一种整体机臂结构及其制造方法与流程

1.本发明属于机臂设计制造技术领域，尤其涉及一种整体机臂结构及其制造方法。


背景技术：

2.近年来，复合翼无人机在货运领域逐渐发挥着越来越重要的角色，它结合了固定翼和多旋翼无人机的优势，不需要跑道即可垂直起降，执行飞行任务时切换至固定翼姿态，可在各类作业场景、复杂恶略环境条件下运行，并且具有机动性强等特点。
3.复合翼无人机在垂起过程中，机臂需要承担全部起飞重量，还要满足断桨保护的要求，由此对机臂的强度刚度及稳定性提出了很高的要求，目前整体机臂的成型工艺主要有传统热压罐工艺和模压一体成型工艺，对于传统热压罐工艺，进罐成本比较高同时工艺性复杂，对于模压一体成型工艺，模具成本比较高，同时无法在机臂内部布置框结构，对于机臂这种狭长的结构形式，没有框结构意味着要通过增加蒙皮厚度并配合夹筋结构来保证机臂的刚度强度和稳定性，因此还具有重量较重的缺点。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明公开了一种整体机臂结构及其制造方法，本发明采用的技术方案是：
5.一种整体机臂结构，所述机臂结构包括：左蒙皮、右蒙皮、左蒙皮夹心层、右蒙皮夹心层、机臂框组件和加强带板，所述左蒙皮和右蒙皮通过左右合模的形式构成所述整体机臂的外层结构，在所述左蒙皮的中间层位置沿着长轴方向设有左蒙皮夹心层，在所述右蒙皮的中间层位置沿着长轴方向设有右蒙皮夹心层，在所述左蒙皮、右蒙皮、左蒙皮夹心层和右蒙皮夹心层围成结构的内部设置所述机臂框组件，所述机臂框组件包括多个四方形机臂框，在所述左蒙皮和右蒙皮合膜位置的外表面设有凹槽，所述凹槽内设有合膜线加强带板。
6.进一步地，所述机臂框的上、下框外侧与所述凹槽向内形成的凸起贴合，所述机臂框组件的左、右框外侧分别与所述左蒙皮夹心层和右蒙皮夹心层的内侧表面贴合。
7.进一步地，所述机臂框的边框外侧设有上凹口、下凹口、左凹口和右凹口，所述上凹口和下凹口与所述凹槽向内形成的凸起对接，所述左凹口和右凹口分别与所述左蒙皮夹心层和右蒙皮夹心层的内侧表面形成的凸起对接。
8.进一步地，所述机臂结构的前端和后端分别设置有前口盖和后口盖，用于安装和检修动力设备。
9.进一步地，所述左蒙皮夹心层和右蒙皮夹心层为pmi材料构成。
10.进一步地，所述左蒙皮、右蒙皮和加强带板采用碳纤维复合材料制件。
11.进一步地，所述pmi材料的密度为75kg/m3，厚度为2.5mm。
12.进一步地，所述左蒙皮和右蒙皮采用厚度为2mm的碳纤维复合材料制件。
13.进一步地，所述加强带板采用厚度为0.5mm的碳纤维复合材料制件。
14.一种上述整体机臂结构的制造方法，所述左蒙皮和左蒙皮夹心层采用真空袋法成
型进烘箱共固化的方法制造；所述右蒙皮和右蒙皮夹心层采用真空袋法成型进烘箱共固化的方法制造；所述机臂框组件与已固化的左蒙皮、右蒙皮辅助模具采用二次胶接的方法制造；在所述凹槽区域铺贴2层t300预浸料织物，构建合模线加强带板，再利用真空袋法将蒙皮与合模线加强带板进行共胶接。
15.本发明具有以下有益效果：
16.本发明提出的低成本整体机臂结构及其制造方法，其制造方法具有制造周期更短、工序更简化、应用更灵活方便、产品更轻量化及工装投入更少等优势，同时通过增加工艺步骤以及四方形机臂框和合膜线加强带板的设置，显著提高了整体机臂合模线位置的强度刚度，使得机臂结构更合理，整体机臂合模线位置的强度刚度更好，稳定性和安全性也更好，能有效满足目前的市场需求。
