CN215243008U - 一种风扇热压罐共固化模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风扇热压罐共固化模具，包括芯棒、上模以及下模，其中，所述上模以及所述下模均套设于所述芯棒的外侧；所述上模的下端面与所述下模的上端面相契合，共同构成叶片成型区。本实用新型提供的风扇热压罐共固化模具，通过芯棒与上模以及下模的配合，能够通过一次热压罐共固化成型得到具有一体式结构的复合材料风扇，减少了成型次数，减少了安装连接过程，从而减少了复合材料风扇的制造步骤，简化了复合材料风扇的制造过程，提高了制造效率，同时提高了风扇的力学性能。

Description

一种风扇热压罐共固化模具

技术领域

本实用新型涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种风扇热压罐共固化模具。

背景技术

随着航空工业的发展，对航空用风扇的要求越来越高；基于复合材料比重小、比强度以及比模量高的特性，复合材料在航空领域的应用越来越多；但是，由于风扇结构的特殊性，风扇中的叶片具有曲面结构，现有的复合材料风扇的制造过程中，均需要首先分别成型叶片等风扇的各分体结构，再将各分体结构通过机械连接来得到复合材料的风扇，制造过程繁琐。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是目前复合材料风扇的制造过程繁琐。

为解决上述问题，本实用新型提供一种风扇热压罐共固化模具，包括芯棒、上模以及下模，其中，

所述上模以及所述下模均套设于所述芯棒的外侧；

所述上模的下端面与所述下模的上端面相契合，共同构成叶片成型区。

可选地，所述下模包括下模底座，以及若干连接于所述下模底座上端面的第一凸模，相邻所述第一凸模之间形成第一凹模。

可选地，所述上模为整体式结构；所述上模包括上模底座，以及若干连接于所述上模底座下端面的第二凸模，相邻所述第二凸模之间形成第二凹模。

可选地，所述上模为分体式结构；所述上模包括若干上模单体；每一所述上模单体均包括上模底座单体，以及连接于所述上模底座单体下端面的第二凸模；相邻所述上模单体的所述第二凸模之间形成第二凹模。

可选地，所述第一凸模与所述第二凹模相适配；所述第二凸模与所述第一凹模相适配。

可选地，所述第一凸模包括沿径向分布的第一铺贴面，以及沿径向分布的第一空白面；所述第二凸模包括沿径向分布的第二铺贴面，以及沿径向分布的第二空白面；所述第一铺贴面以及所述第二铺贴面均为曲面结构，且所述第一铺贴面与所述第二铺贴面相抵接，所述第一空白面与所述第二空白面相抵接。

可选地，所述第一凸模还包括位于内侧的第三铺贴面，以及位于外侧的第四铺贴面；所述第二凸模还包括位于内侧的第五铺贴面，以及位于外侧的第六铺贴面；所述第三铺贴面与所述第五铺贴面相邻设置；所述第四铺贴面与所述第六铺贴面相邻设置。

可选地，还包括外压圈，所述外压圈套设于所述上模以及所述下模的外侧。

可选地，所述外压圈包括若干相互拼接的压圈单体。

可选地，所述压圈单体的数量为两个。

与现有技术相比，本实用新型提供的风扇热压罐共固化模具具有如下优势：

本实用新型提供的风扇热压罐共固化模具，通过芯棒与上模以及下模的配合，能够通过一次热压罐共固化成型得到具有一体式结构的复合材料风扇，减少了成型次数，减少了安装连接过程，从而减少了复合材料风扇的制造步骤，简化了复合材料风扇的制造过程，提高了制造效率，同时提高了风扇的力学性能。

附图说明

图1为本实用新型的风扇热压罐共固化模具的爆炸图；

图2为本实用新型的风扇热压罐共固化模具的结构简图；

图3为本实用新型的风扇的结构简图；

图4为本实用新型的下模的结构简图；

图5为本实用新型的整体式上模的结构简图；

图6为本实用新型的分体式上模的结构简图。

附图标记说明：

1-芯棒；11-法兰安装凸台；2-上模；21-上模底座；211-第二安装孔；22-第二凸模；221-第二铺贴面；222-第二空白面；223-第五铺贴面；224-第六铺贴面；23-第二凹模；24-上模底座单体；3-下模；31-下模底座；311-第一安装孔；32-第一凸模；321-第一铺贴面；322-第一空白面；323-第三铺贴面；324-第四铺贴面；33-第一凹模；4-外压圈；41-压圈单体；5-连接部；6-护风圈；7-叶片；8-法兰。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

目前的复合材料风扇制造过程中，通常需要分别制造叶片、中间的连接部以及外侧的护风圈，再将叶片、连接部以及护风圈相连来得到风扇结构，不仅制造步骤多，制造过程繁琐，而且由于制造的风扇是分体式结构，力学性能较差。

