一种整体固化式复材静子叶片的成型模具及尾缘包覆方法

摘要

本发明公开了一种整体固化式复材静子叶片成型模具，包括上模模块、下模模块、上模金属条(8)和下模金属条(7)，上模模块包括上模主模块(3)和上模副模块(4)，下模模块包括下模主模块(1)和下模副模块(2)，上模主模块(3)、上模副模块(4)、下模主模块(1)和下模副模块(2)上均加工有型腔，上模主模块(3)与下模主模块(1)合模构成加工叶片主体的型腔，上模副模块(4)与下模副模块(2)合模构成加工叶片尾缘的型腔。还公布了采用该模具的静子叶片尾缘包覆方法。本发明的有益效果是：实现尾缘包覆以及所有铺层的整体固化，在改善尾缘可靠性的同时，能够加强叶片完整性，且不会对叶片造成高温伤害。

说明书

技术领域

本发明涉及静子叶片成型工艺技术领域，特别是一种整体固化式复材静子叶片的成型模 具及尾缘包覆方法。

背景技术

具有内外缘板的复材静子叶片，采用织物铺层整体固化模压成型的方式，叶片尾缘通常 为多个铺层的堆叠粘接，固化后成型效果不理想、工作时受砂石冲击容易出现开裂、分层， 因此通常需要利用织物铺层对尾缘进行包覆。由于叶身与内外缘板部分铺层为连续铺层，如 果利用简单模具，成型时直接对尾缘进行织物包覆不具备可操作性，通常需要进行二次固化 操作，但二次固化后，往往粘接效果不佳，搭接处容易出现凹陷、缝隙等缺陷，且二次固化 的高温容易对叶片造成不良影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种改善尾缘可靠性的整体固化式复材静 子叶片的成型模具及尾缘包覆方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种整体固化式复材静子叶片成型模具，包括上模模块、下模模块、上模金属条和下模 金属条，上模模块包括上模主模块和上模副模块，下模模块包括下模主模块和下模副模块， 上模主模块和上模副模块之间为可拆卸联接，例如螺栓螺母联接，下模主模块和下模副模块 之间为可拆卸联接，例如螺栓螺母联接，上模主模块、上模副模块、下模主模块和下模副模 块上均加工有型腔，即上模主模块上具有上模主模块型腔、上模副模块上具有上模副模块型 腔，下模主模块上具有下模主模块型腔，下模副模块上具有下模副模块型腔，上模主模块和 上模副模块的型腔拼合成上模型腔，下模主模块和下模副模块拼合成下模型腔，上模主模块 与下模主模块合模构成加工叶片主体的型腔，上模副模块与下模副模块合模构成加工叶片尾 缘的型腔，上模金属条和下模金属条在加工叶片时分别可拆卸的安装于上模副模块的型腔和 下模主模块的型腔内。

将尾缘部位的模具独立设置，使其可单独拆卸，首先在尾缘部位预置金属条，首次合模 后拆卸尾缘部位模具，取下金属条，对铺层尾缘进行包覆，然后安装尾缘模具，进行二次合 模。采用这种成型方法可以对尾缘进行包覆保护，尾缘铺层与叶片主体铺层整体固化，不需 要二次固化，能够提升粘接效果，减少粘接缺陷，同时避免二次固化的高温对叶片主体造成 不良影响。

所述的成型模具还包括外缘板模块和内缘板模块，外缘板模块位于上模模块和下模模块 的外侧，内缘板模块位于上模模块和下模模块的内侧，外缘板模块和内缘板模块上分别具有 外缘板模块型腔和内缘板模块型腔。

采用所述成型模具的一种整体固化式复材静子叶片的尾缘包覆方法，包括以下步骤：

S1、在上模副模块上粘接上模金属条，再将上模主模块和上模副模块联接，构成上模； 在下模副模块上粘接下模金属条，再将下模主模块和下模副模块联接，构成下模；

S2、在粘接有上模金属条的上模的型腔内和粘接有下模金属条的下模的型腔内铺放铺层， 即：在上模的型腔内铺放上模铺层，在下模的型腔内铺放下模铺层，然后将上模、下模合模， 即将已铺放铺层的上模和下模进行可拆卸式联接，例如螺栓螺母联接，并分别在上模主模块 和上模副模块施加方向向下的适度压力，例如用螺栓螺母把紧，使上下模合缝不留间隙；成 型叶片由多个部分的铺层构成，包括下模铺层和上模铺层；

