專利名稱：復(fù)合材料螺旋槳的整體成型模具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺旋槳的整體成型模具及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有復(fù)合材料螺旋槳大多由金屬槳轂與復(fù)合材料槳葉組成。制備時(shí)往往先利用袋 壓對模法或是泡沫塑料葉芯填充對模法成型復(fù)合材料槳葉，然后再將其與槳轂通過法蘭翻 邊螺栓連接、直柄抱瓦連接、倒椎式連接或耳插螺栓連接等方式連接而成。上述幾種制備方 式的缺點(diǎn)是一、金屬槳轂與復(fù)合材料槳葉間的連接很難達(dá)到很好的匹配，導(dǎo)致螺旋槳的軸 系振動(dòng)，甚至在槳葉根部發(fā)生疲勞破壞；二、各槳葉在與槳轂進(jìn)行整體組裝的時(shí)候易出現(xiàn)定 位不平衡問題，致使螺旋槳的螺距發(fā)生改變，從而大大影響螺旋槳的推進(jìn)性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有螺旋槳由金屬槳轂與復(fù)合材料槳葉組成，金屬槳轂與
復(fù)合材料槳葉間的連接很難達(dá)到匹配，導(dǎo)致螺旋槳的軸系振動(dòng)、定位不平衡、槳葉根部易疲
勞破壞的問題，提供一種復(fù)合材料螺旋槳的整體成型模具及其制造方法。 本發(fā)明的模具由至少三個(gè)上模塊、下模和蓋板組成，蓋板的下端面上沿圓周設(shè)有
環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)頂端面上均布設(shè)有至少三個(gè)模塊槽，各模塊槽之間的區(qū)域?yàn)槎ㄎ粔K，蓋板
下端面的中心處設(shè)有槳轂定位凸緣，每個(gè)上模塊的周邊形狀與模塊槽的周邊形狀相吻合，
每個(gè)上模塊的下端面上沿弧形的長度方向上依次設(shè)有上模分型曲面和密封凸臺，上模分型
曲面上設(shè)有上模槳葉腔，上模槳葉腔的頂面為弧面，上模分型曲面上設(shè)有兩個(gè)上模注入口 ，
上模分型曲面上且靠近密封凸臺處設(shè)有上模排氣孔，上模分型曲面上靠近外圓弧面處且與
上模排氣孔對角位置處設(shè)有上模定位孔，下模的上端面上設(shè)有至少三個(gè)下模塊，每兩個(gè)下
模塊之間設(shè)有與上模塊上的密封凸臺相配合的密封槽，下模的上端面上的中心處設(shè)有與槳
轂定位凸緣相配合的槳轂槽，每個(gè)下模塊上設(shè)有與上模塊上的上模分型曲面相配合的下模
分型曲面，每個(gè)下模分型曲面上設(shè)有與上模槳葉腔大小和形狀相同的下模槳葉腔，且下模
槳葉腔與上模槳葉腔正對，每個(gè)下模分型曲面上設(shè)有與上模定位孔正對的下模定位孔，下
模上的每個(gè)下模分型曲面和密封槽中配合有一個(gè)上模塊，蓋板設(shè)置在三個(gè)上模塊的上端面
上，且蓋板上的每個(gè)模塊槽中配合裝有一個(gè)上模塊。 本發(fā)明的方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、設(shè)計(jì)鋁套鋁套的外徑比下模上 的槳轂槽的直徑小15 20mm ;步驟二、制作鋁合金槳轂將單向碳纖維布纏繞在鋁套的外 徑上，纏繞的直徑與槳轂槽直徑相同；步驟三、裁剪多塊上模纖維布和多塊下模纖維布將 纖維布按照鋪設(shè)到上模塊上的上模槳葉腔內(nèi)每層形狀剪裁成多塊上模纖維布，將纖維布按 照鋪設(shè)到下模塊上的下模槳葉腔內(nèi)每層形狀剪裁成多塊下模纖維布；步驟四、制作槳葉 將多塊下模纖維布由下模槳葉腔的底面沿著厚度方向逐層鋪設(shè)，將多塊上模纖維布由上模 槳葉腔的頂面沿著厚度方向逐層鋪設(shè)；步驟五、放置鋁合金槳轂將步驟二制成的鋁合金 槳轂裝在下模上的槳轂槽中；步驟六、合模將各上模塊與下模合模；步驟七、注入環(huán)氧樹脂將環(huán)氧樹脂由上模塊上的上模注入口向上模槳葉腔和下模槳葉腔中注入；步驟八、加 壓成型將蓋板扣合在上模塊上，將模具放在壓力機(jī)上，加壓，壓力為50 60MPa ;步驟九、 出模拆除蓋板、上模塊和下模，即得到復(fù)合材料螺旋槳的毛料，去除毛剌，即得到復(fù)合材料 螺旋槳。