本發(fā)明涉及葉柵結(jié)構(gòu)成型，特別是涉及一種葉柵結(jié)構(gòu)成型模具及成型方法。

背景技術(shù)：

1、陣風(fēng)模擬裝置是風(fēng)洞試驗(yàn)研究飛行器在陣風(fēng)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)特性(非定常載荷、飛行的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和飛行控制)重要設(shè)備，在流場(chǎng)中做高頻率往復(fù)擺動(dòng)使流場(chǎng)變得不穩(wěn)定，模擬高空陣風(fēng)環(huán)境。陣風(fēng)模擬裝置由驅(qū)動(dòng)裝置和葉柵兩部分組成，現(xiàn)有陣風(fēng)模擬裝置葉柵為鈦合金材料，國(guó)內(nèi)對(duì)其進(jìn)行試制不能達(dá)到國(guó)外技術(shù)水平，運(yùn)行很短時(shí)間就會(huì)發(fā)生破壞，國(guó)內(nèi)目前無(wú)法制造，需從國(guó)外購(gòu)買成件。

2、為了解決此問(wèn)題，中國(guó)專利(授權(quán)公告號(hào)cn?221445380?u，授權(quán)公告日2024.07.30)公開(kāi)了一種陣風(fēng)模擬裝置，具體公開(kāi)了葉柵包括支撐骨架、輕質(zhì)材料和蒙皮層，支撐骨架套合固定在葉柄上；輕質(zhì)材料填充在支撐骨架內(nèi)；蒙皮層包裹在支撐骨架及輕質(zhì)材料的外圍。支撐骨架包括主支撐架、輔助支撐架和纏繞布，主支撐架和輔助支撐架通過(guò)纏繞布包裹連接為一體；主支撐架具有與葉柄外形相同的安裝孔，使得葉柄插合固定在安裝孔內(nèi)；輔助支撐架呈u形，輔助支撐架中部與主支撐架貼合在一起?？梢?jiàn)，其葉柵結(jié)構(gòu)為梁結(jié)構(gòu)，由軸線方向的主支撐和弦線方向的輔助支撐兩部分組成，考慮到葉柵需在25hz高頻下運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)受到周期性的、交變的氣動(dòng)載荷和慣性載荷，因此需要構(gòu)成葉柵的各個(gè)部件之間具有足夠連接強(qiáng)度和較少的工藝缺陷，否則將影響葉柵疲勞壽命。針對(duì)這種具有多密閉空腔、主支撐架與輔助支撐架通過(guò)纏繞布包裹連接的葉柵結(jié)構(gòu)目前國(guó)內(nèi)仍沒(méi)有相關(guān)的成型方法，沒(méi)有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，因此需要設(shè)計(jì)一種新的葉柵結(jié)構(gòu)成型方法，來(lái)解決此問(wèn)題。

3、為此，如何提供一種葉柵結(jié)構(gòu)成型模具及成型方法，能夠減少成型葉柵工藝缺陷，確保葉柵各個(gè)部件之間具有足夠連接強(qiáng)度，提高葉柵制作效率與制作精度，提高葉柵使用壽命是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種葉柵結(jié)構(gòu)成型模具及成型方法，旨在解決傳統(tǒng)葉柵制作方式易產(chǎn)生工藝缺陷且制作效率低、制作精度差的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一方面提供了一種葉柵結(jié)構(gòu)成型模具，葉柵結(jié)構(gòu)包括金屬葉柄和柵葉，所述柵葉包括同軸套固在所述金屬葉柄一端的支撐骨架和包裹在所述支撐骨架外表面的蒙皮層；包括：

4、模具一，所述模具一包括上半模一和下半模一；所述上半模一底面設(shè)有上凹腔一和對(duì)應(yīng)所述上凹腔一長(zhǎng)度方向一側(cè)且與所述上凹腔一連通的上定位槽一，所述下半模一頂面設(shè)有下凹腔一和對(duì)應(yīng)所述下凹腔一長(zhǎng)度方向一側(cè)且與所述下凹腔一連通的下定位槽一；

5、所述上半模一和所述下半模一可適配合模以使所述上凹腔一與所述下凹腔一共同圍合構(gòu)成與所述蒙皮層外輪廓形狀與尺寸均適配的柵葉型腔一，并使所述上定位槽一與所述下定位槽一共同圍合構(gòu)成可適配定位所述金屬葉柄另一端外周壁的葉柄定位孔一。

