CN115056510B - 一种利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，采用真空双黄袋辅助螺旋桨叶片成型；所述真空双黄袋为根据待成型的螺旋桨叶片的内腔设计，其为管状结构，首尾均留开口；使用时将该真空双黄袋对折放置于待成型的螺旋桨叶片内腔中，且其首尾开口端均朝向桨叶根部并与外界气氛相连通。本发明真空双黄袋代替气囊，固化过程中可通过敞开式双黄袋贴合叶片内蒙皮实现传递外界温度和压力到蒙皮表面的作用，不需要使用气嘴吹胀，同样能达到均匀、精确地传递压力，保证蒙皮结构的厚度均匀及内部质量的目的；因此不需要重新开模，且操作简单、有效降低生产成本。

Description

一种利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法

技术领域

本发明涉及一种利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法。

背景技术

目前，飞机的螺旋桨叶大都采用复合材料制造。传统的复合材料螺旋桨叶片大多采用模压方式成型螺旋桨叶片，模压模具采用上下合模方式，采用热压机进行加热压制，使制件在模腔的高温高压下成型，最终制得所需要的叶片制品。但由于这种方式对使用的芯模和填料及模具配合要求非常高，且压模具一般采用钢质材料制造，故制造和维护费用极高；此外这种成型方式主要靠模具上下模传递热量，存在热传导不均匀，制件表面与内部升温速率不一致，影响制件的内部成型质量的问题。因此，申请人提出了利用气囊吹胀辅助成型的方法（CN202011231002.3），采用柔性气囊进行吹胀制造，将耐高温橡胶材质制成的柔性气囊放置于铺贴蒙皮内，通过在气嘴接通压缩空气，送入固化炉进行加热吹胀，获得桨叶片蒙皮壳体再进行填充内芯。

但是，上述方法虽然解决了热传导不均匀的问题，可以精确均匀传递压缩空气施加的压力，保证蒙皮结构的厚度均匀，填充内心保证蒙皮内部质量的问题。但是，其仍然存在如下问题：1）首先，该方法需先设计柔性气囊，并由耐高温橡胶材质制备而成，因此需先设计模具制作气囊，整个制备过程比较麻烦；2）其次，该方法使用的气囊需要使用气嘴吹胀，因此与其相连的螺旋桨叶成型模具也需要进行相应的设计以配合气嘴安装，这不仅工艺复杂，而且模具开模成本高，增加了制作成本。3）再次，采用气囊吹胀，还需要设置相应的吹胀工艺，防止直接施加压力导致气囊吹胀不均匀的问题，因此使螺旋桨叶片的制备工艺变得复杂。

发明内容

针对上述的采用气囊吹胀辅助成型螺旋桨叶片存在的技术问题，本发明提供一种利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法。本发明采用真空双黄袋代替的气囊，不需要使用气嘴吹胀，同样能达到均匀、精确地传递压力，保证蒙皮结构的厚度均匀及内部质量的目的；因此不需要重新开模，且操作简单、有效降低生产成本。具体技术方案如下：

一种利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，采用真空双黄袋辅助螺旋桨叶片成型；所述真空双黄袋为根据待成型的螺旋桨叶片的内腔设计，其为管状结构，首尾均留开口；使用时将该真空双黄袋对折放置于待成型的螺旋桨叶片内腔中，且其首尾开口端均朝向桨叶根部。

前述的利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，所述真空双黄袋的横截面尺寸为螺旋桨叶片横截面最大尺寸的1.2～1.5倍，其长度为内腔长度尺寸的2.5倍以上。

优选的，所述真空双黄袋为尼龙材料制成。

进一步优选的，所述尼龙材料的最高耐温为246℃，断裂伸长率≥375%。

前述的利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，具体包括如下步骤：

1）根据待成型的螺旋桨叶片内腔尺寸按要求设计并制作真空双黄袋；同时通过机械加工方式加工内型面与待成型螺旋桨叶片外型面一致的金属成型工装模具，其包括上瓣模和下瓣模；