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、利用本發(fā)明的模具制造復(fù)合材料螺旋槳，使得螺旋槳的 工藝制件尺寸精確、強(qiáng)度優(yōu)良，并使金屬槳轂與復(fù)合材料槳葉間的連接牢固，金屬槳轂與復(fù) 合材料槳葉之間不產(chǎn)生軸系振動(dòng)、定位平衡、槳葉根部不易破壞。二、本發(fā)明的制造方法能 夠使槳轂與所有的槳葉連接更加牢固，滿足強(qiáng)度的設(shè)計(jì)及使用要求。
圖1是本發(fā)明復(fù)合材料螺旋槳的整體成型模具的結(jié)構(gòu)立體圖，圖2是上模1和蓋 板3裝配的仰視立體圖，圖3是上模1的仰視圖，圖4是蓋板3的仰視圖，圖5是圖4的A-A 剖視圖，圖6是上模塊1的仰視立體圖，圖7是下模2的俯視立體圖，圖8是具體實(shí)施方式
三中制作完成的復(fù)合材料螺旋槳的整體結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一 結(jié)合圖1 圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由至少三個(gè)上模塊 1、下模2和蓋板3組成，蓋板3的下端面上沿圓周設(shè)有環(huán)形槽3-l，環(huán)形槽3-1內(nèi)頂端面上 均布設(shè)有至少三個(gè)模塊槽3-l-l，各模塊槽3-1-1之間的區(qū)域?yàn)槎ㄎ粔K3-2，蓋板3下端面 的中心處設(shè)有槳轂定位凸緣3-3，每個(gè)上模塊l的周邊形狀與模塊槽3-l-l的周邊形狀相吻 合，每個(gè)上模塊1的下端面上沿弧形的長度方向上依次設(shè)有上模分型曲面1-1和密封凸臺 l-2，上模分型曲面1-1上設(shè)有上模槳葉腔l-l-l，上模槳葉腔1-1-1的頂面為弧面，上模分 型曲面1-1上設(shè)有兩個(gè)上模注入口 1-3，上模分型曲面1-1上且靠近密封凸臺1-3處設(shè)有上 模排氣孔1-4，上模分型曲面1-1上靠近外圓弧面處且與上模排氣孔l-4對角位置處設(shè)有上 模定位孔1-5，下模2的上端面上設(shè)有至少三個(gè)下模塊2-l，每兩個(gè)下模塊2-1之間設(shè)有與 上模塊1上的密封凸臺1-2相配合的密封槽2-2，下模2的上端面上的中心處設(shè)有與槳轂定 位凸緣3-3相配合的槳轂槽2-3，每個(gè)下模塊2-l上設(shè)有與上模塊1上的上模分型曲面1-1 相配合的下模分型曲面2-1-1 ，每個(gè)下模分型曲面2-1-1上設(shè)有與上模槳葉腔1-1-1大小和 形狀相同的下模槳葉腔2-1-1-1 ，且下模槳葉腔2-1-1-1與上模槳葉腔1-1-1正對，每個(gè)下 模分型曲面2-1-1上設(shè)有與上模定位孔1-5正對的下模定位孔2-1-1-2，下模2上的每個(gè)下 模分型曲面2-1-1和密封槽2-2中配合有一個(gè)上模塊1，蓋板3設(shè)置在三個(gè)上模塊1的上端 面上，且蓋板3上的每個(gè)模塊槽3-1-1中配合裝有一個(gè)上模塊1。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的上模塊1、蓋板3和下 模2均采用LY12的鋁合金。LY12具有良好的強(qiáng)度和組織致密性，加工及工藝性能優(yōu)良，非 常適合加工螺旋槳這種復(fù)雜型面的構(gòu)件。