6、本發(fā)明的葉柵結(jié)構(gòu)成型模具使用時(shí)，利用下半模一的下凹腔一適配布置與定位柵葉，利用下半模一的下定位槽一安裝與定位金屬葉柄，可提高裝配定位的精度；在合模壓制時(shí)，進(jìn)一步通過(guò)上定位槽一與下定位槽一圍合構(gòu)成的葉柄定位孔一精確定位金屬葉柄，進(jìn)一步通過(guò)柵葉型腔一確保蒙皮層均勻準(zhǔn)確且牢固的與支撐骨架結(jié)合，提高柵葉形狀和尺寸的成型精度，從而實(shí)現(xiàn)了金屬葉柄與柵葉高精度裝配壓制成型，提高運(yùn)行穩(wěn)定性。

7、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支撐骨架包括沿所述金屬葉柄長(zhǎng)度方向布置且包裹在金屬葉柄一端的主支撐體和一一對(duì)應(yīng)所述主支撐體寬度方向兩側(cè)布置的輔助支撐體一和輔助支撐體二；所述輔助支撐體一和輔助支撐體二均為多個(gè)，多個(gè)所述輔助支撐體一和多個(gè)輔助支撐體二均沿所述主支撐體長(zhǎng)度方向依次布置，并均與所述主支撐體之間通過(guò)單向布纏繞連接，共同構(gòu)成支撐骨架結(jié)構(gòu)；

8、所述柵葉型腔一內(nèi)表面為層鋪所述蒙皮層的型面一；所述柵葉型腔一內(nèi)對(duì)應(yīng)所述葉柄定位孔一的一端為適配放置所述主支撐體的主支撐體放置區(qū)a；所述柵葉型腔一內(nèi)對(duì)應(yīng)所述主支撐體放置區(qū)a一側(cè)為適配層鋪多個(gè)所述輔助支撐體一的輔助支撐體一放置區(qū)a；所述柵葉型腔一內(nèi)對(duì)應(yīng)所述主支撐體放置區(qū)a另一側(cè)為適配層鋪多個(gè)所述輔助支撐體二的輔助支撐體二放置區(qū)a。

9、上述技術(shù)方案的有益效果是：柵葉型腔一的內(nèi)表面可確保蒙皮層的固化定型精度，進(jìn)而確保柵葉的表面輪廓精度。

10、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括用于葉柵結(jié)構(gòu)預(yù)成型的模具二，所述模具二包括上半模二和下半模二；所述上半模二底面設(shè)有上凹腔二和對(duì)應(yīng)所述上凹腔二長(zhǎng)度方向一側(cè)且與所述上凹腔二連通的上定位槽二，所述下半模二頂面設(shè)有下凹腔二和對(duì)應(yīng)所述下凹腔二長(zhǎng)度方向一側(cè)且與所述下凹腔二連通的下定位槽二；

11、所述上半模二和所述下半模二可適配合模以使所述上凹腔二與所述下凹腔二共同圍合構(gòu)成與所述柵葉外輪廓形狀相同且用于制備預(yù)成型柵葉的柵葉型腔二，并使所述上定位槽二與所述下定位槽二共同圍合構(gòu)成可適配定位所述金屬葉柄另一端外周壁的葉柄定位孔二；所述柵葉型腔二的尺寸小于所述柵葉型腔一的尺寸，以為在所述模具一中層鋪包裹在所述預(yù)成型柵葉外表面的預(yù)留蒙皮提供預(yù)留空間。

12、上述技術(shù)方案的有益效果是：利用模具二可制備固定連接有金屬葉柄的預(yù)成型柵葉，制成的預(yù)成型柵葉的外形尺寸小于最終的葉柵結(jié)構(gòu)外形尺寸，可將制成的預(yù)成型柵葉作為進(jìn)一步加工葉柵結(jié)構(gòu)的組件，填裝至模具一中進(jìn)行二次包裹蒙皮層，進(jìn)而提高葉柵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和成型精度。

13、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述柵葉型腔二內(nèi)表面為層鋪所述蒙皮層的型面二；所述柵葉型腔二內(nèi)對(duì)應(yīng)所述葉柄定位孔二的一端為適配放置所述主支撐體的主支撐體放置區(qū)b；所述柵葉型腔二內(nèi)對(duì)應(yīng)所述主支撐體放置區(qū)b一側(cè)為適配層鋪多個(gè)所述輔助支撐體一的輔助支撐體一放置區(qū)b；所述柵葉型腔二內(nèi)對(duì)應(yīng)所述主支撐體放置區(qū)b另一側(cè)為適配層鋪多個(gè)所述輔助支撐體二的輔助支撐體二放置區(qū)b。

