一种用于制备复合材料扇叶的模具及复合材料扇叶的制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于制备复合材料扇叶的模具及复合材料扇叶的制备方法。模具包括上模和下模，上模包括上型面，下模包括下型面，上模与下模合模后上型面与下型面拼合形成用于成型扇叶的型腔，扇叶包括相连的叶片和扇毂座；型腔的分型线位于扇叶的最大轮廓处；上模与下模合模后，上模与下模之间形成分型面，分型面为由分型线水平向外延伸形成。本发明专利技术通过对模具设计、铺层设计、铺布过程等方面的改进，提供了一种用于制备复合材料扇叶的模具及复合材料扇叶的制备方法，成型的扇叶型面精度高，成品率高，产品性能稳定，成型后只需进行飞边处理即可。理即可。理即可。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备复合材料扇叶的模具及复合材料扇叶的制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种用于制备复合材料扇叶的模具及复合材料扇叶的制备方法。

技术介绍

[0002]舰船的水下推进装置如螺旋桨上通常设有扇叶，传统的扇叶通常采用金属材质，但金属材质扇叶质量重、不耐腐蚀。相比于金属扇叶，复合材料扇叶具有轻质高强、减振降噪、耐腐蚀性强等优点，因此，广泛应用于各种舰船的水下推进装置。
[0003]复合材料扇叶的结构设计沿袭了金属扇叶，其中扇叶的型面外形参数对扇叶的推进性能有重要影响，结构形式主要有分体式和整体式，成型工艺主要有三维预制体成型，RTM成型，预浸料模压成型等。其中整体式复合材料扇叶是指叶片和扇毂连成一体，每次成型一只完整的扇叶，优点是成型效率高，缺点是任何一只扇叶产生缺陷会导致整个扇叶报废，即成品率不高。分体式复合材料扇叶是指扇毂和扇叶是分开的，通过后组装把所有扇叶安装在扇毂上从而构成一只完整的扇叶，优点是成型工艺容易控制，材料利用率高，缺点是多了一道后组装工序。但是，目前分体式复合材料扇叶的成型工艺制备得到的扇叶的型面精度仍不高，产品性能不稳定，不能满足实际应用的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决目前分体式复合材料扇叶的成型工艺制备得到的扇叶的型面精度不高的问题，通过对模具设计、铺层设计、铺布过程等方面的改进，提供了一种用于制备复合材料扇叶的模具及复合材料扇叶的制备方法，成型的扇叶型面精度高，成品率高，产品性能稳定，成型后只需进行飞边处理即可。r/>[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于制备复合材料扇叶的模具，包括上模和下模，所述上模包括上型面，所述下模包括下型面，所述上模与所述下模合模后所述上型面与所述下型面拼合形成用于成型扇叶的型腔，所述扇叶包括相连的叶片和扇毂座；所述型腔的分型线位于所述扇叶的最大轮廓处；所述上模与所述下模合模后，所述上模与所述下模之间形成分型面，所述分型面为由所述分型线水平向外延伸形成。
[0006]优选地，所述下模包括分体的下模基体和铺布工装，所述下型面设于所述铺布工装的上表面上，所述下模基体与所述铺布工装拼合后形成所述下模。
[0007]优选地，所述铺布工装位于所述下模基体的上部的中间部位，所述铺布工装的上表面由所述下型面和位于所述下型面外边缘的部分分型面构成。
[0008]本专利技术的第二方面提供一种复合材料扇叶的制备方法，包括以下步骤：S1.制备纤维增强树脂基复合材料预浸料；S2.采用上述的用于制备复合材料扇叶的模具，将所述纤维增强树脂基复合材料预浸料铺贴至所述模具的型腔中；
S3.采用抽真空辅料包裹铺贴后的纤维增强树脂基复合材料预浸料，使所述模具的型腔密封，对所述纤维增强树脂基复合材料预浸料进行抽真空预压实；S4.将所述用于制备复合材料扇叶的模具合模，然后模压固化成型；S5.固化完成后，进行脱模，得到所述复合材料扇叶。
[0009]优选地，步骤S1具体包括：S101.铺层设计，以所述扇叶的最大轮廓处的曲面为中轴面层，以所述纤维增强树脂基复合材料预浸料的厚度为间隔向所述中轴面层的两侧依次提取曲面铺层；S102.将提取到的曲面铺层展开成平面图，根据所述平面图制备所述纤维增强树脂基复合材料预浸料。
[0010]优选地，还包括，在步骤S2之前，对所述模具进行清理，并涂脱模剂。
[0011]优选地，所述对所述模具进行清理，并涂覆脱模剂具体包括以下步骤：先用丙酮清洗所述模具，晾干后第一次涂覆脱模剂，然后15
‑
20分钟后第二次涂覆脱模剂，再15
‑
20分钟后第三次涂覆脱模剂，第二次涂覆脱模剂的方向与第一次涂覆脱模剂的方向成90
°
，第三次涂覆脱模剂的方向与第一次涂覆脱模剂的方向相同。
