CN111169036A - 一种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，该挡边工装包括前缘挡块(1)、叶根挡块(2)和后缘挡块(3)，前缘挡块(1)、叶根挡块(2)、后缘挡块(3)分别位于叶片成型模具(7)的两侧和底部，其内型面与叶片榫头的外型面一致，前缘挡块(1)、叶根挡块(2)、后缘挡块(3)通过对应的前缘定位块(4)、叶根定位块(5)、后缘定位块(6)固定在叶片成型模具(7)。该挡边工装采用分体模具及配合技术，采用三块分体模具及三个定位块组合成为挡边模具作为铺叠及固化过程的辅助模具，通过三块分体模具及三个定位块的定位组合可保证挡边模具位置、控制零件精度；同时分体模方便拆卸，解决了零件成型后的脱模问题。

Description

一种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装

技术领域

本发明是一种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，属于复合材料制造技术领域。

背景技术

风扇叶片是高推重比涡扇发动机最具代表性的重要零件之一，涡扇发动机的性能与它的发展密切相关。随着高推重比发动机的不断发展，风扇叶片的研制也在不断的深入，风扇叶片从早期的金属材料发展到现今的碳纤维树脂基复合材料，由于复合材料风扇叶片本身具有的大扭转、双曲率型面、榫头到叶尖厚度变化剧烈、零件型面精度要求高等特点，使其本身的成形过程非常复杂。特别是对于叶片榫头部分而言，由于榫头位置是叶片与叶盘连接的关键位置承受的载荷最大，导致该区域的铺层构型复杂，且叶片所有铺层都需要通过榫头位置，导致该位置是叶片零件厚度最大区域。在复合材料成型过程中通常在零件边缘需要放置挡边，挡边的主要作用是防止复合材料成型过程中树脂过量流失，挡边的主要材料通常选用橡胶材料或金属材料。由于复合材料叶片榫头位置厚度较厚，在其成型过程中对榫头位置采用橡胶挡边会造成榫头位置基准位置偏差且放置效率过低，而采用普通金属挡边由于缺乏相互限位会在固化过程中由于压力差原因会造成零件榫头位置位移发生，导致该区域发生纤维变形屈曲现象。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其目的是解决复合材料风扇叶片成型过程中榫头位置铺层定位、成型及复合材料风扇叶片固化后脱模问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：该挡边工装包括前缘挡块1、叶根挡块2和后缘挡块3，前缘挡块1、叶根挡块2、后缘挡块3分别位于叶片成型模具7的两侧和底部，其内型面与叶片榫头的外型面一致，前缘挡块1、叶根挡块2、后缘挡块3通过对应的前缘定位块4、叶根定位块5、后缘定位块6固定在叶片成型模具7。