为解决目前复合材料风扇的制造过程繁琐的问题，本实用新型提供一种风扇热压罐共固化模具，参见图1、图2所示，该风扇热压罐共固化模具包括芯棒1、上模2以及下模3，其中，上模2以及下模3均套设于芯棒1的外侧；上模2的下端面与下模3的上端面相契合，共同构成叶片成型区。

参见图3所示，风扇包括位于中部的连接部5、位于外侧的护风圈6，以及若干位于连接部5与护风圈6之间的叶片7；风扇热压罐共固化模具中的芯棒1为圆柱状结构，该芯棒1用于制造风扇的连接部5；芯棒1可以为空心结构，也可以为实心结构，可根据需求自定决定；芯棒1的外径与风扇中连接部5的内径相适配；上模2的下端面以及下模3的上端面均具有与叶片7相适配的曲面结构，通过上模2的下端面与下模3的上端面相配合，用于制造风扇的叶片7；同时，通过上模2以及下模3的外侧面，可用于制造风扇的护风圈6。

具体的，本申请提供的风扇热压罐共固化模具工作过程中，首先在芯棒1的外圆周上进行预浸料铺贴，具体预浸料的材质以及预浸料的铺层顺序等，可根据风扇的力学需求进行选择，本文不对预浸料的材质以及铺层信息进行限定。

完成对芯棒1的预浸料铺贴后，根据叶片7的结构，对下模3上端面处的曲面结构进行预浸料铺贴；为提高成型后复合材料风扇外形轮廓的质量，本申请进一步对上模2下端面处的曲面结构进行预浸料铺贴，再将铺贴完成的上模2与铺贴完成的下模3进行合模，即可得到叶片7的铺层；同时，为得到一体成型结构的风扇，对下模3的上端面以及上模2的下端面进行预浸料铺贴时，同时对下模3的内侧以及外侧，上模2的内侧以及外侧进行预浸料铺贴，然后将铺贴完成的芯棒1与上模2以及下模3进行组合，即将上模2与下模3进行合模，同时，将芯棒1插入上模2以及下模3中间的安装孔中，即可完成模具的组装；将组装后的模具放入热压罐中进行共固化后，降至室温，脱模后，即可得到具有一体结构的复合材料风扇。

需要说明的是，本申请中上模2的内侧以及下模3的内侧是指，上模2以及下模3靠近芯棒1的一侧；上模2的外侧以及下模3的外侧是指，上模2以及下模3远离芯棒1的一侧。

具体的，将该模具组装完成后，芯棒1外侧的预浸料铺层与上模2内侧的预浸料铺层、下模3内侧的预浸料铺层相接触，该部分预浸料铺层经热压罐成型后，即可得到风扇的连接部5；上模2与下模3合模后，上模2下端面的预浸料铺层与下模3上端面的预浸料铺层相接触，该部分预浸料铺层经热压罐成型后，得到风扇的叶片7；同时，上模2以及下模3合模后，上模2外侧的预浸料铺层与下模3外侧的预浸料铺层相邻，这两部分预浸料铺层经热压罐成型后相连，得到风扇的护风圈6。

此外，由于风扇的连接部5通常需要通过法兰8与其他构件进行连接，为提高风扇的力学性能，本申请优选芯棒1上设置有法兰安装凸台11，对芯棒1进行预浸料铺贴时，首先在芯棒1的外侧铺贴一定层数的预浸料后，将法兰安装于法兰8安装凸台11处，使得法兰8的内侧与已铺贴完成的预浸料铺层的外表面相抵接，然后进一步在法兰8的外侧继续铺贴预浸料，使得法兰8的内外两侧均与预浸料铺层相接触，进而使得经热压罐成型后得到的风扇中，法兰与该风扇为一体式结构，一方面减少将风扇与法兰相连的步骤，简化风扇的制造过程，提高制造效率，另一方面，提高风扇的力学性能。

本实用新型提供的风扇热压罐共固化模具，通过芯棒1与上模2以及下模3的配合，能够通过一次热压罐共固化成型得到具有一体式结构的复合材料风扇，减少了成型次数，减少了安装连接过程，从而减少了复合材料风扇的制造步骤，简化了复合材料风扇的制造过程，提高了制造效率，同时提高了风扇的力学性能。

此外，目前复合材料风扇的叶片多通过RTM等工艺进行成型，成型后的风扇叶片存在外形轮廓较差、孔隙率过高以及贫富树脂等缺陷，制约了复合材料风扇的应用；本申请通过提供的风扇热压罐共固化模具，实现了复合材料风扇的热压罐共固化成型，避免叶片7表面出现孔隙率过高以及贫富树脂等缺陷；并通过使上模2的下端面与下模3的上端面相契合，在铺贴过程中，同时对上模2的下端面以及下模3的上端面进行铺贴，从而使得成型后的叶片7的工作面均为铺贴面，提高了叶片7外形轮廓的质量，进而有利于促进复合材料风扇在航空领域的应用。