[0012]优选地，还包括，在步骤S2之前，对所述模具和所述纤维增强树脂基复合材料预浸料进行预热，预热温度为35
‑
40℃。
[0013]优选地，步骤S2中，每层所述纤维增强树脂基复合材料预浸料铺贴完用刮板展平，压实。
[0014]优选地，还包括，在步骤S5中脱模后，对得到的所述复合材料扇叶去飞边。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术的用于制备复合材料扇叶的模具，采用上模、下模配合面为水平方向的设计方案，因为产品结构特点是中间厚边缘薄直至厚度为零，如果采用竖直方向的分型面的话，上模的边缘就会出现尖角，尖角厚度不能为零且需要倒钝0.2
‑
0.5mm，即设计方案超出型值技术要求，不合格，因此，采用水平方向的分型面可更好的保障扇叶的型面精度。下模设计为下模基体与铺布工装的分体结构，分体的铺布工装用于后续预浸料铺放，方便操作，提高预浸料铺贴精准度。
[0016]本专利技术的复合材料扇叶的制备方法，对复合材料扇叶的模压模具进行了改进，采用水平分型面模压模具，并将下模的一部分设计成铺布工装，解决了高精度扇叶的成型问题，保障了扇叶的型面精度，并降低了工装模具成本；根据复合材料扇叶的结构特点设计了预浸料铺层的方案，解决了预浸料的用量和裁切问题，从铺层设计过程保证了扇叶的型面精度；通过设计铺放工装来铺贴预浸料，且铺贴完成后进行抽真空预压，解决了预浸料的铺放和入模问题，从铺贴过程进一步保证了扇叶的型面精度。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例1所述的用于制备复合材料扇叶的模具的下模的俯视图；图2是本专利技术实施例1所述的用于制备复合材料扇叶的模具的上模的俯视图；图3是本专利技术实施例1所述的用于制备复合材料扇叶的模具的分型面示意图；图4是本专利技术实施例1中复合材料扇叶的结构示意图；图5是本专利技术实施例1所述的用于制备复合材料扇叶的模具的下模的结构示意图；
图6是本专利技术实施例2中扇叶铺层设计示意图；图7是本专利技术实施例2中扇叶铺层设计过程示意图；图8是本专利技术实施例2中扇叶铺层展开示意图；图9是本专利技术实施例2中用三坐标对扇叶进行扫描检测型值的检测结果图。
[0018]其中：1
‑
叶片；2
‑
扇毂座；3
‑
上模；31
‑
上型面；4
‑
下模；41
‑
下型面；42
‑
下模基体；43
‑
铺布工装；5
‑
分型面。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]实施例1如图4所示，本实施例的用于制备复合材料扇叶的模具，制备的复合材料扇叶是叶片与扇毂分开的分体式扇叶，包括叶片1和扇毂座2，叶片1通过扇毂座2安装在扇毂上。扇叶根据推进效率及使用寿命等参数设计成复杂曲面结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备复合材料扇叶的模具，其特征在于：包括上模和下模，所述上模包括上型面，所述下模包括下型面，所述上模与所述下模合模后所述上型面与所述下型面拼合形成用于成型扇叶的型腔，所述扇叶包括相连的叶片和扇毂座；所述型腔的分型线位于所述扇叶的最大轮廓处；所述上模与所述下模合模后，所述上模与所述下模之间形成分型面，所述分型面为由所述分型线水平向外延伸形成。2.根据权利要求1所述的用于制备复合材料扇叶的模具，其特征在于：所述下模包括分体的下模基体和铺布工装，所述下型面设于所述铺布工装的上表面上，所述下模基体与所述铺布工装拼合后形成所述下模。3.根据权利要求2所述的用于制备复合材料扇叶的模具，其特征在于：所述铺布工装位于所述下模基体的上部的中间部位，所述铺布工装的上表面由所述下型面和位于所述下型面外边缘的部分分型面构成。4.一种复合材料扇叶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备纤维增强树脂基复合材料预浸料；S2.采用如权利要求1
‑
3任一项所述的用于制备复合材料扇叶的模具，将所述纤维增强树脂基复合材料预浸料铺贴至所述模具的型腔中；S3.采用抽真空辅料包裹铺贴后的纤维增强树脂基复合材料预浸料，使所述模具的型腔密封，对所述纤维增强树脂基复合材料预浸料进行抽真空预压实；S4.将所述用于制备复合材料扇叶的模具合模，然后模压固化成型；S5.固化完成后，进行脱模，得到所述复合材料扇叶。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘归，孙超明，邹财勇，李杨，李杰，卢东滨，马来来，李成建，刘欢，赵晓玉，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：