CN112208119A - 一种直升机桨叶热变形自适应成型模具及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直升机桨叶热变形自适应成型模具及使用方法，模具包括上模体、下模体、粗定位组件和精定位组件，上模体和下模体合模形成桨叶型腔，粗定位组件和精定位组件用于上模体和下模体的定位结合，在下模体一端还设有弹性挡块组件，包括挡块、弹簧、顶紧螺钉和限位块，挡块一端为桨叶型腔的壁，另一端通过弹簧或顶紧螺钉限位，弹簧和顶紧螺钉穿过限位块。本发明在桨叶升温固化阶段采用刚性型腔，满足桨叶外形尺寸要求；在降温阶段采用弹性型腔，抵消桨叶长度方向由于模具和复合材料的热胀系数所不同带来的尺寸差异。在各温度状态下使模具型腔自适应桨叶的长度，从而减小固化内应力，降低变形量，提高桨叶的合格率。

Description

一种直升机桨叶热变形自适应成型模具及使用方法
技术领域
本发明涉及直升机桨叶模具技术领域，特别涉及一种直升机桨叶热变形自适应成型模具及使用方法。
背景技术
目前直升机桨叶的成型方法基本都是采用上下模具进行单独铺贴，铺贴完成后进行合模，通过热压机按固化曲线加压加热固化。
复合材料桨叶为细长结构，造成了成型模具长度较大的现象。模具从室温到成型温度的变化过程中，模具由于热胀冷缩型腔增大拉长，桨叶材料在变大的型腔中固化。在固化完成后的降温过程中，由于桨叶与模具热膨胀系数不一样，随着温度的降低，桨叶在长度方向的内应力逐渐变大，最终导致桨叶较大的形变，甚至会造成桨叶的损伤和破坏。传统的方法是采用固定型腔，选用热膨胀系数与桨叶相仿的价格高昂的模具材料，结合模具型腔设计补偿的方法来降低桨叶的变形量。无论是使用热膨胀系数相近的材料，还是使用型腔补偿设计都会产生高昂的费用。
发明内容
鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明提供一种直升机桨叶热变形自适应成型模具及使用方法。该模具采用长度方向弹性的挡块设计，在升温固化和降温的两种状态下，分别实现刚性和弹性两种功能，以降低桨叶固化的内应力，从而减小桨叶尺寸变形量及损伤，提高桨叶质量。
本发明一方面，提供一种直升机桨叶热变形自适应成型模具，包括上模体、下模体、粗定位组件和精定位组件，所述上模体和所述下模体合模形成桨叶型腔，所述粗定位组件和所述精定位组件用于上模体和下模体的定位结合，在所述下模体一端设有弹性挡块组件，所述弹性挡块组件包括挡块、弹簧、顶紧螺钉和限位块，所述挡块一端为桨叶型腔的壁，另一端通过所述弹簧或所述顶紧螺钉限位，所述弹簧和所述顶紧螺钉穿过所述限位块。
进一步，所述弹簧在远离所述挡块的一端设有弹簧堵头，将该端固定在所述限位块中。
进一步，所述粗定位组件、精定位组件与所述弹性挡块组件分别位于所述下模体的两端。
进一步，所述弹簧和所述顶紧螺钉分别至少有两个。
进一步，所述弹簧和所述顶紧螺钉用于所述模具的热变形自适应，在所述模具合拢、加温和固化时所述顶紧螺钉锁紧，形成刚性型腔；在所述模具降温冷却时，松开所述顶紧螺钉，所述弹簧对所述挡块用力，形成弹性型腔。
进一步，所述弹性挡块组件还包括锁紧螺钉，穿过所述限位块将其固定在所述下模体上，所述锁紧螺钉数量大于1，均匀分布在所述限位块中。
进一步，所述弹性挡块组件还包括定位销钉，穿过所述限位块将其固定在所述下模体上，用于为所述弹簧和所述顶紧螺钉提供支撑。
本发明另一方面，提供直升机桨叶热变形自适应成型模具的使用方法，包括，
S1、模具上模体和下模体开模后，上模体和下模体型腔朝上，在所述下模体的一端安装弹性挡块组件，使顶紧螺钉将挡块压紧，安装弹簧和弹簧堵头；
