[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，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。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

为了解决上述问题，本发明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。

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。

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。

本发明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。

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。