在一种实施中，前缘挡块1与叶根挡块2之间、后缘挡块3与叶根挡块2之间通过凹槽或缺口形成的限位面9用于限制挡块之间的相互位移。

在一种实施中，前缘挡块1与叶根挡块2之间、后缘挡块3与叶根挡块2之间的的接触面上，加工有脱模缺口8用于将挡块与叶片成型模具7分离。

在一种实施中，前缘定位块4、叶根定位块5、后缘定位块6均设置在叶片成型模具7上。

在一种实施中，前缘定位块4、叶根定位块5、后缘定位块6与对应的前缘挡块1、叶根挡块2、后缘挡块3采用的定位方式为滑动配合方式。

在一种实施中，前缘挡块1、叶根挡块2、后缘挡块3与叶片成型模具7组装后，所有挡块的高度比构成叶片榫头所有铺层厚度的总和高出2～3毫米。

在一种实施中，所述组合后的挡块可用于复合材料风扇叶片零件的铺叠及热成型过程。

在一种实施中，所述的挡块材料采用钢材料、铝材料或碳纤维复合材料制造。

在一种实施中，所述的挡块和定位块采用数控加工方式制造。

本方案的有益效果：

本发明解决了复合材料风扇叶片零件制造过程中榫头位置铺层的定位成型及复合材料风扇叶片零件固化后脱模的问题。相比传统的挡块方式，通过定位块的定位/限位以及挡块彼此之间的相互限位，准确定位了叶片榫头处前缘挡块、叶根挡块、后缘挡块的位置，使复合材料叶片零件在成型铺叠过程中，对于榫头位置铺层的铺叠定位具备统一基准，解决了因为挡块之间没有相互限位，使固化过程中压力差导致挡块挤压叶片边缘，致使叶片边缘发生纤维变形屈曲的现象。同时在叶片零件固化后的脱模过程中可以利用在前缘挡块与叶根挡块之间、后缘挡块与叶根挡块之间的脱模缺口，使用撬杠依次分别将前缘挡块/后缘挡块从叶片成型模具上取下。之后再将叶根挡块从叶片成型模具上取下，最后将叶片零件从成型模具上取下完成脱模过程。整个制造过程设计合理、制造精度高、可操作性强。本发明中涉及的所有挡块、定位块采用数控加工方式制造，可以确保挡块在叶片成型模具上的定位完全受控并具备可重复性，整个挡块定位过程不需要操作人员进行复杂操作及测量，提高了叶片零件的生产效率。

附图说明

图1为本发明所述挡边工装的结构示意图

图2为前缘挡块、叶根挡块、后缘挡块通过对应的前缘定位块、叶根定位块、后缘定位块固定在叶片成型模具上的示意图

图3为本发明所述挡边工装中挡边之间的脱模缺口和限位面的示意图

图4为本发明所述挡边工装中的挡边与定位块的定位关系示意图

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

参见附图1～4所示，该种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装前缘挡块1、叶根挡块2、后缘挡块3、前缘定位块4、叶根定位块5、后缘定位块6，使用时将前缘挡块1、叶根挡块2、后缘挡块3分别通过定位在叶片成型模具7上的前缘定位块4、叶根定位块5、后缘定位块6进行组合，在复合材料叶片铺叠过程中对于榫头铺层铺叠定位基准使用叶根挡块2的内型面直接定位，全套挡边工装随叶片成型模具整体进行铺叠及固化。

零件成型后的脱模过程，利用在前缘挡块1与叶根挡块2之间、后缘挡块3与叶根挡块2之间的脱模缺口8，使用撬杠依次分别将前缘挡块1/后缘挡块3从叶片成型模具7上取下。之后再将叶根挡块3从叶片成型模具7上取下，最后将叶片零件从成型模具7上取下完成脱模过程。

上述技术方案中，所述的前缘挡块1、叶根挡块2、后缘挡块3、前缘定位块4、叶根定位块5、后缘定位块6采用金属材料(如Q235A钢)数控加工制造以保证高温、高压成型过程模具结构的刚度及精度，可确保零件的成型质量和精度。

Claims (9)

1.一种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：该挡边工装包括前缘挡块(1)、叶根挡块(2)和后缘挡块(3)，前缘挡块(1)、叶根挡块(2)、后缘挡块(3)分别位于叶片成型模具(7)的两侧和底部，其内型面与叶片榫头的外型面一致，前缘挡块(1)、叶根挡块(2)、后缘挡块(3)通过对应的前缘定位块(4)、叶根定位块(5)、后缘定位块(6)固定在叶片成型模具(7)。

2.根据权利要求1所述的用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：前缘挡块(1)与叶根挡块(2)之间、后缘挡块(3)与叶根挡块(2)之间通过凹槽或缺口形成的限位面(9)用于限制挡块之间的相互位移。

3.根据权利要求1所述的用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：前缘挡块(1)与叶根挡块(2)之间、后缘挡块(3)与叶根挡块(2)之间的的接触面上，加工有脱模缺口(8)用于将挡块与叶片成型模具(7)分离。

4.根据权利要求1所述的用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：前缘定位块(4)、叶根定位块(5)、后缘定位块(6)均设置在叶片成型模具(7)上。

5.根据权利要求1所述的用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：前缘定位块(4)、叶根定位块(5)、后缘定位块(6)与对应的前缘挡块(1)、叶根挡块(2)、后缘挡块(3)采用的定位方式为滑动配合方式。

6.根据权利要求1所述的用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：前缘挡块(1)、叶根挡块(2)、后缘挡块(3)与叶片成型模具(7)组装后，所有挡块的高度比构成叶片榫头所有铺层厚度的总和高出2～3毫米。

7.根据权利要求1所述的用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：所述组合后的挡块可用于复合材料风扇叶片零件的铺叠及热成型过程。

8.根据权利要求1所述的用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：所述的挡块材料采用钢材料、铝材料或碳纤维复合材料制造。

9.根据权利要求1或8所述的用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装，其特征在于：所述的挡块和定位块采用数控加工方式制造。

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