无人机无人机复合材料结构设计与制造复合材料结构设计与制造（8无人机复合材料结构制造）无人机复合材料结构制造）复合材料结构制造成型方法的分类复合材料结构制造成型方法的分类1按照生产步骤分类按照生产步骤分类 1 1）一步法成型（湿法成型）：）一步法成型（湿法成型）：直接将液体树脂基体与增强直接将液体树脂基体与增强 体以不同方式混合，施加到模具上或模腔内成型，传统体以不同方式混合，施加到模具上或模腔内成型，传统 方法有挤压、喷射成型等方法有挤压、喷射成型等2 2）二步法成型（干法成型）二步法成型（干法成型）：需要分二步进行：需要分二步进行 （1 1）第一步第一道工序将纤维和树脂做成预浸料，是）第一步第一道工序将纤维和树脂做成预浸料，是 原材料（树脂基体和纤维增强体）和最终复合材料制原材料（树脂基体和纤维增强体）和最终复合材料制 品之间的一种中间材料，通常成品预浸料要在低温下品之间的一种中间材料，通常成品预浸料要在低温下 贮存，在常温下呈半干态，这便于铺层贮存，在常温下呈半干态，这便于铺层2 2）第二步第二道工序是热压固化成型，对叠合好的）第二步第二道工序是热压固化成型，对叠合好的 预浸料坯件进行加热加压使树脂固化，最后成型得到预浸料坯件进行加热加压使树脂固化，最后成型得到 所要求的复合材料制件。
所要求的复合材料制件复合材料结构制造成型方法的分类复合材料结构制造成型方法的分类在实际生产中常用的成型方法有：在实际生产中常用的成型方法有：（1 1）手糊成型（）手糊成型（2 2）喷射成型（）喷射成型（3 3）真空袋压成型）真空袋压成型（4 4）压力袋成型（）压力袋成型（5 5）热膨胀模塑成型（）热膨胀模塑成型（6 6）热压罐成型）热压罐成型（7 7）缠绕成型（）缠绕成型（8 8）模压成型（）模压成型（9 9）拉挤成型）拉挤成型（1010）液体成型技术（）液体成型技术（LCMLCM）（）（1111）树脂传递模塑成型（）树脂传递模塑成型（RTMRTM）（1212）热塑性复合材料成型（）热塑性复合材料成型（1313）真空辅助）真空辅助RTMRTM成型成型（1414）橡胶辅助）橡胶辅助RTMRTM成型（成型（1515）树脂真空浸渗（）树脂真空浸渗（VIPVIP）成型）成型（1616）西曼树脂浸渗模塑（）西曼树脂浸渗模塑（SCRIMPSCRIMP）成型）成型（1717）树脂膜浸渗（）树脂膜浸渗（RFIRFI）成型（）成型（1818）轻质）轻质RTMRTM（L-RTML-RTM）成型）成型（1919）其他成型技术）其他成型技术复合材料成型的要素复合材料成型的要素1、赋形。
赋形赋形是将增强材料赋形是将增强材料“预成型预成型”，使毛坯与，使毛坯与制品最终形状相似，而最终形状的赋形则在压力下制品最终形状相似，而最终形状的赋形则在压力下靠成型模具完成靠成型模具完成2、浸渍浸渍意味着将增强材料间的空气置换为基浸渍意味着将增强材料间的空气置换为基体树脂，以形成良好的界面黏结和复合材料的低空体树脂，以形成良好的界面黏结和复合材料的低空隙率3、固化热固性树脂的固化意味着基体树脂的化学热固性树脂的固化意味着基体树脂的化学反应，即分子结构上的变化，由线型结构交联形成反应，即分子结构上的变化，由线型结构交联形成三向网络结构固化要采用引发剂、促进剂，有时三向网络结构固化要采用引发剂、促进剂，有时还需加热，促进固化反应进行对于热塑性树脂，还需加热，促进固化反应进行对于热塑性树脂，则是由黏流态或高弹态冷却硬化定型的过程则是由黏流态或高弹态冷却硬化定型的过程复合材料成型工艺方法的选择复合材料成型工艺方法的选择 在选择成型工艺方法时，必须同时满足材料性在选择成型工艺方法时，必须同时满足材料性能、产品质量和经济效益等多种因素的基本要求能、产品质量和经济效益等多种因素的基本要求1 1）结构件的外形构造和尺寸大小。
