CN104956090B - 风扇叶片的制造方法及制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风扇叶片的制造方法和制造装置，原材料板具有平行取向的多根主纤维(71)、与主纤维(71)并平行取向的多根副纤维(72)、将这些主纤维(71)和副纤维(72)一体化的树脂，在将原材料板(7)加热至树脂变软的温度的状态下，利用框状的压边框(8)夹持原材料板(7)，使主纤维(71)的方向与风扇叶片模具(6b)的长度方向(Y)匹配地将由压边框(8)夹持的原材料板(7)向风扇叶片模具(6b)按压，由此，向原材料板(7)赋予沿着主纤维(71)方向的适当的张力，抑制褶皱产生。

Description

风扇叶片的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及使用原材料板来制造风扇叶片的纤维强化复合材料制的风扇叶片的制造方法和制造装置，所述原材料板利用树脂将平行取向的多根纤维一体化而成。
背景技术
作为用于航空器的发动机来使用的涡轮风扇发动机由产生大部分推力的风扇、和核心发动机(涡轮喷气发动机)构成，所述核心发动机具有配置在风扇的后方并用于驱动风扇的涡轮机。风扇与核心发动机同轴配置，从发动机前面吸入到风扇的空气分为通过风扇直接向后方排出的部分(Gf)和进入核心发动机燃烧而使涡轮机旋转后向后方排出的部分(Gc)。它们的比(Gf/Gc)称为旁通比。
由于旁通比高的一方燃料效率好，因此，近年来正在开发高旁通比的涡轮风扇发动机。如果提高旁通比，风扇的直径会变得比核心发动机的直径大，因此构成风扇的风扇叶片的长度变长。迄今为止，风扇叶片利用钛、铝合金等成形，但伴随着风扇叶片的大型化，为了同时满足轻量化和强度的要求，提出了将纤维强化复合材料用于风扇叶片的方法(参照专利文献1、2)。
这种复合材料制成的风扇叶片使用将平行取向的多根纤维(长纤维)利用树脂(聚合物)一体化的原材料板，通过热成形而成形。如果要通过热成形使平板状的原材料板成形为像风扇叶片那样的立体形状的制品，在对原材料板进行加热而使树脂变得柔软的状态下，可采用以下的若干方法：(a)利用两个模具夹持原材料板；(b)利用压缩空气将原材料板向模具按压；(c)在模具与原材料板之间进行减压，使原材料板吸附在模具(参照专利文献3、4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2007-112132号公报
专利文献2：(日本)特开2011-69286号公报
专利文献3：(日本)特开昭61-179720号公报
专利文献4：(日本)特开平6-239340号公报
发明内容
发明所要解决的技术课题
可是，通常，考虑到空气动力特性，风扇叶片制成大的扭曲形状，因此对其进行复制的模具的表面也是扭曲的形状。模具的表面具有这样的扭曲时，在上述(a)的情况下，随着夹在两个模具之间的原材料板沿着模具的形状被引入，有时在被引入的周边等部分会产生褶皱、卷入。另外，在使两个模具靠近而夹住原材料板时，有时原材料板会沿着模具的凹凸形状从模具的中央偏移移动而难以适当地成形。
在(b)的情况下，如果原材料板沿着模具被压缩空气按压而下沉的距离大，则与(a)同样地容易产生褶皱等，为了利用压缩空气将原材料板适当地向模具按压，需要高压的压缩空气。在(c)的情况下，如果原材料板因减压的吸附力而沿着模具下沉的距离大，则与(a)同样地容易产生褶皱等，另外，为了使原材料板适当地吸附在模具上，需要进行大幅度减压，但减压也是受到限制的。