附图说明：
17.图1为本发明一种整体机臂结构外形示意图；
18.图2为本发明一种整体机臂结构分解示意图；
19.图3为本发明一种整体机臂结构机臂蒙皮截面示意图；
20.图4为本发明一种整体机臂结构无合模线加强带板机臂示意图。
21.图中各标号为：左蒙皮-11，右蒙皮-12，加强带板-13，右蒙皮夹心层-14，左蒙皮夹心层-15，前口盖-16，后口盖-17，机臂框组件-18。
具体实施方式：
22.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
23.如图所示，图1为本发明一种整体机臂结构外形示意图，图2为本发明一种整体机臂结构分解示意图，图3为本发明一种整体机臂结构机臂蒙皮截面示意图，图4为本发明一种整体机臂结构无合模线加强带板机臂示意图。
24.整体机臂结构包括：左蒙皮11、右蒙皮12、左蒙皮夹心层15、右蒙皮夹心层14、机臂框组件18和加强带板13，所述左蒙皮11和右蒙皮12通过左右合模的形式构成所述整体机臂的外层结构，在所述左蒙皮11的中间层位置沿着长轴方向设有左蒙皮夹心层15，在所述右蒙皮12的中间层位置沿着长轴方向设有右蒙皮夹心层14，在所述左蒙皮11、右蒙皮12、左蒙皮夹心层15和右蒙皮夹心层14围成结构的内部设置所述机臂框组件18，所述机臂框组件18包括多个四方形机臂框，在所述左蒙皮11和右蒙皮12合膜位置的外表面设有凹槽，所述凹槽内设有合膜线加强带板13。机臂框的上、下框外侧与所述凹槽向内形成的凸起贴合，所述机臂框组件18的左、右框外侧分别与所述左蒙皮夹心层15和右蒙皮夹心层14的内侧表面贴合。
25.在机臂框的边框外侧设有上凹口、下凹口、左凹口和右凹口，所述上凹口和下凹口与所述凹槽向内形成的凸起对接，所述左凹口和右凹口分别与所述左蒙皮夹心层15和右蒙皮夹心层14的内侧表面形成的凸起对接。在上述机臂结构的前端和后端分别设置有前口盖16和后口盖17，用于安装和检修动力设备。
26.所述左蒙皮夹心层15和右蒙皮夹心层为pmi材料构成，pmi材料的密度为75kg/m3，
厚度为2.5mm。左蒙皮11、右蒙皮12和加强带板13采用碳纤维复合材料制件，左蒙皮11和右蒙皮12采用厚度为2mm碳纤维复合材料制件，加强带板13采用厚度为0.5mm的碳纤维复合材料制件。
27.上述整体机臂结构的制造方法，所述左蒙皮11和左蒙皮夹心层15采用真空袋法成型进烘箱共固化的方法制造；所述右蒙皮和右蒙皮夹心层采用真空袋法成型进烘箱共固化的方法制造；真空袋法成型进烘箱共固化，真空袋成型是指将制件放在真空袋内,用抽真空方法使其在真空压力下固化成型的方法。真空袋由强度高、延展性好的材料(如尼龙膜)制成,用粘性密封条与模具粘接在一起,并将贴在模具上的制件包裹在袋内,袋内放有导气毡使真空道路畅通,袋上装有真空咀可用导管与真空泵连接。用此方法可制造常温固化制件,也可放在烘箱(或烘房)。所述机臂框组件18与已固化的左蒙皮11、右蒙皮12辅助模具采用二次胶接的方法制造；在所述凹槽区域铺贴2层t300预浸料织物，构建合模线加强带板13，再利用真空袋法将蒙皮与合模线加强带板13进行共胶接。复合材料共固化，将两个或两个以上有连接关系的复合材料制件，在一个固化周期中同时完成固化成型和胶接成整体制件的工艺方法。复合材料二次胶接，已固化的复合材料不同制件通过胶黏剂再次进行胶接固化使它们连接成一个整体制件的工艺方法。