参见图4所示，本申请中的下模3包括下模底座31，以及若干连接于下模底座31上端面的第一凸模32，相邻第一凸模32之间形成第一凹模33。

下模底座31用于起支撑固定作用，本申请优选该下模底座31为圆形板状结构，为便于与芯棒1进行组装，该下模底座31的中间设置有内径与芯棒1的外径相适配的第一安装孔311；连接于下模底座31上端面的第一凸模32的数量与风扇中叶片7的数量一致，且第一凸模32的形状与叶片7的曲面结构相一致，通过对第一凸模32进行预浸料铺贴，即可得到叶片7的预浸料铺层。

本申请中与下模3相契合的上模2可以为整体式结构，参见图5所示，该整体式结构的上模2包括上模底座21，以及若干连接于上模底座21下端面的第二凸模22，相邻第二凸模22之间形成第二凹模23。

与下模3相类似，上模底座21用于起支撑固定作用，本申请优选该上模底座21为圆形板状结构，为便于与芯棒1进行组装，该上模底座21的中间设置有内径与芯棒1的外径相适配的第二安装孔211；连接于上模底座21下端面的第二凸模22的数量与风扇中叶片7的数量一致，且第二凸模22的形状与叶片7的曲面结构相一致，通过对第二凸模32进行预浸料铺贴，并将上模2与下模3合模后，即可得到叶片7的预浸料铺层。

参见图6所示，为便于进行预浸料铺贴，本申请优选上模2为分体式结构；具体的，分体式结构的上模2包括若干上模单体；每一上模单体均包括上模底座单体24，以及连接于上模底座单体24下端面的第二凸模22；相邻上模单体的第二凸模22之间形成第二凹模23。

其中上模单体的数量与叶片7的数量一致；本申请优选通过若干上模单体相拼接后形成的结构，与整体式结构的上模2的结构一致；具体的，上模底座单体24的内侧均包括一内弧面结构，若干上模底座单体24相拼接后，若干内弧面结构构成第二安装孔211；分体式结构上模2中的第二凸模22与整体式结构上模2中的第二凸模22结构完全一致。

将上模2与下模3进行合模时，第一凸模32与第二凹模23相适配；第二凸模22与第一凹模33相适配，即第一凸模32插入第二凹模23中，同时，第二凸模22插入第一凹模33中，使得上模2的下端面与下模3的上端面形成契合结构，进而使得上模2下端面的预浸料铺层与下模3上端面的预浸料铺层形成叶片7的预浸料铺层结构，经热压罐共固化成型后，得到两个工作面均为铺贴面的叶片7。

当上模2为分体式结构时，可分别对每一第二凸模22单独进行预浸料铺贴，进而降低铺贴难度，提高铺贴的精确度，再分别将每一上模单体放置于下模3上的第一凹模33中，提高合模质量。

具体的，本申请中的第一凸模32包括沿径向分布的第一铺贴面321，以及沿径向分布的第一空白面322；第二凸模22包括沿径向分布的第二铺贴面221，以及沿径向分布的第二空白面222；第一铺贴面321以及第二铺贴面221均为曲面结构，且第一铺贴面321与第二铺贴面221相抵接，第一空白面322与第二空白面222相抵接。

其中第一铺贴面321以及第二铺贴面221的曲面结构根据叶片7的形状而定；进行预浸料铺贴时，分别对第一铺贴面321以及第二铺贴面221进行预浸料铺贴，且不对第一空白面322以及第二空白面222进行铺贴；将上模2与下模3进行合模后，第一铺贴面321上的预浸料铺层与第二铺贴面221上的预浸料铺层相接触，经热压罐共固化成型后，得到叶片7；同时，由于第一空白面322与第二空白面222上均没有预浸料铺层，经脱模后，形成相邻叶片7之间的空隙。

进一步的，本申请中的第一凸模32还包括位于内侧的第三铺贴面323，以及位于外侧的第四铺贴面324；第二凸模22还包括位于内侧的第五铺贴面223，以及位于外侧的第六铺贴面224；第三铺贴面323与第五铺贴面223相邻设置；第四铺贴面324与第六铺贴面224相邻设置。

进行预浸料铺贴时，同时对第三铺贴面323、第四铺贴面324、第五铺贴面223以及第六铺贴面224进行铺贴；将上模2与下模3进行合模后，第三铺贴面323上的预浸料铺层与第五铺贴面223上的预浸料铺层相邻，第四铺贴面324上的预浸料铺层与第六铺贴面224上预浸料铺层相邻；经热压罐共固化后，第三铺贴面323上的预浸料铺层与第五铺贴面223上的预浸料铺层，以及芯棒1外圆周上的预浸料铺层形成风扇的连接部5，且该连接部5与叶片7相连；第四铺贴面324上的预浸料铺层与第六铺贴面224上预浸料铺层形成风扇的护风圈6，且该护风圈6的内侧与叶片7相连。