2）在金属成型工装模具的上瓣模和下瓣模上按丢层设计方式分别铺贴增强纤维预浸料，每3层预浸料铺贴完成后采用真空袋工艺进行压实；

3）在真空双黄袋与螺旋桨叶片内腔接触区域的表面涂刷脱模材料，并对折平铺放置在下瓣模的增强纤维预浸料铺层上，其首尾开口端均朝向螺旋桨叶片的根部；

4）将上瓣模上铺贴的增强纤维预浸料进行脱模并覆盖在真空双黄袋上，并将上、下瓣模的增强纤维预浸料铺层边缘的丢层余量对应折叠，形成螺旋桨叶片蒙皮；

5）将上瓣模通过定位导销与下瓣模进行合模，拧紧螺栓后，对增强纤维预浸料进行修整，然后采用真空袋将该金属成型工装模具与真空双黄袋及增强纤维预浸料进行整体封装；所述真双黄空袋的两端开口均与外界气氛连通；

6）将封装好的工装及增强纤维预浸料采用热压罐进行固化，固化完成后，拆除真空袋，并将真空双黄袋自螺旋桨叶片的根部直接取出；

7）将金属成型工装模具竖置，安装螺旋桨叶片的桨根接头，然后将按配比要求混合的发泡材料充分搅拌混合后，通过桨根接头灌注到螺旋桨叶片内腔中，静置发泡2h以上，最后将金属成型工装模具拆卸，即可取获得成型的螺旋桨叶片。

作为进一步优选的技术方案的，步骤1）中，所述真空双黄袋的具体制作过程为：先根据金属成型工装模具的型腔尺寸及权利要求2所述的尺寸要求剪裁真空袋材料，然后用密封胶条将真空袋材料沿剪裁边密封，制作成为两端敞开式的管状结构；然后再将制作好的管状真空袋对折，并再次采用密封胶条将对折后的两开口端将相接面粘合密封，制得真空双黄袋。

进一步优选的，所述真空双黄袋在使用时，以连续Z型折叠形式布置在金属成型工装模具型腔内的预浸料片中，并保证其边角处适应螺旋桨叶片的内腔型面。

作为优选技术方案的，步骤2）中，所述丢层设计为：下瓣模的增强纤维预浸料为递减铺层，其首层铺层边界从下瓣模模体的边界向外延展至少20mm；上瓣模的增强纤维预浸料为递增铺层，且各铺层边界与下瓣模的增强纤维预浸料铺层边界对应，且其首层铺层距离下瓣模模体的边界不少于15mm，保证合模后上、下瓣模的增强纤维预浸料铺层的连续性。

进一步优选的，所述上、下瓣模的预浸料铺层至少3进行丢层设计，各预浸料铺层间的丢层距离为2～5mm，整个丢层区域的丢层尺寸为5～20mm。

作为优选技术方案的，步骤6）中，所述热压罐的固化制度为：温度180℃±6℃，压力0.65±0.05Mpa。

本发明的有益效果：

1）本发明采用真空双黄袋代替的气囊，不需要使用气嘴吹胀，同样能达到均匀、精确地传递压力，保证蒙皮结构的厚度均匀；因此不需要重新开模，节省模具开发成本。

2）本发明真空双黄袋根据待成型的螺旋桨叶片的内腔尺寸设计的管状真空袋，其截面尺寸为叶片截面最大尺寸1.2～1.5倍，其长度为内腔长度尺寸的2.5倍以上，有效保证蒙皮结构的质量；且该真空双黄袋采用尼龙材质制成，具有良好的耐高温性能和断裂伸长率，保证零件制作过程中的安全性。

3）本发明真空双黄袋根据设计直接剪裁制作而成，无需另外设计模具制作该双簧袋，进一步节约模具制作成本，并大大缩短零件生产周期；且尼龙材质的真空双黄袋不仅结实耐用，而且相比于硅胶橡胶材质价格便宜，也节约了材料成本。