此外，在(b)和(c)的情况下，由于不是利用两个模具夹持原材料板，而是利用压缩空气向一个模具按压或者利用减压使其吸附在一个模具，因此，在原材料板具有难以变形的厚度、材质的情况下，难以进行应对。
本发明考虑到以上情况而作出，其目的在于提供一种风扇叶片的制造方法和制造装置，将平行取向的多根纤维利用树脂一体化而制成原材料板，在使用该原材料板通过热成形来制造风扇叶片时，能够抑制褶皱的产生。
用于解决技术课题的技术方案
为了达成上述目的，本发明提供一种风扇叶片的制造方法，其特征在于，在原材料板被加热的状态下利用框状的压边框夹持所述原材料板，所述原材料板具有平行取向的多根主纤维、与该主纤维交叉并平行取向的多根副纤维、将这些主纤维和副纤维一体化的树脂，使所述主纤维的方向与风扇叶片模具的长度方向匹配地将由该压边框夹持的原材料板向风扇叶片模具按压。
另外，根据本发明，提供一种一种风扇叶片的制造装置，其特征在于，具有：框状的压边框，该压边框将原材料板以加热了的状态夹持，所述原材料板具有平行取向的多根主纤维、与该主纤维交叉并平行取向的多根副纤维、将这些主纤维和副纤维一体化的树脂；按压机构，其使所述主纤维的方向与风扇叶片模具的长度方向匹配地将由该压边框夹持的原材料板向风扇叶片模具按压。
发明效果
根据本发明的风扇叶片的制造方法和制造装置，将平行取向的多根纤维利用树脂一体化而制成原材料板，在使用该原材料板通过热成形来制造风扇叶片时，能够抑制褶皱的产生。
附图说明
图1是具有风扇叶片的涡轮风扇发动机的示意侧剖视图。
图2是表示本发明的一实施方式的风扇叶片制造方法所使用的风扇叶片模具、以及原材料板的说明图，所述原材料板具有沿风扇叶片的长度方向取向的主纤维和与主纤维交叉而取向的副纤维。
图3是用于制造风扇叶片的热成形装置的示意剖视图。
图4A是风扇叶片模具和下压边框的俯视图。
图4B是风扇叶片模具和下压边框的侧视图。
图5是表示图4所示风扇叶片模具及下压边框、一次弯曲后的原材料板的立体图。
图6是将原材料板载置于图4和图5所示的风扇叶片模具及下压边框，并利用箭头的长度表示原材料板的拉伸量的说明图。
图7A是图6所示的风扇叶片模具的长度方向端部在宽度方向中央部分(拉伸量大的部分)的局部剖视图。
图7B是图6所示的风扇叶片模具的长度方向端部在宽度方向两端部分(拉伸量小的部分)的局部剖视图。
图8是表示将原材料板载置于风扇叶片模具和下压边框的状态的俯视图，所述风扇叶片模具和下压边框构成本发明的变形例的风扇叶片制造装置的一部分。
图9是图8所示下压边框的主要部分侧剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图具体说明本发明优选实施方式。实施方式所示的尺寸、材料、以及其他具体数值等只不过是用于容易理解发明的例示，除了特殊说明的情况外，并不限定本发明。在本说明书和附图中，对于实质上具有相同功能、结构的部件标注相同的附图标记并省略重复说明，另外，与本发明没有直接关系的部件省略图示。
(涡轮风扇发动机1)
图1表示具有风扇叶片的涡轮风扇发动机1的示意侧剖视图。涡轮风扇发动机1由风扇2和核心发动机3构成，风扇2产生推力的大部分，核心发动机3具有配置在风扇2的后方而用于驱动风扇2的涡轮机。
核心发动机3由涡轮喷气发动机构成，该涡轮喷气发动机从上游侧朝向下游侧配置有低压压缩机31、高压压缩机32、燃烧室33、高压涡轮机34、低压涡轮机35、风扇涡轮机36。高压涡轮机34通过高压轴37与高压压缩机32连结，低压涡轮机35通过低压轴38与低压压缩机31连结，风扇涡轮机36通过风扇轴39与风扇2连结。也可以省略高压涡轮机34与高压压缩机32、低压涡轮机35与低压压缩机31中的任一方组合。
(风扇叶片21)