14、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括多組內(nèi)脹芯模；所述輔助支撐體一和輔助支撐體二均為u型；所述輔助支撐體一和所述輔助支撐體二的u型槽內(nèi)均可拆卸適配填充相應(yīng)所述內(nèi)脹芯模，以在模壓時(shí)通過(guò)所述內(nèi)脹芯模支撐相應(yīng)所述輔助支撐體一、所述輔助支撐體二及所述蒙皮層。

15、上述技術(shù)方案的有益效果是：填裝在輔助支撐體一和輔助支撐體二內(nèi)腔中的內(nèi)脹芯?？善鸬街巫饔?，在成型過(guò)程提供內(nèi)部壓力，以提高柵葉蒙皮層的成型精度和成型質(zhì)量；內(nèi)脹芯模為可拆卸結(jié)構(gòu)，可在制成預(yù)成型柵葉后自輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽中取出，以最終獲得具有空腔結(jié)構(gòu)的葉柵結(jié)構(gòu)。

16、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽內(nèi)相對(duì)的兩側(cè)壁均具有凹槽；每組所述內(nèi)脹芯模均包括內(nèi)脹芯模一、內(nèi)脹芯模二和內(nèi)脹芯模三；所述輔助支撐體一和所述輔助支撐體二的u型槽內(nèi)相對(duì)的兩側(cè)壁凹槽中均一一對(duì)應(yīng)可拆卸適配填裝相應(yīng)所述內(nèi)脹芯模一和所述內(nèi)脹芯模三，所述內(nèi)脹芯模二可拆卸適配填裝在所述輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽中，且對(duì)應(yīng)相應(yīng)所述內(nèi)脹芯模一和所述內(nèi)脹芯模三之間。

17、上述技術(shù)方案的有益效果是：內(nèi)脹芯模一和內(nèi)脹芯模三填裝在輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽側(cè)壁的凹槽中，進(jìn)一步提高了支撐強(qiáng)度；取出時(shí)，可先將位于內(nèi)脹芯模一和內(nèi)脹芯模三之間的內(nèi)脹芯模二直接取出，再將內(nèi)脹芯模一和內(nèi)脹芯模三分別取出。

18、本發(fā)明另一方面提供了一種葉柵結(jié)構(gòu)成型方法，包括所述一種葉柵結(jié)構(gòu)成型模具，成型步驟為：

19、s1：利用模具一制備葉柵結(jié)構(gòu)；成型材料為預(yù)浸料；蒙皮層包括非工作面蒙皮和與非工作面蒙皮一體連接的工作面蒙皮；在下半模一的下定位槽一內(nèi)表面層鋪非工作面蒙皮，抽真空壓實(shí)，用于形成柵葉的非工作面；

20、s2：在支撐骨架的內(nèi)腔中填充可壓縮的輕質(zhì)支撐材料；將支撐骨架同軸套固在金屬葉柄一端；將金屬葉柄另一端對(duì)應(yīng)放置在下定位槽一中進(jìn)行定位，并使支撐骨架適配層鋪在下凹腔一中的非工作面蒙皮上；將工作面蒙皮翻折鋪放在支撐骨架和輕質(zhì)支撐材料上，用于形成柵葉的工作面；

21、s3：將上半模一適配蓋合在下半模一上，以將金屬葉柄另一端定位在葉柄定位孔一中，并將上半模一的上凹腔一適配蓋合在工作面蒙皮上以將待成型柵葉封閉在柵葉型腔一中，通過(guò)控制輕質(zhì)支撐材料外形尺寸以控制壓縮量，合模加熱一體固化，壓制成葉柵結(jié)構(gòu)。

22、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，s2具體包括以下步驟：

23、s21：每個(gè)輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽內(nèi)底面均貼合包裹單向布，且每張單向布的兩端均伸出至相應(yīng)輔助支撐體一或輔助支撐體二的u型腔外部以構(gòu)成工作面連接端和非工作面連接端，在每個(gè)輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽中填充可壓縮的輕質(zhì)支撐材料，單向布包裹及輕質(zhì)支撐材料填充工作完成后抽真空備用；

24、s22：將多個(gè)輔助支撐體一依次鋪放至輔助支撐體一放置區(qū)a中，將多個(gè)輔助支撐體二依次鋪放至輔助支撐體二放置區(qū)a中，并使包裹輔助支撐體一的單向布的非工作面連接端和包裹相應(yīng)輔助支撐體二的單向布的非工作面連接端相互對(duì)接且層鋪在非工作面蒙皮上；

