％，角度为30°-50°，厚度方向中心对称铺设；上模齐边削除多余料片，下模不用削边，放入硅胶镶件并压实；根据模具型腔造型，布置耐高压风管，风管一端接硅胶气嘴，外部与空压机管道相连，合上模具；上热压机成型，温度设定在135～150℃，保温时间设定在10～30min，最高外压设定在1.5～4mpa，风管最大内压0.9～1.2mpa，分3次加内压，保温时间2-3min时首次加压0.1-0.2mpa，3-4min后加内压0.5-0.6mpa，5min后加至最大内压；成型结束后，手工去除风管及毛边，转入机加工，按照事先设定好的程序进行加工，制作完成。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。