4）本发明采用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，在热压罐进行固化时，双黄袋的两端开放，固化过程中可通过敞开式双黄袋贴合叶片内蒙皮实现传递外界温度和压力到蒙皮表面的作用。无需辅助工装和设备进行吹胀，操作简单，可用于大批量制造，进一步降低生产成本以及制造周期，具有非常好的使用价值。

附图说明

图1为本发明螺旋桨叶片金属成型工装模具结构示意图；

图2为本发明螺旋桨叶片金属成型工装模具纵剖面结构示意图；

图3为本发明的真空双黄袋纵截面结构示意图；

图4为本发明的真空双黄袋横截面结构示意图；

图5为本发明利用双黄袋辅助成型螺旋桨叶片的装置示意图；

图6为本发明双黄袋辅助成型螺旋桨叶片时撑起成真空管状对蒙皮材料热压示意图；

图7为本发明成型的螺旋桨叶片产品照片。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明较佳实施例，而不是全部的实施例，亦并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用所揭示的技术内容加以变更或改型等同变化。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

实施例

本实施例是一种利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法。本实施例中，采用真空双黄袋辅助螺旋桨叶片成型；所述真空双黄袋为根据待成型的螺旋桨叶片的内腔设计，其为管状结构，首尾均留开口；使用时将该真空双黄袋对折放置于待成型的螺旋桨叶片内腔中，且其首尾开口端均朝向桨叶根部并与外界气氛相连通，固化过程中可通过敞开式双黄袋贴合叶片内蒙皮实现传递外界温度和压力到蒙皮表面的作用，从而完成对螺旋桨叶片蒙皮的加压。

参照图1至图7，本实施例所述利用双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，具体包括如下步骤：

1）根据待成型的螺旋桨叶片内腔尺寸按要求设计并制作真空双黄袋；同时通过机械加工方式加工内型面与待成型螺旋桨叶片外型面一致的金属成型工装模具。

本实施例中，所述真空双黄袋根据待成型的螺旋桨叶片的内腔设计，其横截面尺寸为螺旋桨叶片横截面最大尺寸的1.2～1.5倍，其长度为内腔长度尺寸的2.5倍以上。具体制作过程为：先根据金属成型工装模具的型腔尺寸及权利要求2所述的尺寸要求剪裁真空袋材料，然后用密封胶条将真空袋材料沿剪裁边密封，制作成为两端敞开式的管状结构；然后再将制作好的管状真空袋对折，并再次采用密封胶条将对折后的两开口端将相接面粘合密封，制得真空双黄袋。使用时，将制得的真空双黄袋以连续Z型折叠形式布置在金属成型工装模具型腔内的预浸料片中，并保证其边角处适应螺旋桨叶片的内腔型面。该真空双黄袋优选为尼龙材料制成，且要求所述尼龙材料的最高耐温为最高耐温可达246℃，断裂伸长率≥375%。本实施例中，所述金属成型工装模具分为上瓣模和下瓣模，上、下瓣模结构合模后的内型面即为螺旋桨叶片外形面，上、下瓣模的分模面为叶片前后缘；且优选的，上、下瓣模均设计有定位导销和螺栓孔，用于合模定位；并设计有吊装孔，方便模具搬运。

2）在金属成型工装模具的上瓣模和下瓣模上按丢层设计方式分别铺贴增强纤维预浸料，每3层预浸料铺贴完成后采用真空袋工艺进行压实。

本实施例中，所述丢层设计为：下瓣模的增强纤维预浸料为递减铺层，其首层铺层边界从下瓣模模体的边界向外延展至少20mm；上瓣模的增强纤维预浸料为递增铺层，且各铺层边界与下瓣模的增强纤维预浸料铺层边界对应，且其首层铺层距离下瓣模模体的边界不少于15mm，保证合模后上、下瓣模的增强纤维预浸料铺层的连续性。作为优选的而实施方式的，所述上、下瓣模的预浸料铺层至少3进行丢层设计，各预浸料铺层间的丢层距离为2～5mm，整个丢层区域的丢层尺寸为5～20mm，以保证叶片前后缘强度。