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖6 圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過以下步驟 實(shí)現(xiàn)的步驟一、設(shè)計(jì)鋁套4-1 :鋁套4-1的外徑比下模2上的槳轂槽2-3的直徑小15 20mm ;步驟二、制作鋁合金槳轂4 :將單向碳纖維布纏繞在鋁套4_1的外徑上，纏繞的直徑與 槳轂槽2-3直徑相同；步驟三、裁剪多塊上模纖維布和多塊下模纖維布將纖維布按照鋪設(shè)到上模塊1上的上模槳葉腔1-1-1內(nèi)每層形狀剪裁成多塊上模纖維布，將纖維布按照鋪設(shè) 到下模塊2-1上的下模槳葉腔2-1-1-1內(nèi)每層形狀剪裁成多塊下模纖維布；步驟四、制作槳 葉5 :將多塊下模纖維布由下模槳葉腔2-1-1-1的底面沿著厚度方向逐層鋪設(shè)，將多塊上模 纖維布由上模槳葉腔1-1-1的頂面沿著厚度方向逐層鋪設(shè)；步驟五、放置鋁合金槳轂4 :將 步驟二制成的鋁合金槳轂4裝在下模2上的槳轂槽2-3中；步驟六、合模將各上模塊1與 下模2合模；步驟七、注入環(huán)氧樹脂將環(huán)氧樹脂由上模塊1上的上模注入口 1-3向上模槳 葉腔1-1-1和下模槳葉腔2-1-1-1中注入；步驟八、加壓成型將蓋板3扣合在上模塊1上，
將模具放在壓力機(jī)上，加壓，壓力為50 60MPa ;步驟九、出模拆除蓋板3、上模塊1和下模 2，即得到復(fù)合材料螺旋槳的毛料，去除毛剌，即得到復(fù)合材料螺旋槳。 具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式的步驟三中的纖維布為單向碳纖維布或碳纖維編織
布。單向碳纖維可承受由離心力和水動(dòng)彎矩產(chǎn)生的軸向應(yīng)力，纖維編織布則承受由扭矩產(chǎn) 生的剪切應(yīng)力。其它步驟與具體實(shí)施方式
三相同。
權(quán)利要求
一種復(fù)合材料螺旋槳的整體成型模具，其特征在于所述模具由至少三個(gè)上模塊(1)、下模(2)和蓋板(3)組成，蓋板(3)的下端面上沿圓周設(shè)有環(huán)形槽(3-1)，環(huán)形槽(3-1)內(nèi)頂端面上均布設(shè)有至少三個(gè)模塊槽(3-1-1)，各模塊槽(3-1-1)之間的區(qū)域?yàn)槎ㄎ粔K(3-2)，蓋板(3)下端面的中心處設(shè)有槳轂定位凸緣(3-3)，每個(gè)上模塊(1)的周邊形狀與模塊槽(3-1-1)的周邊形狀相吻合，每個(gè)上模塊(1)的下端面上沿弧形的長度方向上依次設(shè)有上模分型曲面(1-1)和密封凸臺(1-2)，上模分型曲面(1-1)上設(shè)有上模槳葉腔(1-1-1)，上模槳葉腔(1-1-1)的頂面為弧面，上模分型曲面(1-1)上設(shè)有兩個(gè)上模注入口(1-3)，上模分型曲面(1-1)上且靠近密封凸臺(1-3)處設(shè)有上模排氣孔(1-4)，上模分型曲面(1-1)上靠近外圓弧面處且與上模排氣孔(1-4)對角位置處設(shè)有上模定位孔(1-5)，下模(2)的上端面上設(shè)有至少三個(gè)下模塊(2-1)，每兩個(gè)下模塊(2-1)之間設(shè)有與上模塊(1)上的密封凸臺(1-2)相配合的密封槽(2-2)，下模(2)的上端面上的中心處設(shè)有與槳轂定位凸緣(3-3)相配合的槳轂槽(2-3)，每個(gè)下模塊(2-1)上設(shè)有與上模塊(1)上的上模分型曲面(1-1)相配合的下模分型曲面(2-1-1)，每個(gè)下模分型曲面(2-1-1)上設(shè)有與上模槳葉腔(1-1-1)大小和形狀相同的下模槳葉腔(2-1-1-1)，且下模槳葉腔(2-1-1-1)與上模槳葉腔(1-1-1)正對，每個(gè)下模分型曲面(2-1-1)上設(shè)有與上模定位孔(1-5)正對的下模定位孔(2-1-1-2)，下模(2)上的每個(gè)下模分型曲面(2-1-1)和密封槽(2-2)中配合有一個(gè)上模塊(1)，蓋板(3)設(shè)置在三個(gè)上模塊(1)的上端面上，且蓋板(3)上的每個(gè)模塊槽(3-1-1)中配合裝有一個(gè)上模塊(1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料螺旋槳的整體成型模具，其特征在于所述上模塊 (1)、蓋板(3)和下模(2)均采用LY12的鋁合金。
3. —種利用權(quán)利要求1所述模具實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料螺旋槳的整體成型制造方法，其特征在于所述方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、設(shè)計(jì)鋁套(4-1):鋁套(4_1)的外徑比下模(2)上的槳轂槽(2-3)的直徑小15 20mm ;步驟二、制作鋁合金槳轂(4):將單向碳纖 維布纏繞在鋁套(4-1)的外徑上，纏繞的直徑與槳轂槽(2-3)直徑相同；步驟三、裁剪多塊上模纖維布和多塊下模纖維布將纖維布按照鋪設(shè)到上模塊(1)上的上模槳葉腔(1-1-1)內(nèi)每層形狀剪裁成多塊上模纖維布，將纖維布按照鋪設(shè)到下模塊(2-1)上的下模槳葉腔(2-1-1-1)內(nèi)每層形狀剪裁成多塊下模纖維布；步驟四、制作槳葉(5):將多塊下模纖維布由下模槳葉腔(2-1-1-1)的底面沿著厚度方向逐層鋪設(shè)，將多塊上模纖維布由上模槳葉腔 (1-1-1)的頂面沿著厚度方向逐層鋪設(shè)；步驟五、放置鋁合金槳轂(4):將步驟二制成的鋁 合金槳轂(4)裝在下模(2)上的槳轂槽(2-3)中；步驟六、合模將各上模塊(1)與下模(2) 合模；步驟七、注入環(huán)氧樹脂將環(huán)氧樹脂由上模塊(1)上的上模注入口 (1-3)向上模槳葉 腔(1-1-1)和下模槳葉腔(2-1-1-1)中注入；步驟八、加壓成型將蓋板(3)扣合在上模塊(1)上，將模具放在壓力機(jī)上，加壓，壓力為50 60MPa;步驟九、出模拆除蓋板(3)、上模 塊(1)和下模(2)，即得到復(fù)合材料螺旋槳的毛料，去除毛剌，即得到復(fù)合材料螺旋槳。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述復(fù)合材料螺旋槳的整體成型制造方法，其特征在于所述步驟三中的纖維布為單向碳纖維布或碳纖維編織布。
全文摘要
復(fù)合材料螺旋槳的整體成型模具及其制造方法，它涉及一種螺旋槳的整體成型模具及其制造方法。本發(fā)明為解決現(xiàn)有螺旋槳的槳轂與槳葉軸系振動(dòng)、槳葉根部易破壞的問題。模具上模分型曲面上設(shè)有上模槳葉腔，下模上的每個(gè)下模塊上設(shè)有與上模塊上的上模分型曲面相配合的下模分型曲面，下模槳葉腔與上模槳葉腔正對，下模上的每個(gè)下模分型曲面和密封槽中配合有一個(gè)上模塊，蓋板設(shè)置在三個(gè)上模塊的上端面上，且蓋板上的每個(gè)模塊槽中配合裝有一個(gè)上模塊。方法一、設(shè)計(jì)鋁套；二、制作鋁合金槳轂；三、裁剪多塊上模纖維布和多塊下模纖維布；四、制作槳葉；五、放置鋁合金槳轂；六、合模；七、注入環(huán)氧樹脂；八、加壓成型。本發(fā)明用于制造復(fù)合材料螺旋槳。
文檔編號B29C33/38GK101704302SQ20091030983
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者張鴻名, 洪毅, 王榮國, 赫曉東 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)