风扇2具有在周向上隔开间隔配置的多个风扇叶片21，在风扇2的周围配设有包围风扇2并形成大致圆筒状的风扇罩4。风扇罩4经由在周向上隔开间隔配设的多个支杆(支柱)5被安装在核心发动机3的壳体30上。收容在风扇罩4内的风扇2具有：安装在风扇轴39上的风扇盘22、在周向上隔开间隔配设在风扇盘22上的多个风扇叶片21。考虑到空气动力特性，风扇叶片21形成大幅度扭曲的形状。以下，说明风扇叶片21的制造方法和制造装置。
(原材料板7)
图2表示风扇叶片模具6b(以下，也称为下模具6b)和按压在下模具6b上的原材料板7。原材料板7具有：平行取向的多根主纤维71、与主纤维71交叉并平行取向的多根副纤维72、使主纤维71和副纤维72一体化的树脂。这样利用纤维71、72强化了树脂的原材料板7以后述的方式被层叠多片(例如8～16片)并进行贴合来制造复合材料(FRP：FiberReinforced Plastics，例如，CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)制的风扇叶片21。需要说明的是，在层叠的原材料板7彼此之间，也可以根据需要夹入由热塑性树脂制成的中间片开提高层间的贴紧力。
主纤维71、副纤维72使用炭纤维、芳族聚酰胺纤维或者玻璃纤维等强化纤维。主纤维71与风扇2旋转时被离心力拉伸的方向即风扇叶片21的长度方向(下模具6b的长度方向Y)平行地取向，副纤维72由第一副纤维72a和第二副纤维72b构成，第一副纤维72a相对于主纤维71以45度的角度取向，第二副纤维72b相对于主纤维71以-45度的角度取向。但是，第一副纤维72a和第二副纤维72b的取向角度不限于这些角度，主纤维71的方向也可以与下模具6b的长度方向Y不平行而稍微倾斜(例如在相对于长度方向Y加减30度的范围内倾斜)。
使主纤维71和副纤维72一体化的树脂可使用聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、ABS树脂、氯乙烯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂、尼龙树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂等热塑性树脂。热塑性树脂具有加热则软化而发挥塑性，冷却则固化的性质。
风扇叶片模具(下模具)6b上复制有成形品的下表面的形状，原材料板7在被加热而树脂软化的状态下，使主纤维71的方向与风扇叶片模具(下模具)6b的长度方向匹配地按压在下模具6b，从而成形为立体形状(热成形)。从该成形品切出必要的部分，通过层叠多个切出的部分并进行贴合来制造风扇叶片21。需要说明的是，被贴合的各层原材料板7也可以利用形状各不相同的模具成形为各自的立体形状。
(热成形装置TF)
图3是用于制造风扇叶片21的热成形装置TF的示意剖视图。原材料板7通过热成形装置TF成形为立体形状。热成形装置TF具有：风扇叶片模具(下模具)6b、复制有成形品的上表面形状的配对风扇叶片模具6a(以下，也称为上模具6a)、夹持原材料板7的压边框8、对原材料板7进行加热的加热器9。由上模具6a和下模具6b构成一个风扇叶片模具单元6。
如图3所示，压边框8由从上下夹持原材料板7的上压边框8a和下压边框8b构成。上压边框8a和下压边框8b分别形成框状，从上下夹持除了与上模具6a和下模具6b的模具复制部(实质上的模具部)相对的原材料板7的中央之外的部分。在下压边框8b的上方载置原材料板7。