结构件的外形构造和尺寸大小2 2）结构件的受力分布、传力路径，以及强度和）结构件的受力分布、传力路径，以及强度和 稳定性要求稳定性要求3 3）材料性能和结构件质量要求，如材料的物化）材料性能和结构件质量要求，如材料的物化 性能及表面粗糙度（光洁度）要求等性能及表面粗糙度（光洁度）要求等4 4）生产批量大小及生产周期要求生产批量大小及生产周期要求5 5）企业可能提供的设备条件及资金企业可能提供的设备条件及资金6 6）综合经济效益，保证企业盈利综合经济效益，保证企业盈利复合材料制造技术的发展方向复合材料制造技术的发展方向（1 1）复合材料液态成型技术复合材料液态成型技术复合材料液体成型工艺（复合材料液体成型工艺（LCMLCM）主要包括树脂传递模塑成型工艺（包括树脂传递模塑成型工艺（RTMRTM）及其演变而形成的）及其演变而形成的VARTMVARTM、SCRIMPSCRIMP、RFIRFI、SRIMSRIM、RIRTMRIRTM）等2 2）复合材料自动化制造技术复合材料自动化制造技术自动铺带技术、自动铺丝技术、自动自动铺带技术、自动铺丝技术、自动下料和激光辅助定位铺叠技术等下料和激光辅助定位铺叠技术等。
3 3）低温固化复合材料技术低温固化复合材料技术以实现低温固化高温使用的应用目的，以实现低温固化高温使用的应用目的，降低制造过程中的高能耗和高模具要求等形成的复合材料制造成本降低制造过程中的高能耗和高模具要求等形成的复合材料制造成本4 4）非热固化制造技术非热固化制造技术如采用电子束、微波、超声波、如采用电子束、微波、超声波、X X射线、紫外射线、紫外线等辐射固化，提高固化能量的使用效率和提高复合材料制造效率，降低线等辐射固化，提高固化能量的使用效率和提高复合材料制造效率，降低复合材料制造成本复合材料制造成本5 5）非热压罐成型技术非热压罐成型技术采用真空袋成型技术（采用真空袋成型技术（VBOVBO），以避免使用设），以避免使用设备投资大、使用维护费用昂贵的热压罐，以降低复合材料制造成本备投资大、使用维护费用昂贵的热压罐，以降低复合材料制造成本（6 6）制造工艺过程模拟与优化技术制造工艺过程模拟与优化技术以提高复合材料产品质量和成以提高复合材料产品质量和成品率，并提高其生产效率，从而降低制造成本品率，并提高其生产效率，从而降低制造成本预浸料的定义和类型预浸料的定义和类型1）预浸料的定义）预浸料的定义 预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，通过一定的处理过程所形成的一连续纤维或织物，通过一定的处理过程所形成的一种储存备用的半成品。
种储存备用的半成品2）预浸料的类型）预浸料的类型 （1）按树脂基体类型分类）按树脂基体类型分类 （2）按增强材料类型分类）按增强材料类型分类 （3）根据纤维长度分类）根据纤维长度分类 （4）按固化温度分类）按固化温度分类 （5）按物理状态分类）按物理状态分类预浸料的基本要求（预浸料的基本要求（1）1）对树脂的要求）对树脂的要求 （1 1）胶接强度高）胶接强度高 （2 2）工艺性能好）工艺性能好 （3 3）存放寿命长）存放寿命长 （4 4）挥发分含量小）挥发分含量小 （5 5）固化加压带宽）固化加压带宽 （6 6）流动度适当）流动度适当2）对纤维的要求）对纤维的要求 （1 1）力学性能好）力学性能好 （2 2）表面质量好）表面质量好 （3 3）排列平直整齐，分布均匀排列平直整齐，分布均匀预浸料的基本要求（预浸料的基本要求（2）3）对预浸料成型工艺要求）对预浸料成型工艺要求 （1）要有良好的铺覆性）要有良好的铺覆性 （2）凝胶时间要精准）凝胶时间要精准 （3）流动性要适当）流动性要适当 （4）挥发分含量要控制挥发分含量要控制4）对预浸料产品的要求）对预浸料产品的要求 （1）外观纤维应相互平行，依次密排，不允许有交叉和松散）外观纤维应相互平行，依次密排，不允许有交叉和松散 （2）纤维服贴地黏伏在隔离纸上，无皱折、波纹、折断）纤维服贴地黏伏在隔离纸上，无皱折、波纹、折断 （3）树脂分布均匀，不能有富胶区和贫胶区）树脂分布均匀，不能有富胶区和贫胶区 （4）树脂含量和挥发分含量符合要求，一般树脂含量约）树脂含量和挥发分含量符合要求，一般树脂含量约30%，挥发分含量应低于挥发分含量应低于2%（5）厚度差别应小于规定的范围）厚度差别应小于规定的范围预浸料的制备方法预浸料的制备方法1）溶液浸溃法）溶液浸溃法 溶液浸溃法是将构成树脂的各组分按预定的固体含量溶解到溶液浸溃法是将构成树脂的各组分按预定的固体含量溶解到溶剂中去，然后一定数量的纤维从纱架引出，经过平行整齐排铺溶剂中去，然后一定数量的纤维从纱架引出，经过平行整齐排铺 后，同时连续进入胶槽浸胶。