S2、上模体和下模体分别进行铺料；
S3、将上模体吊起并翻转，使型腔朝下；
S4、吊车下降，利用粗定位组件进行上下模体的限位，实现预合模；
S5、将预合模后的模具利用专用压机按照加热曲线进行加压加热，加压时，粗定位组件将模具上模体导入下模体的精定位组件范围内，实现精确定位；
S6、桨叶填料在升温和固化阶段保持顶紧螺钉在拧紧状态，固化完成降温开始时，用扳手松开顶紧螺钉，使弹簧受力工作；
S7、降温至工艺温度，运出模具，脱模。
本发明在桨叶成型模具一端采用弹性挡块设计，实现模具型腔满足刚性和弹性两种状态。在桨叶升温固化阶段采用刚性型腔，满足桨叶外形尺寸要求；在降温阶段采用弹性型腔，抵消桨叶长度方向由于模具和复合材料的热胀系数所不同带来的尺寸差异。在各温度状态下使模具型腔自适应桨叶的长度，从而减小固化内应力，降低变形量，提高桨叶的合格率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明直升机桨叶热变形自适应成型模具结构图；
图2为直升机桨叶热变形自适应成型模具中弹性挡块组件的结构示意图；
附图标记说明：
1—下模体、2—上模体、12—粗定位组件、13—精定位组件、14—弹性挡块组件、21—吊环、
141—挡块、142—弹簧、143—顶紧螺钉、144—限位块、145—锁紧螺钉、146—定位销钉、
147—弹簧堵头。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
装置实施例
如图1所示，本实施例是一种直升机桨叶热变形自适应成型模具，包括上模体2、下模体1，上模体2和下模体1合模形成桨叶型腔。下模体1的一端设有粗定位组件12和精定位组件13，用于上模体2和下模体1的定位结合，可选的，在下模体1的另一端设有弹性挡块组件14，所述弹性挡块组件14还可以设在下模体1的其他位置，只要能使模具型腔热变形时具有形变，都属于本发明的发明思想。
如图2所示，弹性挡块组件14属于本发明的创新所在，包括挡块141、弹簧142、顶紧螺钉143和限位块144，挡块141一端为桨叶型腔的壁，另一端通过弹簧142或顶紧螺钉143限位，在模具升温固化阶段作为刚性型腔时，顶紧螺钉143受力；在降温阶段作为弹性型腔时，弹簧142受力。弹簧142和顶紧螺钉143均穿过限位块144。
一般的，弹簧142在远离挡块141的一端设有弹簧堵头147，用于将该端固定在限位块144中。
通常弹簧142和顶紧螺钉143分别至少有两个。
弹簧142和顶紧螺钉143用于模具的热变形自适应，在模具合拢、加温和固化时顶紧螺钉143锁紧，形成刚性型腔；在模具降温冷却时，松开顶紧螺钉143，弹簧142对挡块141用力，形成弹性型腔。
在一些实施方式中，弹性挡块组件14还包括锁紧螺钉145，穿过限位块144并将其固定在下模体1上，锁紧螺钉145的数量大于1，均匀分布在限位块中。
通常弹性挡块组件14还包括定位销钉146，穿过限位块144将其固定在下模体1上，并用于为弹簧142和顶紧螺钉143提供支撑。
本实施例的直升机桨叶热变形自适应成型模具在桨叶升温固化阶段采用刚性型腔，满足桨叶外形尺寸要求。在降温阶段采用弹性型腔，抵消桨叶长度方向由于模具和复合材料的热胀系数所不同带来的尺寸差异。在各温度状态下使模具型腔自适应桨叶的长度。减小固化内应力，降低变形量，提高桨叶的合格率。
方法实施例
本实施例介绍直升机桨叶热变形自适应成型模具的制作方法，包括，
步骤1、模具上模体2和下模体1开模后，上模体2和下模体1型腔朝上，在下模体1的一端安装弹性挡块组件14，使顶紧螺钉143将挡块141压紧，安装弹簧142和弹簧堵头147；