28.以上结合附图对本发明的实施方式作了进一步说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种整体机臂结构，其特征在于：所述机臂结构包括：左蒙皮、右蒙皮、左蒙皮夹心层、右蒙皮夹心层、机臂框组件和加强带板，所述左蒙皮和右蒙皮通过左右合模的形式构成所述整体机臂的外层结构，在所述左蒙皮的中间层位置沿着长轴方向设有左蒙皮夹心层，在所述右蒙皮的中间层位置沿着长轴方向设有右蒙皮夹心层，在所述左蒙皮、右蒙皮、左蒙皮夹心层和右蒙皮夹心层围成结构的内部设置所述机臂框组件，所述机臂框组件包括多个四方形机臂框，在所述左蒙皮和右蒙皮合膜位置的外表面设有凹槽，所述凹槽内设有合膜线加强带板。2.根据权利要求1所述的一种整体机臂结构，其特征在于：所述机臂框的上、下框外侧与所述凹槽向内形成的凸起贴合，所述机臂框组件的左、右框外侧分别与所述左蒙皮夹心层和右蒙皮夹心层的内侧表面贴合。3.根据权利要求1所述的一种整体机臂结构，其特征在于：所述机臂框的边框外侧设有上凹口、下凹口、左凹口和右凹口，所述上凹口和下凹口与所述凹槽向内形成的凸起对接，所述左凹口和右凹口分别与所述左蒙皮夹心层和右蒙皮夹心层的内侧表面形成的凸起对接。4.根据权利要求1所述的一种整体机臂结构，其特征在于：所述机臂结构的前端和后端分别设置有前口盖和后口盖，用于安装和检修动力设备。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种整体机臂结构，其特征在于：所述左蒙皮夹心层和右蒙皮夹心层为pmi材料构成。6.根据权利要求5所述的一种整体机臂结构，其特征在于：所述左蒙皮、右蒙皮和加强带板采用碳纤维复合材料制件。7.根据权利要求6所述的一种整体机臂结构，其特征在于：所述pmi材料的密度为75kg/m3，厚度为2.5mm。8.根据权利要求6所述的一种整体机臂结构，其特征在于：所述左蒙皮和右蒙皮采用厚度为2mm的碳纤维复合材料制件。9.根据权利要求6所述的一种整体机臂结构，其特征在于：所述加强带板采用厚度为0.5mm的碳纤维复合材料制件。10.一种如权利要求1-9任一项所述整体机臂结构的制造方法，其特征在于：所述左蒙皮和左蒙皮夹心层采用真空袋法成型进烘箱共固化的方法制造；所述右蒙皮和右蒙皮夹心层采用真空袋法成型进烘箱共固化的方法制造；所述机臂框组件与已固化的左蒙皮、右蒙皮辅助模具采用二次胶接的方法制造；在所述凹槽区域铺贴2层t300预浸料织物，构建合模线加强带板，再利用真空袋法将蒙皮与合模线加强带板进行共胶接。

技术总结
本发明公开了一种整体机臂结构及其制造方法，属于机臂设计制造技术领域，机臂结构包括：左蒙皮、右蒙皮、左蒙皮夹心层、右蒙皮夹心层、机臂框组件和加强带板，左蒙皮和右蒙皮通过左右合模的形式构成所述整体机臂的外层结构，机臂框组件包括多个机臂框，该结构的组件采用真空袋法成型进烘箱共固化的方法及二次胶接的方法制造，本发明提出的低成本整体机臂结构制造方法，具有制造周期更短、工序更简化、应用更灵活方便、产品更轻量化及工装投入更少等优势，同时通过增加工艺步骤提高了整体机臂合模线位置的强度刚度，使得机臂结构更合理，稳定性和安全性也更好，能有效满足目前的市场需求。需求。需求。


技术研发人员：熊泽华 贺辉 刘腾达 王珊 卫子雄
受保护的技术使用者：航天时代飞鹏有限公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/5/24