进一步的，为提高复合材料风扇的力学性能，在将上模2与下模3合模后，还可进一步在上模2以及下模3的外侧，即在第四铺贴面324上的预浸料铺层与第六铺贴面224上预浸料铺层的外侧进行外圈预浸料铺贴，使得经热压罐共固化后，该外圈预浸料铺层与第四铺贴面324上的预浸料铺层以及第六铺贴面224上预浸料铺层形成风扇的护风圈6，提高护风圈6的力学性能。

进一步的，本申请中的风扇热压罐共固化模具还包括外压圈4，该外压圈4套设于上模2以及下模3的外侧。

在上模2以及下模3的外侧进行外圈预浸料铺贴后，将外压圈4套设于外圈预浸料铺层的外侧，从而在热压管共固化过程中，通过该外压圈4来使预浸料铺层受力均匀，提高复合材料风扇结构的力学性能以及性能的均一性。

为便于操作，本申请优选外压圈4包括若干相互拼接的压圈单体41，从而通过将各压圈单体41分别放置于外圈预浸料铺层的外侧进行拼接后，得到外压圈4，降低操作难度。

其中压圈单体41的数量根据热压罐共固化模具的尺寸而定；本申请优选压圈单体41的数量为两个，并优选两个压圈单体41均为半圆环状结构，从而在组装时，分别将两个半圆环状的压圈单体41放置于外圈预浸料铺层的外侧即可，在降低操作难度的同时，减少操作步骤。

参见图3所示，通过本申请提供的风扇热压罐共固化模具，经一次成型过程，即可得到一体式结构的复合材料风扇，制造过程简单，步骤少，且制造的风扇力学性能好；经本申请的风扇热压罐共固化模具制造的复合材料风扇，满足复合材料的风扇结构与金属结构组件共固化一次净尺寸(无余量)成型，使复合材料风扇满足低温与高温(-40℃～80℃)交替变化环境，并充分降低风扇的结构重量、提高风机整体运行效率。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种风扇热压罐共固化模具，其特征在于，包括芯棒(1)、上模(2)以及下模(3)，其中，

所述上模(2)以及所述下模(3)均套设于所述芯棒(1)的外侧；

所述上模(2)的下端面与所述下模(3)的上端面相契合，共同构成叶片成型区。

2.如权利要求1所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，所述下模(3)包括下模底座(31)，以及若干连接于所述下模底座(31)上端面的第一凸模(32)，相邻所述第一凸模(32)之间形成第一凹模(33)。

3.如权利要求2所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，所述上模(2)为整体式结构；所述上模(2)包括上模底座(21)，以及若干连接于所述上模底座(21)下端面的第二凸模(22)，相邻所述第二凸模(22)之间形成第二凹模(23)。

4.如权利要求2所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，所述上模(2)为分体式结构；所述上模(2)包括若干上模单体；每一所述上模单体均包括上模底座单体(24)，以及连接于所述上模底座单体(24)下端面的第二凸模(22)；相邻所述上模单体的所述第二凸模(22)之间形成第二凹模(23)。

5.如权利要求3或4所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，所述第一凸模(32)与所述第二凹模(23)相适配；所述第二凸模(22)与所述第一凹模(33)相适配。

6.如权利要求5所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，所述第一凸模(32)包括沿径向分布的第一铺贴面(321)，以及沿径向分布的第一空白面(322)；所述第二凸模(22)包括沿径向分布的第二铺贴面(221)，以及沿径向分布的第二空白面(222)；所述第一铺贴面(321)以及所述第二铺贴面(221)均为曲面结构，且所述第一铺贴面(321)与所述第二铺贴面(221)相抵接，所述第一空白面(322)与所述第二空白面(222)相抵接。

7.如权利要求6所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，所述第一凸模(32)还包括位于内侧的第三铺贴面(323)，以及位于外侧的第四铺贴面(324)；所述第二凸模(22)还包括位于内侧的第五铺贴面(223)，以及位于外侧的第六铺贴面(224)；所述第三铺贴面(323)与所述第五铺贴面(223)相邻设置；所述第四铺贴面(324)与所述第六铺贴面(224)相邻设置。

8.如权利要求7所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，还包括外压圈(4)，所述外压圈(4)套设于所述上模(2)以及所述下模(3)的外侧。

9.如权利要求8所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，所述外压圈(4)包括若干相互拼接的压圈单体(41)。

10.如权利要求9所述的风扇热压罐共固化模具，其特征在于，所述压圈单体(41)的数量为两个。

Images