载置于下压边框8b上的原材料板7被配置在上压边框8a与下压边框8b之间的加热器9加热至树脂软化的温度(可塑温度)。在加热结束后，加热器9从上压边框8a与下压边框8b之间脱离。这是为了利用压边框8夹持原材料板7，将原材料板7夹入上模具6a与下模具6b之间。加热器9使用红外线加热器(Infrared Ray Heater：IR加热器)等。
在下模具6b的内部设置有用于加热下模具6b的加热管61b和用于冷却下模具6b的冷却管62b。在加热管61b内流动加热流体，以使得在由加热器9加热到可塑温度的原材料板7与下模具6b接触时，原材料板7不会冷却至低于可塑温度。另一方面，在冷却管62b内流动冷却液体，以使得在闭合上模具6a和下模具6b而将原材料板7成形为与模具的形状一致后，通过将下模具6b冷却到可塑温度以下，使成形后的原材料板7以该形状固化。另外，上模具6a的内部也设置有相同的加热管61a和冷却管62a。也可以代替加热管61a、61b而使用电热线、高频加热装置等加热装置。
上压边框8a被安装在上模具6a，与上模具6a一体地通过液压装置等进行升降。液压装置构成按压机构，该按压机构用于将由上压边框8a和下压边框8b夹持的原材料板7向下模具6b按压。此外，上模具6a和上压边框8a也可以分别通过液压装置独立地进行升降。
下压边框8b通过将设置在下部的导杆81插入形成于下模具6b的引导孔63而相对于下模具6b不在水平方向上偏离地进行升降。在导杆81上连接有对其下压施以规定阻力的液压装置，在下压边框8b被下降的上压边框8a向下按压时，利用上述阻力，将原材料板7以规定的力夹持在上压边框8a与下压边框8b之间。
如上所述，被框状的上压边框8a和下压边框8b夹持的原材料板7的中央部分以加热到可塑温度以上的状态从上方被按压在下模具6b上。利用图4～图7具体说明设置在下模具6b、下压边框8b和下模具6b的富余部65。
(风扇叶片模具6b)
图4A是表示风扇叶片模具(下模具)6b和下压边框8b的俯视图，图4B是表示风扇叶片模具(下模具)6b和下压边框8b的侧视图，图5是表示图4A和图4B所示下模具6b和下压边框8b、一次弯曲的原材料板7的立体图。另外，图6是在图4A、图4B和图5所示的下模具6b和下压边框8b上配置原材料板7并利用箭头的长度来表示原材料板7的拉伸量的说明图。另外，图7A和图7B是图6所示下模具6b和下压边框8b的局部剖视图，图7A是下模具6b的长度方向端部在宽度方向中央部(拉伸量大的部分)的局部剖视图，图7B是下模具6b的长度方向端部在宽度方向两端部(拉伸量小的部分)的局部剖视图。下模具6b具有风扇叶片部64(用点表示的部分)和富余部65，风扇叶片21由多层原材料板7层叠而成，在所述风扇叶片部64复制有风扇叶片21内的应当成形的一层的形状，所述富余部65沿着风扇叶片部64的周围形成且不是应当成形的风扇叶片21的形状。该下模具6b能够滑动地插入下模具贯通孔82，该下模具贯通孔82在上下方向上贯通形成于下压边框8b。
如图4B所示，下压边框8b的下模具贯通孔82形成为比下模具6b大一圈，在下模具贯通孔82的内表面与下模具6b的侧面之间形成有能够使下模具6b滑动地插入下模具贯通孔82的间隙Gb。另外，如图7A所示，在上压边框8a也形成有供下模具6b插入的下模具贯通孔85，在下模具贯通孔85的内表面与下模具6b的侧面之间形成有间隙Ga，该间隙Ga使上压边框8a在原材料板7位于下模具贯通孔85的内表面与下模具6b的侧面之间的状态下能够下降到比下模具6b的顶面更靠下方的位置。该间隙Ga被设定为与原材料板7的板厚相等或者更大。