步骤2、上模体2和下模体1分别进行铺料；
步骤3、使用吊车将上模体2吊起并翻转，使型腔朝下；
步骤4、吊车下降，利用粗定位组件12进行上下模体的限位，进行预合模；
步骤5、将预合模后的模具运往专用压机，按照加热曲线进行加压加热，加压时，粗定位组件12将模具上模体2导入下模体1的精定位范围内，实现精确定位；
步骤6、桨叶填料在升温和固化阶段保持顶紧螺钉143在拧紧状态，固化完成降温开始时，用扳手松开顶紧螺钉143，使弹簧142受力工作；
步骤7、降温至工艺温度，运出模具，脱模。
本实施例的方法提升了直升机桨叶的成型质量，以某型直升机3米长桨叶为例，本实施例使桨叶弯曲方向变形量由之前的12mm降低至4mm，同时减小了桨叶的内部损伤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种直升机桨叶热变形自适应成型模具，包括上模体、下模体、粗定位组件和精定位组件，所述上模体和所述下模体合模形成桨叶型腔，所述粗定位组件和所述精定位组件用于上模体和下模体的定位结合，其特征在于，在所述下模体一端设有弹性挡块组件，所述弹性挡块组件包括挡块、弹簧、顶紧螺钉和限位块，所述挡块一端为桨叶型腔的壁，另一端通过所述弹簧或所述顶紧螺钉限位，所述弹簧和所述顶紧螺钉穿过所述限位块。
2.根据权利要求1所述的直升机桨叶热变形自适应成型模具，其特征在于，所述弹簧在远离所述挡块的一端设有弹簧堵头，将该端固定在所述限位块中。
3.根据权利要求1所述的直升机桨叶热变形自适应成型模具，其特征在于，所述粗定位组件、精定位组件与所述弹性挡块组件分别位于所述下模体的两端。
4.根据权利要求2所述的直升机桨叶热变形自适应成型模具，其特征在于，所述弹簧和所述顶紧螺钉分别至少有两个。
5.根据权利要求4所述的直升机桨叶热变形自适应成型模具，其特征在于，所述弹簧和所述顶紧螺钉用于所述模具的热变形自适应，在所述模具合拢、加温和固化时所述顶紧螺钉锁紧，形成刚性型腔；在所述模具降温冷却时，松开所述顶紧螺钉，所述弹簧对所述挡块用力，形成弹性型腔。
6.根据权利要求2所述的直升机桨叶热变形自适应成型模具，其特征在于，所述弹性挡块组件还包括锁紧螺钉，穿过所述限位块将其固定在所述下模体上，所述锁紧螺钉数量大于1，均匀分布在所述限位块中。
7.根据权利要求2所述的直升机桨叶热变形自适应成型模具，其特征在于，所述弹性挡块组件还包括定位销钉，穿过所述限位块将其固定在所述下模体上，用于为所述弹簧和所述顶紧螺钉提供支撑。
8.根据权利要求1～7任一项所述的直升机桨叶热变形自适应成型模具的使用方法，其特征在于，包括，
S1、模具上模体和下模体开模后，上模体和下模体型腔朝上，在所述下模体的一端安装弹性挡块组件，使顶紧螺钉将挡块压紧，安装弹簧和弹簧堵头；
S2、上模体和下模体分别进行铺料；
S3、将上模体吊起并翻转，使型腔朝下；
S4、吊车下降，利用粗定位组件进行上下模体的限位，实现预合模；
S5、将预合模后的模具利用专用压机按照加热曲线进行加压加热，加压时，粗定位组件将模具上模体导入下模体的精定位组件范围内，实现精确定位；
S6、桨叶填料在升温和固化阶段保持顶紧螺钉在拧紧状态，固化完成降温开始时，用扳手松开顶紧螺钉，使弹簧受力工作；
S7、降温至工艺温度，运出模具，脱模。
9.根据权利要求8所述的直升机桨叶热变形自适应成型模具的操作方法，其特征在于，所述粗定位组件、精定位组件与所述弹性挡块组件分别位于所述下模体的两端。
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