CN112238623A - 一种纤维叶片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种纤维叶片的制作方法，包括利用预成型模制作叶片预成型件、将所述叶片预成型件移动到模具上、放置气袋、合模、对模具加热加压、脱模、表面处理等，通过该制作方法获得的叶片具有重量轻、结构简单、强度高的优点，且通过将相邻的纤维复合材料的纤维走向交叉设置，能够提高叶片各个方向的强度及其均匀度，避免叶片在某一方向受力易断裂的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维叶片的制作方法。
背景技术
叶片是常见的产品，与电机配合使用于各种场合，包括家庭、办公场所和公共场所。传统的叶片一般采用塑料或金属片制成，当需要配合大功率的电机时，现有结构的叶片随着尺寸的变大，重量大幅度提高，但是，其强度和抗变形能力仍是不足，可见，叶片的结构需进一步改进，对应的，其模具及其制作方法也需要改进。
发明内容
针对背景技术，本发明提供一种纤维叶片的制作方法，其目的在于提供一种质量轻且强度高的叶片结构的制作方法，包括：
利用预成型模制作叶片预成型件：
所述叶片预成型件包括上半片预成型件、下半片预成型件和安装部预成型件；所述预成型模包括上半片预型槽、下半片预型槽和安装部预型槽。
将裁剪后的纤维复合物料堆叠到所述上半片预型槽和下半片预型槽，分别形成所述上半片预成型件和下半片预成型件。
将裁剪后的纤维复合物料层层包覆填充发泡层，包覆成轮廓趋近于所述安装部预型槽轮廓的形状，形成所述安装部预成型件。
本发明中，所述上半片预成型件、下半片预成型件和安装部预成型件中相邻的两层纤维复合物料的纤维走向交叉，通过错开不同层的纤维复合物料的纤维走向，可以提高产品在各个方向的强度，避免出现产品在不同角度，强度值差别较大的情况。
将所述叶片预成型件移动到模具上：
所述模具包括上模和下模。所述上模包括相连的上半片成型槽和安装部成型槽。所述下模包括相连的下半片成型槽和安装部成型槽。所述上模和下模合模后，所述上模和下模之间的成型槽合成成型腔。
将所述上半片预成型件放入所述上半片成型槽，将所述下半片预成型件放入所述下半片成型槽，将所述安装部预成型件放入所述上模或下模的安装部成型槽。
为形成中空的产品，在所述下半片预成型件上放置气袋，所述气袋的气嘴从所述模具上的气嘴口引出。
合模。
对模具加热加压20min-60min，加热到120°-160°，加压到0.7MPa-1.7MPa。加热加压后，纤维复合物料固化，所述上半片预成型件和下半片预成型件形成一体的叶片本体，所述安装部预成型件形成安装部并连接在所述叶片本体的端部形成整体的纤维叶片。
脱模。
表面处理。
进一步的，所述纤维复合物料堆叠或层层包覆填充发泡层时，纤维走向总与上一层的纤维复合物料的纤维走向沿着顺时针方向或逆时针交叉错开。
进一步的，所述纤维复合物料有n层，所述交叉错开的角度为360°/(2n)，均匀的错开角度，能够提高叶片各个方向的强度，且强度值趋于一致。
进一步的，所述填充发泡层包括贯通的安装槽或安装孔，所述安装槽或安装孔的轴平行于所述纤维叶片的转轴；在纤维复合物料包覆所述填充发泡层前，先在所述安装槽或安装孔内嵌入金属管，所述金属管的长度等于或大于所述安装部的宽度；对应的，所述模具上的安装部成型槽内设有定位封堵凸出，当所述金属管的长度大于所述安装部的宽度时，所述定位封堵凸出的周部设有环形槽，将所述安装部预成型件放置在所述模具上的安装部成型槽上时，所述金属管通过所述定位封堵凸出定位并封堵，所述金属管通过所述定位封堵凸出定位并封堵。
叶片在安装及使用过程中，叶片的夹持处，即安装部的受力最大，传统的叶片，常出现安装部受力损伤破坏，本发明通过设置金属管，由金属管承受绝大部分的外界夹持力，减少复合材料和填充材料的受力大小，明显提高叶片的安装部在轴向受力方向的强度，减少叶片受压后破裂的情形。
由于安装部受力方向还包括垂直金属管的扭力，为防止金属管与安装部之间的复合材料受力后脱落，将金属管的外周部设置成非圆形，可以安装部对金属管的周部的支撑力，抵消金属管受到的扭力，提高金属管和安装部的结合度。
另外，本发明金属管与整个安装部一体成型，远比安装部成型后再钻孔插入金属管的方式来的更加可靠，且制作效率高。
进一步的，为提高金属管与安装部的结合成都，所述金属管的外周面为粗糙面或分布有凸点或凹点。
进一步的，所述预成型模采用ABS、PVC、铝合金等硬质材料。
进一步的，所述合模时，将上半片预成型件和下半片预成型件的周边向内折叠，折叠后的边角，具有一定的恢复力，即上半片预成型件和下半片预成型件向内折叠周边在恢复力的作用下会相互紧靠，有助于上半片预成型件和下半片预成型件在加热加压后固化一体。