如前所述，风扇叶片21为了提高空气动力特性而大幅度地扭曲，因此复制有其形状的风扇叶片模具(下模具)6b、配对风扇叶片模具(上模具)6a的表面也是扭曲的形状。具体地说，如图4A、图4B和图5所示，下模具6b的形状为，具有在长度方向上隔开间隔的峰部(顶部)66且具有将峰部66彼此连结的脊线部67(大致马鞍状)。另外，如图6所示，在下模具6b中，在比较风扇叶片部64的宽度方向中央部64x的沿着下模具6b的表面的长度方向长度(不是直线距离，而是沿着下模具6b表面的路程)与宽度方向两端部64y的沿着下模具6b的表面的长度方向长度(不是直线距离，而是沿着下模具6b表面的路程)的情况下，宽度方向中央部64x比宽度方向两端部64y短。另一方面，上模具6a成为与下模具6b凹凸大致相反的形状。
(富余部65)
如图6、图7A和图7B所示，下模具6b的富余部65并非均匀地设定在风扇叶片部64的周围，而在下模具6b的长度方向端部的宽度方向中央部65x和下模具6b的长度方向端部的宽度方向两端部65y截面形状不同。在此，宽度方向是与下模具6b的长度方向Y(参照图4A)正交的方向，截面形状是在原材料板7的按压方向(上下方向)上切断富余部65时的形状。
具体地说，在富余部65中，下模具6b的长度方向端部的宽度方向中央部65x的截面形状的角度(参照图7A)比下模具6b的长度方向端部的宽度方向两端部65y的截面形状的角度(参照图7B)陡。即，富余部65的宽度方向中央部65x的截面形状的角度(以下，称为截面角度)成为大致直角，而富余部65的宽度方向两端部65y的截面角度成为平缓的斜坡状。上述下模具6b的宽度方向中央部65x的截面形状的角度(参照图7A)和宽度方向两端部65y的截面形状的角度(参照图7B)可以根据叶片的形状被设定为适当角度。
(风扇叶片21的制造方法)
首先，使图4A、图4B和图5所示的下压边框8b向上方移动至其顶面到达比下模具6b更靠上方的位置(参照图3)。在原材料板7通过加热器9等加热到可塑温度以上的状态下，如图6所示，将原材料板7载置在该下压边框8b的顶面。在此，如前所述，由于风扇叶片21为了提高空气动力特性而大幅度地扭曲，因此复制有其形状的下模具6b也是扭曲的形状。具体地说，如图5所示，下模具6b的形状为，具有在长度方向上隔开间隔的峰部66且具有将峰部66彼此连结的脊线部67(大致马鞍状)。因此，在热成形工序中，在将平板形状的原材料板7直接向下模具6b按压时，从下模具6b的峰部66开始发生点接触，而与峰部66彼此之间的脊线部67相对的原材料板7的中央部未施加有适当的张力，这成为褶皱产生的原因。
为了应对该问题，在将原材料板7向下模具6b按压时，如图5所示，使原材料板7预先弯曲变形(一次弯曲)，以使得原材料板7与下模具6b的接触从沿着风扇叶片部64的脊线部67的线接触开始。由于原材料板7与下模具6b的接触是从沿着风扇叶片部64的脊线部67的线接触开始，因此通过将原材料板7向下模具6b按压的热成形工序，能够对原材料板7整体维持适当的张力，从而能够抑制褶皱的产生。将原材料板7预先弯曲的形状(一次弯曲的形状)优选为可展开面形状(不伸缩就能够展开成平面的形状)。因为这样能够抑制对平板状的原材料板7进行一次弯曲时产生褶皱。图5所示的下压边框8b的顶面配合一次弯曲的原材料板7的下表面形状而弯曲成形。在图4A中，一次弯曲形状的母线方向X与原材料板7的下模具6b长度方向Y的交叉角α为10度以上80度以下，在该范围中，优选为30度以上60度以下。在交叉角α为10度以上80度以下时，能够减小热成形引起的二次弯曲中的变形(从可展开面形状向非可展开面形状的变形)的变形量，在交叉角α为30度以上60度以下时，能够进一步减小上述变形量，进一步抑制褶皱产生。