3）在真空双黄袋与螺旋桨叶片内腔接触区域的表面涂刷脱模剂，涂刷3遍；然后对折平铺放置在下瓣模的增强纤维预浸料铺层上，其首尾开口端均朝向螺旋桨叶片的根部，且与外界气氛相通。

4）将上瓣模上铺贴的增强纤维预浸料进行脱模并覆盖在真空双黄袋上，并将下瓣模的增强纤维预浸料铺层边缘的丢层余量对应折叠到下瓣模的增强纤维预浸料铺层上，并保证各铺层边缘对应对齐，形成完整的螺旋桨叶片蒙皮。

5）将上瓣模通过定位导销与下瓣模进行合模，拧紧螺栓后，对增强纤维预浸料进行修整，然后采用真空袋将该金属成型工装模具与真空双黄袋及增强纤维预浸料进行整体封装；所述真双黄空袋的两端开口均与外界气氛连通。

6）将封装好的工装及增强纤维预浸料送入热压罐进行固化，控制固化制度为：温度180℃±6℃，压力0.65±0.05Mpa；待固化完成后，拆除真空袋，并将真空双黄袋自螺旋桨叶片的根部直接取出。

7）然后将金属成型工装模具竖置，安装螺旋桨叶片的桨根接头，然后将按配比要求混合的发泡材料充分搅拌混合后，通过桨根接头灌注到螺旋桨叶片内腔中，静置发泡2h以上；最后将金属成型工装模具拆卸，即可取获得成型的螺旋桨叶片。

本实施例制备的螺旋桨叶片实物如图7所示，经接触式脉冲反射法超声A扫描检测，该螺旋桨叶片的证蒙皮结构厚度均匀，其内心填充到位，充分保证了复合材料螺旋桨叶片蒙皮的内部质量。另外，通过三坐标测量仪对成型的螺旋桨叶片外形轮廓检测，各测量点的理论点坐标和实际坐标偏差值均在精度要求范围内，说明本实施例方法制备的螺旋桨叶片变形比小，充分证明该方法的可行性。

总体而言，本发明采用真空双黄袋代替的气囊，不需要使用气嘴吹胀，同样能达到均匀、精确地传递压力，保证蒙皮结构的厚度均匀；因此不需要重新开模，节省模具开发成本。且本发明真空双黄袋根据待成型的螺旋桨叶片的内腔尺寸设计的管状真空袋，其截面尺寸为叶片截面最大尺寸1.2～1.5倍，其长度为内腔长度尺寸的2.5倍以上，有效保证蒙皮结构的质量；且该真空双黄袋采用尼龙材质制成，具有良好的耐高温性能和断裂伸长率，保证零件制作过程中的安全性。

另外，本发明真空双黄袋根据设计直接剪裁制作而成，无需另外设计模具制作该双簧袋，进一步节约模具制作成本，并大大缩短零件生产周期；且尼龙材质的真空双黄袋不仅结实耐用，而且相比于硅胶橡胶材质价格便宜，也节约了材料成本。并且，在热压罐进行固化时，双黄袋的两端开放，借助热压罐内的热空气压力使双黄袋撑起成真空管状，进而完成对蒙皮材料的热压，无需辅助工装和设备进行吹胀，操作简单，可用于大批量制造，进一步降低生产成本以及制造周期，具有非常好的使用价值

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种利用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，其特征在于：采用真空双黄袋辅助螺旋桨叶片成型；所述真空双黄袋为根据待成型的螺旋桨叶片的内腔设计，其为管状结构，首尾均留开口；使用时将该真空双黄袋对折放置于待成型的螺旋桨叶片内腔中，且其首尾开口端均朝向桨叶根部并与外界气氛相连通；所述真空双黄袋的横截面尺寸为螺旋桨叶片横截面最大尺寸的1.2～1.5倍，其长度为内腔长度尺寸的2.5倍以上；