25、s23：將主支撐體同軸套固在金屬葉柄一端；將金屬葉柄另一端對(duì)應(yīng)放置在下定位槽一中進(jìn)行定位，并使主支撐體適配放置在主支撐體放置區(qū)a中并層鋪在非工作面蒙皮及對(duì)應(yīng)非工作面的單向布上；層鋪完畢后整體抽真空；

26、s24：將包裹輔助支撐體一的單向布的工作面連接端和包裹相應(yīng)輔助支撐體二的單向布的工作面連接端相互對(duì)接并層鋪在主支撐體上；將工作面蒙皮翻折覆蓋在支撐骨架、輔助支撐體一、輔助支撐體二、輕質(zhì)支撐材料及單向布上。

27、本發(fā)明另一方面提供了一種葉柵結(jié)構(gòu)成型方法，包括所述一種葉柵結(jié)構(gòu)成型模具，成型步驟為：

28、s10：利用模具二制備預(yù)成型柵葉；成型材料為預(yù)浸料；蒙皮層包括非工作面蒙皮、工作面蒙皮及預(yù)留蒙皮；工作面蒙皮通過(guò)熱壓罐或者抽真空工藝方法單獨(dú)固化成型后備用；在下半模二的下凹腔二內(nèi)表面層鋪非工作面蒙皮，抽真空壓實(shí)；

29、s20：在輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽內(nèi)底面均貼合包裹單向布，且每張單向布的兩端均伸出至相應(yīng)輔助支撐體一或輔助支撐體二的u型腔外部以構(gòu)成工作面連接端和非工作面連接端，在輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽中填充內(nèi)脹芯模；單向布包裹及內(nèi)脹芯模填充工作完成后抽真空備用；

30、s30：將多個(gè)輔助支撐體一依次鋪放至輔助支撐體一放置區(qū)b中，將多個(gè)輔助支撐體二依次鋪放至輔助支撐體二放置區(qū)b中，并使包裹輔助支撐體一的單向布的非工作面連接端和包裹相應(yīng)輔助支撐體二的單向布的非工作面連接端相互對(duì)接且層鋪在非工作面蒙皮上；

31、s40：將主支撐體同軸套固在金屬葉柄一端；將金屬葉柄另一端對(duì)應(yīng)放置在下定位槽二中進(jìn)行定位，并使主支撐體適配放置在主支撐體放置區(qū)b中并層鋪在非工作面蒙皮及單向布的非工作面連接端上；層鋪完畢后整體抽真空；

32、s50：將包裹輔助支撐體一的單向布的工作面連接端和包裹相應(yīng)輔助支撐體二的單向布的工作面連接端相互對(duì)接并層鋪在主支撐體上；將上半模二與下半模二合模，加熱固化制成固化組件；

33、s60：固化后將內(nèi)脹芯模取出，將固化后的工作面蒙皮與步驟s50中的固化組件進(jìn)行粘接，以形成固定連接有金屬葉柄的預(yù)成型柵葉；

34、s70：利用模具一制作葉柵結(jié)構(gòu)；將預(yù)留蒙皮的非工作面鋪設(shè)在下半模一的下凹腔一內(nèi)表面上，進(jìn)行抽真空壓實(shí)，將制成的預(yù)成型柵葉適配放入下凹腔一中并使金屬葉柄適配放入下定位槽一中，將預(yù)留蒙皮的工作面鋪設(shè)在制成的預(yù)成型柵葉表面，將上半模一和下半模一合模，加熱固化制成葉柵結(jié)構(gòu)。

35、本發(fā)明另一方面提供了一種葉柵結(jié)構(gòu)成型方法，包括所述一種葉柵結(jié)構(gòu)成型模具，成型步驟為：

36、s100：利用模具二制備預(yù)成型柵葉；成型材料為預(yù)浸料；蒙皮層包括非工作面蒙皮、工作面蒙皮及預(yù)留蒙皮；工作面蒙皮通過(guò)熱壓罐或者抽真空工藝方法單獨(dú)固化成型后備用；在下半模二的下凹腔二內(nèi)表面層鋪非工作面蒙皮，抽真空壓實(shí)；

37、s200：在非工作面蒙皮上對(duì)應(yīng)下定位槽二鋪設(shè)單向布，單向布呈u型布置且u型開(kāi)口端朝上，以在下凹腔二內(nèi)對(duì)應(yīng)單向布的u型槽中限定出主支撐體放置區(qū)b；