如图2所示，原材料板7被载置于下压边框8b的顶面，且使主纤维71的方向与下模具(风扇叶片模具)6b的长度方向Y匹配。在本实施方式中，使主纤维71与下模具6b的长度方向Y平行地将原材料板7载置于下压边框8b的顶面，尽可能地提高了承受离心力的风扇叶片21的强度和刚性。但是，只要能够确保风扇叶片21的强度和刚性，主纤维71也可以与下模具6b的长度方向Y不平行。在这种情况下，优选使主纤维71与下模具6b的长度方向Y的角度为30度以下，更优选为10度以下。在这些范围内，能够确保风扇叶片21具有适当的强度和刚性。即，使主纤维71的方向与下模具6b的长度方向Y匹配并不限于主纤维71与下模具6b的长度方向Y平行，还包括以从-30度到+30度的范围(更优选从-10度到+10度的范围)交叉的状态。
然后，如图3所示，通过由液压装置等构成的按压机构使上压边框8a和上模具6a一体地下降。上模具6a的下表面配合下模具6b的顶面形状而成形，上压边框8a的下表面配合下压边框8b的顶面形状而成形。由此，原材料板7的周围部分被夹持在上压边框8a与下压边框8b之间，伴随着上压边框8a和上模具6a的下降，下压边框8b被导杆81引导着下降，原材料板7的中央部分向下模具6b被按压，并被上模具6a碾压而夹在上模具6a与下模具6b之间。
这样，在原材料板7的周围被上压边框8a和下压边框8b夹持的状态下，使原材料板7的主纤维71的方向与下模具6b的长度方向Y匹配，且使原材料板7的中央部分被按压在下模具6b。在此，原材料板7的主纤维71的方向与下模具6b的长度方向Y匹配是指，除了如上所述地使主纤维71与下模具6b的长度方向Y平行以外，还包括以从-30度到+30度的范围(更优选从-10度到+10度的范围)交叉的状态。由于原材料板7被框状的压边框8a、8b保持，因此相对于下模具6b不在水平方向上偏离移动，并且，在向主纤维71的方向施加适当的张力的状态下被按压在下模具6b。
因此，当原材料板7被夹在上模具6a与下模具6b之间压制成形时，原材料板7的中央部分被可靠地压制，并且，成为在主纤维71的方向一直被拉伸的状态，因而难以产生褶皱。另外，由于利用上模具6a和下模具6b夹持原材料板7，因此即便原材料板7具有难以变形的材质、厚度，也能够对原材料板7施加大的力，从而能够使原材料板7配合上模具6a和下模具6b的形状精度良好地变形。需要说明的是，在向下模具6b按压原材料板7时，也可以通过使上压边框8a和下压边框8b夹持的原材料板7的夹持部分中的至少一部分从压边框8a、8b滑动，从而避免对原材料板7施加过大张力的状况。
另外，在向下模具6b按压原材料板7时，也可以沿着主纤维71拉伸原材料板7的长度方向端部7a，从而抑制原材料板7产生褶皱。在此，复制有风扇叶片21的形状的下模具6b具有前述的扭曲的形状。具体地说，如图6所示，在下模具6b中，在比较风扇叶片部64的宽度方向中央部64x的沿着下模具6b的表面的长度方向的长度(不是直线距离，而是沿着下模具6b的表面路程)与宽度方向两端部64y的沿着下模具6b的表面的长度方向的长度(不是直线距离，而是沿着下模具6b的表面路程)的情况下，宽度方向中央部64x一方比宽度方向两端部64y短。因此，在热成形工序中，假设向下模具6b按压原材料板7而将如图2所示的各主纤维71以均匀的长度拉伸时，宽度方向中央部64x的主纤维71x(参照图2)具有富余，从而在宽度方向中央部64x，主纤维71x容易产生褶皱。
为了应对该问题，在向具有上述形状的下模具6b按压原材料板7时，如图6的箭头记号A所示，原材料板7的宽度方向中央部分7x与下模具6b的长度方向端部的富余部65的宽度方向中央部65x接触，原材料板7的宽度方向两端部分7y与下模具6b的长度方向端部的富余部65的宽度方向两端部65y接触，通过比原材料板7的宽度方向两端部分7y更大的拉伸量拉伸原材料板7的宽度方向中央部分7x，避免主纤维71x在宽度方向中央部64x产生富余，从而防止在主纤维71x产生褶皱。