进一步的，所述上半片预成型件和下半片预成型件均包括上层的两片碳纤维复合物料、中部的八片玻璃纤维复合物料和下层的两片碳纤维复合物料。
进一步的，所述表面处理包括表面去毛刺处理和表面喷漆涂装处理或表面贴膜处理。
进一步的，合模后，对模具加热加压60min，加热到150°，加压到1.2MPa。
进一步的，所述模具的成型槽内涂有脱模剂。
本发明的有益效果为：
1、通过该制作方法获得的叶片具有重量轻、结构简单、强度高的优点；
2、通过将相邻的纤维复合材料的纤维走向交叉设置，提高叶片各个方向的强度；
3、在包覆填充发泡层前，在填充发泡层内嵌入金属管，通过设置金属管，能够提高叶片的安装部在受力方向的强度，减少叶片受压后破裂的情形。
附图说明
图1是一种纤维叶片的轴侧视图；
图2是叶片本体的剖视图；
图3是一种纤维叶片模具的轴侧视图；
图4是一种堆叠物料层的简单示意图；
图5是合模后上半片和下半片的物料状态简单示意图；
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
首先介绍本发明提出的方法所要制作出的产品及其采用的纤维叶片模具2和预成型模。
请参阅图1和图2，一种纤维叶片1，包括叶片本体11和安装部12，安装部12位于叶片本体11的端部，用于将叶片安装在电机上。
叶片本体11包括上半片和下半片。上半片和下半片均包括上部碳纤维复合材料层、中部材料层和下部碳纤维复合材料层，这里的中部材料层可以同样是碳纤维复合材料，也可以是其它价格较低的材料，例如玻璃纤维。相邻的纤维复合材料的纤维走向交叉，提高叶片本体各个方向的强度。
安装部12包括外部碳纤维复合材料层、中部材料层、内部填充发泡层和金属管。
纤维叶片1为中空，质量轻，且由于碳纤维的性能，叶片的整体强度得到提升。
请参阅图3，一种纤维叶片模具2，用于制作上述的纤维叶片1，包括上模21和下模22。
上模21包括上半片成型槽和安装部成型槽；下模22包括下半片成型槽和安装部成型槽；上模21和下模22合模后，上模21和下模22之间的成型槽合成成型腔，成型腔的轮廓与纤维叶片1的轮廓一致。
使用时，需要对模具加热加压。
预成型模(未画出)，包括上半片预型槽、下半片预型槽和安装部预型槽。
以下具体展开一种纤维叶片1的制作方法，包括：
S10：将纤维复合物料裁剪成轮廓略大于纤维叶片1轮廓的长条状后，堆叠到预成型模的上半片预型槽和下半片预型槽中，或者，也可以是将纤维复合物料放置到预成型模的上半片预型槽和下半片预型槽中，并用划刀沿着预型槽轮廓切割，去掉多余物料，重复上述步骤多次，在预成型模的预型槽中逐渐堆叠物料层，堆叠后，形成上部两层碳纤维复合材料层3、中部八层玻璃纤维复合材料层4和下部两层碳纤维复合材料层3的上半片预成型件和下半片预成型件，可参阅图4。
堆叠时，相邻两层的纤维复合物料的纤维走向呈90度交叉，在其它实施例中，也可以是纤维走向总与上一层的纤维复合物料的纤维走向沿着顺时针方向交叉错开，例如，纤维复合物料有n层，交叉错开的角度为360°/(2n)，本实施例中，n＝12，均匀的错开角度，能够提高叶片各个方向的强度，且强度值趋于一致。
本实施例中，预成型模采用ABS材料。纤维复合物料包括碳纤维复合物料和玻璃纤维复合物料，这两种材质的表面具有一定的粘性，堆叠材料后，纤维复合物料之间相互黏附。
S20：填充发泡层呈弧形，用玻璃纤维复合物料包覆，再用碳纤维复合物料包覆，最后，形状趋近于安装部12的形状和大小。本实施例中，填充发泡层包括贯通的安装槽，安装槽的轴平行于纤维叶片的转轴。在纤维复合物料包覆填充发泡层前，先在安装槽内嵌入金属管，金属管的长度等于安装部的宽度。对应的，纤维叶片模具2上的安装部成型槽内设有定位封堵凸出(未画出)，将安装部预成型件放置在模具上的安装部成型槽上时，金属管通过定位封堵凸出定位并封堵。通过设置金属管，能够提高叶片的安装部在受力方向的强度，减少叶片受压后破裂的情形。
S30：在上模21和下模22内涂上脱模剂。
S40：将步骤S10堆叠好的上半片预成型件、下半片预成型件和S20包覆好的安装部预成型件放置到对应的上模21和下模22内的成型槽内，在其它实施例中，也可以将步骤S10堆叠好的物料层都放入下模22的成型槽内。为形成中空的产品，在下半片预成型件上放置气袋。
S50：合模，在步骤S10堆叠好的上半片折叠卷曲到成型槽内，如图5，再将上模21和下模22合模，气袋的气嘴通过模具的气嘴孔引出。
S60：对模具加热加压，固化纤维复合物料，形成一体的纤维叶片1。