后，同时连续进入胶槽浸胶2）热溶法）热溶法 热熔法无需溶剂，树脂以熔触的方式浸渍增强材料制备预浸热熔法无需溶剂，树脂以熔触的方式浸渍增强材料制备预浸料，优点是树脂含量均匀、预浸料挥发分含量低，生产速度快，料，优点是树脂含量均匀、预浸料挥发分含量低，生产速度快，能够制造挥发分含量很低的预浸料，制造的复合材料结构件的孔能够制造挥发分含量很低的预浸料，制造的复合材料结构件的孔隙率小、力学性能好但热熔法所需设备造价高热熔法制造预隙率小、力学性能好但热熔法所需设备造价高热熔法制造预浸料有熔融法和胶膜法两种浸料有熔融法和胶膜法两种3）粉末法）粉末法 粉末法又分为粉末静电法和粉末悬浮法，主要用于制备热塑粉末法又分为粉末静电法和粉末悬浮法，主要用于制备热塑性树脂和高熔点难溶解的预浸料粉末静电法是在连续纤维表面性树脂和高熔点难溶解的预浸料粉末静电法是在连续纤维表面沉积带电树脂粉末，用辐射加热的方法使聚合物粉末永久地黏附沉积带电树脂粉末，用辐射加热的方法使聚合物粉末永久地黏附在纤维表面在纤维表面手糊成型工艺过程手糊成型工艺过程 复合材料手糊成型工艺是指用手工或在机械辅助下将增强材料复合材料手糊成型工艺是指用手工或在机械辅助下将增强材料和热固性树脂铺覆在模具上，经树脂固化而形成复合材料的一种成和热固性树脂铺覆在模具上，经树脂固化而形成复合材料的一种成型方法。
型方法其过程是先在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其过程是先在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上贴一层按要求剪裁好的纤维织物，用刷子或压辊挤压织物，使其上贴一层按要求剪裁好的纤维织物，用刷子或压辊挤压织物，使其均匀浸胶并排出气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织其均匀浸胶并排出气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度然后在一定压力和温度下加物，反复上述过程直至达到所需厚度然后在一定压力和温度下加热固化成型，或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成型，最后热固化成型，或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成型，最后脱模得到复合材料构件制品脱模得到复合材料构件制品手糊成型工艺特点手糊成型工艺特点1）优点）优点（1 1）不受制品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、品种多、形状复杂）不受制品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、品种多、形状复杂 制品的生产制品的生产2 2）设备简单、工艺简单，设备投资小设备简单、工艺简单，设备投资小3 3）生产准备时间短，操作简便、易懂易学生产准备时间短，操作简便、易懂易学4 4）可根据产品的设计要求，在不同部位任意补强，灵活性大。
可根据产品的设计要求，在不同部位任意补强，灵活性大5 5）树脂基体与增强材料可实行优化组合，也可以与其他材料复合成制品）树脂基体与增强材料可实行优化组合，也可以与其他材料复合成制品（6 6）室温固化、常压成型室温固化、常压成型7 7）可加彩色胶衣层，以获得丰富多彩的光洁表面效果可加彩色胶衣层，以获得丰富多彩的光洁表面效果2）缺点）缺点（1 1）生产效率低，成本高，劳。