即，如图6、图7A和图7B所示，下模具6b的长度方向端部在富余部65的宽度方向中央部65x的截面角度比下模具6b的长度方向端部在富余部65的宽度方向两端部65y的截面角度陡。由此，在被压边框8夹持的原材料板7下降而向下模具6b按压时，如图6、图7A中箭头记号A所示，原材料板7的长度方向端部7a的宽度方向中央部分7x以比原材料板7的长度方向端部7a的宽度方向两端部分7y更大的拉伸量沿着主纤维71被拉伸。图6、图7A和图7B所记箭头记号A的长度表示原材料板7的拉伸量的大小。
这样，通过将原材料板7的长度方向端部7a的宽度方向中央部分7x以比原材料板7的长度方向端部7a的宽度方向两端部分7y更大的拉伸量沿着主纤维71拉伸，能够避免原材料板7的中央部的主纤维71x(参照图2)具有富余的情况，抑制在成形品的中央部产生褶皱。需要说明的是，各主纤维71的拉伸量能够通过将富余部65的宽度方向中央部65x和宽度方向两端部65y的截面角度沿宽度方向变更来调节。
(变形例)
本发明的变形例如图8、图9所示。图8表示将一次弯曲的原材料板7载置于变形例的下模具6b和下压边框8b的状态的俯视图，图9是图8的主要部分侧剖视图。如图8所示，在下压边框8b的顶面(与上压边框8a相对的面)设置有凸部83，该凸部83位于下模具6b的长度方向端部的外侧，并在与下模具6b的长度方向交叉的方向上形成条形突起状。另外，配合该凸部83，在上压边框8a的下表面设置有凹部84(参照图9)。这些凸部83和凹部84形成在与下模具6b的长度方向大致正交并交叉的方向上。需要说明的是，凸部83和凹部84也可以上下凹凸颠倒。
根据该结构，在将被加热而处于可塑状态的原材料板7夹在上压边框8a与下压边框8b之间时，通过使被凸部83顶起的原材料板7进入凹部84内，既使原材料板7沿着主纤维71的方向被拉伸，又抑制被凸部83和凹部84夹持的原材料板7在主纤维71的方向上滑动。因此，在将处于可塑状态的原材料板7夹在上压边框8a与下压边框8b之间向下模具6b按压时，能够对原材料板7的相对于下模具6b的长度方向端部7a施加比原材料板7的与下模具6b的长度方向正交的方向的端部7b更强的张力，抑制成形品产生褶皱。需要说明的是，也可以在凸部83和凹部84形成由多个细小的突起、凹处等构成的摩擦部，进一步抑制夹持在凸部83与凹部84之间的原材料板7的滑动。
另外，也可以将上述凸部83配设在下压边框8b的上表面的下模具6b周向的所期望的位置，并且配合该位置，将凹部84配设在上压边框8a的下表面，由此抑制原材料板7在配设凸部83和凹部84的位置上的滑动，提高在所希望位置处的张力。另外，与配设有凸部83和凹部84的位置相比，在未配设凸部83和凹部84的位置，也可以允许原材料板7从压边框8a、8b之间滑动。
以上，参照附图说明了本发明的优选实施方式，但本发明当然不限于上述各实施方式，记载于专利请求范围的范畴的各种变更例或者修正例都属于本发明的技术范围。例如，在图3中，在利用压边框8(上压边框8a、下压边框8b)夹持原材料板7后，也可以利用与加热器9不同的其他加热装置将树脂加热至变得柔软的温度。在这种情况下，优选上压边框8a与上模具6a分体设置。
(实施方式的概要)
本发明的第一方式涉及一种风扇叶片的制造方法，在原材料板被加热的状态下利用框状的压边框夹持所述原材料板，所述原材料板具有平行取向的多根主纤维、与该主纤维交叉并平行取向的多根副纤维、将这些主纤维和副纤维一体化的树脂，使所述主纤维的方向与风扇叶片模具的长度方向匹配地向风扇叶片模具按压利用该压边框夹持的原材料板。