本实施例中，加热到150°，加压到1.2MPa，加热加压时间为60min。
纤维复合物料固化，上半片预成型件和下半片预成型件形成一体的叶片本体11，安装部预成型件形成安装部12并连接在叶片本体11的端部形成整体的纤维叶片1。
S70：脱模。
S80：表面去毛刺处理，去除边角多余材料。
S90：喷漆涂装处理，形成最终的产品，纤维叶片1。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种纤维叶片的制作方法，其特征在于，包括：
利用预成型模制作叶片预成型件；所述叶片预成型件包括上半片预成型件、下半片预成型件和安装部预成型件；所述预成型模包括上半片预型槽、下半片预型槽和安装部预型槽；将裁剪后的纤维复合物料一层层堆叠到所述上半片预型槽和下半片预型槽，分别形成所述上半片预成型件和下半片预成型件；将裁剪后的纤维复合物料层层包覆填充发泡层，包覆成轮廓趋近于所述安装部预型槽轮廓的形状，形成所述安装部预成型件；所述上半片预成型件、下半片预成型件和安装部预成型件中相邻的两层纤维复合物料的纤维走向交叉；
将所述叶片预成型件移动到模具上；所述模具包括上模和下模；所述上模包括相连的上半片成型槽和安装部成型槽；所述下模包括相连的下半片成型槽和安装部成型槽；所述上模和下模合模后，所述上模和下模之间的成型槽合成成型腔；将所述上半片预成型件放入所述上半片成型槽，将所述下半片预成型件放入所述下半片成型槽，将所述安装部预成型件放入所述上模或下模的安装部成型槽；
在所述下半片预成型件上放置气袋，所述气袋的气嘴从所述模具上的气嘴口引出；
合模；
对模具加热加压20min-60min，加热到120°-160°，加压到0.7MPa-1.7MPa；纤维复合物料固化，所述上半片预成型件和下半片预成型件形成一体的叶片本体，所述安装部预成型件形成安装部并连接在所述叶片本体的端部形成整体的纤维叶片；
脱模；
表面处理。
2.根据权利要求1所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
所述纤维复合物料堆叠或层层包覆填充发泡层时，纤维走向总与上一层的纤维复合物料的纤维走向沿着顺时针方向或逆时针交叉错开。
3.根据权利要求2所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
所述纤维复合物料有n层，所述交叉错开的角度为360°/(2n)。
4.根据权利要求1所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
所述填充发泡层包括贯通的安装槽或安装孔，所述安装槽或安装孔的轴平行于所述纤维叶片的转轴；在纤维复合物料包覆所述填充发泡层前，先在所述安装槽或安装孔内嵌入金属管，所述金属管的长度等于或者大于所述安装部的宽度；对应的，所述模具上的安装部成型槽内设有定位封堵凸出，当所述金属管的长度大于所述安装部的宽度时，所述定位封堵凸出的周部设有环形槽，将所述安装部预成型件放置在所述模具上的安装部成型槽上时，所述金属管通过所述定位封堵凸出定位并封堵；所述金属管的内部为圆形，外部为多边形。
5.根据权利要求1所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
所述预成型模采用ABS、PVC、铝合金材料。
6.根据权利要求1所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
所述合模时，将上半片预成型件和下半片预成型件的周边向内折叠。
7.根据权利要求1所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
所述上半片预成型件和下半片预成型件均包括上层的两片碳纤维复合物料、中部的八片玻璃纤维复合物料和下层的两片碳纤维复合物料。
8.根据权利要求1所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
所述表面处理包括表面去毛刺处理和表面喷漆涂装处理或表面贴膜处理。
9.根据权利要求1所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
合模后，对模具加热加压60min，加热到150°，加压到1.2MPa。
10.根据权利要求1所述的一种纤维叶片的制作方法，其特征在于：
所述模具的成型槽内涂有脱模剂。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210119 |