该方法具体包括如下步骤：

1）根据待成型的螺旋桨叶片内腔尺寸按要求设计并制作真空双黄袋；同时通过机械加工方式加工内型面与待成型螺旋桨叶片外型面一致的金属成型工装模具，其包括上瓣模和下瓣模；

2）在金属成型工装模具的上瓣模和下瓣模上按丢层设计方式分别铺贴增强纤维预浸料，每3层预浸料铺贴完成后采用真空袋工艺进行压实；

3）在真空双黄袋与螺旋桨叶片内腔接触区域的表面涂刷脱模材料，并对折平铺放置在下瓣模的增强纤维预浸料铺层上，其首尾开口端均朝向螺旋桨叶片的根部；

4）将上瓣模上铺贴的增强纤维预浸料进行脱模并覆盖在真空双黄袋上，并将上、下瓣模的增强纤维预浸料铺层边缘的丢层余量对应折叠，形成螺旋桨叶片蒙皮；

5）将上瓣模通过定位导销与下瓣模进行合模，拧紧螺栓后，对增强纤维预浸料进行修整，然后采用真空袋将该金属成型工装模具与真空双黄袋及增强纤维预浸料进行整体封装；所述真空双黄袋的两端开口均与外界气氛连通；

6）将封装好的工装及增强纤维预浸料采用热压罐进行固化，固化完成后，拆除真空袋，并将真空双黄袋自螺旋桨叶片的根部直接取出；

7）将金属成型工装模具竖置，安装螺旋桨叶片的桨根接头，然后将按配比要求混合的发泡材料充分搅拌混合后，通过桨根接头灌注到螺旋桨叶片内腔中，静置发泡2h以上，最后将金属成型工装模具拆卸，即可取获得成型的螺旋桨叶片。

2.根据权利要求1所述的利用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，其特征在于：所述真空双黄袋为尼龙材料制成。

3.根据权利要求2所述的利用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，其特征在于：所述尼龙材料的最高耐温为246℃，断裂伸长率≥375%。

4.根据权利要求1所述的利用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，其特征在于：步骤1）中，所述真空双黄袋的具体制作过程为：先根据金属成型工装模具的型腔尺寸及权利要求1所述的尺寸要求剪裁材料，然后用密封胶条将材料沿剪裁边密封，制作成为两端敞开式的管状结构；然后再将制作好的管状材料对折，并再次采用密封胶条将对折后的两开口端将相接面粘合密封，制得真空双黄袋。

5.根据权利要求4所述的利用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，其特征在于：所述真空双黄袋在使用时，以连续Z型折叠形式布置在金属成型工装模具型腔内的预浸料片中，并保证其边角处适应螺旋桨叶片的内腔型面。

6.根据权利要求1所述的利用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，其特征在于：步骤2）中，所述丢层设计为：

下瓣模的增强纤维预浸料为递减铺层，其首层铺层边界从下瓣模模体的边界向外延展至少20mm；

上瓣模的增强纤维预浸料为递增铺层，且各铺层边界与下瓣模的增强纤维预浸料铺层边界对应，且其首层铺层距离下瓣模模体的边界不少于15mm，保证合模后上、下瓣模的增强纤维预浸料铺层的连续性。

7.根据权利要求6所述的利用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，其特征在于：所述上、下瓣模的预浸料铺层至少3进行丢层设计，各预浸料铺层间的丢层距离为2～5mm，整个丢层区域的丢层尺寸为5～20mm。

8.根据权利要求1所述的利用真空双黄袋辅助热压罐成型螺旋桨叶片的方法，其特征在于：步骤6）中，所述热压罐的固化制度为：温度180℃±6℃，压力0.65±0.05Mpa。