在本发明的第二方式中，在所述第一方式的基础上，所述风扇叶片模具的形状为，具有隔开间隔的峰部且具有将该峰部彼此连结的脊线部，在将加热后的所述原材料板向所述风扇叶片模具按压之前，预先弯曲所述原材料板，使所述原材料板沿着所述风扇叶片模具的所述脊线部接触，由所述压边框夹持这样弯曲的原材料板从沿着所述脊线部的线接触开始向所述风扇叶片模具按压。
在本发明的第三方式中，在所述第二方式的基础上，所述原材料板预先弯曲的形状是可展开面形状。
在本发明的第四方式中，在所述第一至第三方式中任一方式的基础上，将加热后的所述原材料板向所述风扇叶片模具按压，并且使与所述风扇叶片模具成对的配对风扇叶片模具向与按压的面相反侧的所述原材料板的面按压，以使所述原材料板夹在这两个模具之间。
在本发明的第五方式涉及一种风扇叶片的制造装置，具有：框状的压边框，该压边框将加热的状态下的原材料板夹持，所述原材料板具有平行取向的多根主纤维、与该主纤维交叉并平行取向的多根副纤维、将这些主纤维和副纤维一体化的树脂；按压机构，其使所述主纤维的方向与风扇叶片模具的长度方向匹配地将由该压边框夹持的原材料板向所述风扇叶片模具按压。
在本发明的第六方式中，在第五方式的基础上，具有与所述风扇叶片模具成对的配对风扇叶片模具，该配对风扇叶片模具移动，将所述原材料板的与被按压在所述风扇叶片模具的一侧的面相反侧的面向所述风扇叶片模具按压。
工业实用性
本发明能够用于使用原材料板来制造风扇叶片的纤维强化复合材料制的风扇叶片的制造方法和制造装置，所述原材料板将平行取向的多根纤维利用树脂一体化而成。
附图标记说明
2 风扇
21 风扇叶片
6 风扇叶片模具单元
6a 配对风扇叶片模具(上模具)
6b 风扇叶片模具(下模具)
64 风扇叶片部
64x 宽度方向中央部
64y 宽度方向两端部
65 富余部
66 峰部
67 脊线部
7 原材料板
71 主纤维
72 副纤维
7a 长度方向端部
7b 与长度方向正交方向的端部
7x 宽度方向中央部分
7y 宽度方向两端部分
8 压边框
8a 上压边框
8b 下压边框
83 凸部
84 凹部

Claims (4)

1.一种风扇叶片的制造方法，其特征在于，
在原材料板被加热的状态下利用框状的压边框夹持所述原材料板，
所述原材料板具有平行取向的多根主纤维、与该主纤维交叉并平行取向的多根副纤维、将这些主纤维和副纤维一体化的树脂，
使所述主纤维的方向与风扇叶片模具的长度方向匹配地将由该压边框夹持的原材料板向风扇叶片模具按压，
所述风扇叶片模具的形状为，具有隔开间隔的峰部且具有将该峰部彼此连结的脊线部，
在将加热后的所述原材料板向所述风扇叶片模具按压之前，预先弯曲所述原材料板，使所述原材料板沿着所述风扇叶片模具的所述脊线部接触，
由所述压边框夹持这样弯曲的原材料板从沿着所述脊线部的线接触开始向所述风扇叶片模具按压。
2.如权利要求1所述的风扇叶片的制造方法，其特征在于，
所述原材料板预先弯曲的形状为可展开面形状。
3.如权利要求1或2所述风扇叶片的制造方法，其特征在于，
将加热后的所述原材料板利用框状的所述压边框进行夹持，将利用该压边框进行夹持的原材料板向所述风扇叶片模具按压，并且，将与所述风扇叶片模具成对的配对风扇叶片模具向与按压的面相反侧的所述原材料板的面按压，使所述原材料板夹在这两个模具之间。
4.如权利要求1所述的风扇叶片的制造方法，其特征在于，
在将加热后的原材料板向所述风扇叶片模具按压之前，使所述原材料板预先弯曲变形，从而使所述原材料板沿着所述风扇叶片模具的所述脊线部接触。
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