38、s300：將主支撐體同軸套固在金屬葉柄一端；將金屬葉柄另一端對(duì)應(yīng)放置在下定位槽二中進(jìn)行定位，并使主支撐體適配放置在主支撐體放置區(qū)b中并層鋪在非工作面蒙皮及單向布u型槽的槽底面上；層鋪完畢后整體抽真空；

39、s400：將輔助支撐體一和輔助支撐體二包裹在相應(yīng)內(nèi)脹芯模上抽真空備用；將輔助支撐體一和輔助支撐體二從內(nèi)脹芯模上取下；將多個(gè)輔助支撐體一依次鋪放至輔助支撐體一放置區(qū)b中，將多個(gè)輔助支撐體二依次鋪放至輔助支撐體二放置區(qū)b中，并均與相應(yīng)單向布組裝，且將內(nèi)脹芯模填裝至相應(yīng)輔助支撐體一和輔助支撐體二的u型槽內(nèi)；

40、s500：將包裹輔助支撐體一的單向布的工作面連接端和包裹相應(yīng)輔助支撐體二的單向布的工作面連接端相互對(duì)接并層鋪在主支撐體上；將上半模二與下半模二合模，加熱固化制成固化組件；

41、s600：固化后將內(nèi)脹芯模取出，將固化后的工作面蒙皮與步驟s50中的固化組件進(jìn)行粘接，以形成固定連接有金屬葉柄的預(yù)成型柵葉；

42、s700：利用模具一制作葉柵結(jié)構(gòu)；將預(yù)留蒙皮的非工作面鋪設(shè)在下半模一的下凹腔一內(nèi)表面上，進(jìn)行抽真空壓實(shí)，將制成的預(yù)成型柵葉適配放入下凹腔一中并使金屬葉柄適配放入下定位槽一中，將預(yù)留蒙皮的工作面鋪設(shè)在制成的預(yù)成型柵葉表面，將上半模一和下半模一合模，加熱固化制成葉柵結(jié)構(gòu)。

43、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種葉柵結(jié)構(gòu)成型模具及成型方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

44、1、本發(fā)明采用單向布纏繞方式實(shí)現(xiàn)主支撐體與多個(gè)輔助支撐體一、輔助支撐體二的連接，相比傳統(tǒng)的膠接具有更高的連接強(qiáng)度，且單向布與工作面蒙皮、非工作面蒙皮之間壓制加熱固化形成一體結(jié)構(gòu)，使得葉柵結(jié)構(gòu)整體具有更高的連接穩(wěn)定性，大大提高了耐用性能。

45、2、本發(fā)明為了解決這種整體多密閉空腔的葉柵結(jié)構(gòu)的成型，可預(yù)留幾層整張蒙皮(工作面蒙皮和非工作面蒙皮)并利用模具二和模具一進(jìn)行二次一體固化成型。另外，通過(guò)內(nèi)部設(shè)計(jì)內(nèi)脹芯模，將輔助支撐體一與輔助支撐體二包裹在內(nèi)脹芯模上，通過(guò)單向纏繞與主支撐連接，在合模壓制成型過(guò)程中提供內(nèi)部壓力，提高了蒙皮層的成型效果和成型精度；并且利用模具二將金屬葉柄、支撐骨架和非工作面蒙皮一體固化成型，這樣制成的預(yù)成型柵葉的工作面蒙皮方向具有開(kāi)口，可以在成型后從開(kāi)口方向取出內(nèi)脹芯模；然后工作面蒙皮采用熱壓罐成型，固化后備用；在模具一中將預(yù)留的幾層整張非工作面蒙皮鋪放到模具一的下凹腔一中，再將固化后的預(yù)成型柵葉整體表面層鋪膠衣后放入模具一，再將固化后的工作面蒙皮放到模具一中，最后將預(yù)留的幾層整張蒙皮工作面包裹在葉柵表面，模具一合模升溫固化，完成二次葉柵固化成型。也可以采用輕質(zhì)支撐材料將葉柵內(nèi)腔填滿，通過(guò)控制輕質(zhì)支撐材料的外形尺寸可控制壓量，可以實(shí)現(xiàn)所有部件一體固化，能夠減少葉柵工藝缺陷，確保葉柵各個(gè)部件之間具有足夠連接強(qiáng)度，提高葉柵制作效率與制作精度，提高葉柵使用壽命。