S3、将上模副模块和下模副模块分别取下，叶片铺层尾缘暴露，去掉上模副模块上的上 模金属条和下模副模块上的下模金属条，在上模副模块和下模副模块的型腔内再次铺放铺层， 再将上模副模块和下模副模块分别联接于上模主模块和下模主模块上，完成上模副模块与下 模副模块的二次合膜，即再次施加适度压力，使上下模不留空隙，在暴露的叶片铺层尾缘包 覆尾缘铺层，尾缘铺层能够完全包覆由两个金属条预留的位置，进一步进行加温加压固化操 作。

实现尾缘包覆以及所有铺层的整体固化，克服了现有尾缘包覆方法粘接效果不佳、二次 固化的高温对叶片有不良影响的弊端。

所述步骤S3还包括向外缘板模块型腔和内缘板模块型腔内铺放铺层，即在外缘板模块型 腔内铺放外缘板铺层，在内缘板模块型腔内铺放内缘板铺层，然后在二次合膜后将外缘板模 块和内缘板模块分别装配在上、下模两端的步骤，然后再进行加温加压、进行固化的步骤， 故成型叶片还包括外缘板铺层和内缘板铺层。

本发明具有以下优点：

本发明克服了现有尾缘包覆方法粘接效果不佳、二次固化的高温对叶片有不良影响的弊 端，采用一套新的成型模具，将尾缘部位的模具独立设置，使其可单独拆卸，提出了铺放铺 层以及合模的操作方法，实现尾缘包覆以及所有铺层的整体固化。

首先在尾缘部位预置金属条，首次合模后拆卸尾缘部位模具，取下金属条，对铺层尾缘 进行包覆，然后安装尾缘模具，进行二次合模。采用这种成型方法可以对尾缘进行包覆保护， 尾缘铺层与叶片主体铺层整体固化，不需要二次固化，能够提升粘接效果，减少粘接缺陷， 同时避免二次固化的高温对叶片主体造成不良影响。

本发明应用于涡轮发动机复合材料静子叶片，在改善尾缘可靠性的同时，能够加强叶片 完整性，且不会对叶片造成高温伤害。

附图说明

图1为本发明的成型模具的结构示意图；

图2为本发明的制备的整体固化式复材静子叶片的结构示意图；

图3为本发明步骤S1的示意图；

图4为本发明步骤S2的示意图；

图5为本发明步骤S3的示意图。

图中，1-下模主模块，1a-下模主模块型腔，2-下模副模块，2a-下模副模块型腔，3-上模 主模块，3a-上模主模块型腔，4-上模副模块，4a-上模副模块型腔，5-外缘板模块，5a-外缘板 模块型腔，6-内缘板模块，6a-内缘板模块型腔，7-下模金属条，8-上模金属条，9-下模铺层， 10-上模铺层，11-外缘板铺层，12-内缘板铺层，13-尾缘铺层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

如图1所示，一种整体固化式复材静子叶片的尾缘包覆方法，包括上模模块、下模模块、 上模金属条8和下模金属条7，上模模块包括上模主模块3和上模副模块4，下模模块包括下 模主模块1和下模副模块2，上模主模块3和上模副模块4之间为可拆卸联接，例如螺栓螺 母联接，下模主模块1和下模副模块2之间为可拆卸联接，例如螺栓螺母联接，上模主模块 3、上模副模块4、下模主模块1和下模副模块2上均加工有型腔，即上模主模块3上具有上 模主模块型腔3a、上模副模块4上具有上模副模块型腔4a，下模主模块1上具有下模主模块 型腔1a，下模副模块2上具有下模副模块型腔2a，上模主模块3和上模副模块4的型腔拼合 成上模型腔，下模主模块1和下模副模块2拼合成下模型腔，上模主模块3与下模主模块1 合模构成加工叶片主体的型腔，上模副模块4与下模副模块2合模构成加工叶片尾缘的型腔， 上模金属条8和下模金属条7在加工叶片时分别可拆卸的安装于上模副模块4的型腔和下模 主模块1的型腔内。

将尾缘部位的模具独立设置，使其可单独拆卸，首先在尾缘部位预置金属条，首次合模 后拆卸尾缘部位模具，取下金属条，对铺层尾缘进行包覆，然后安装尾缘模具，进行二次合 模。采用这种成型方法可以对尾缘进行包覆保护，尾缘铺层13与叶片主体铺层整体固化，不 需要二次固化，能够提升粘接效果，减少粘接缺陷，同时避免二次固化的高温对叶片主体造 成不良影响。

所述的成型模具还包括外缘板模块5和内缘板模块6，外缘板模块5位于上模模块和下 模模块的外侧，内缘板模块6位于上模模块和下模模块的内侧，外缘板模块5和内缘板模块 6上分别具有外缘板模块型腔5a和内缘板模块型腔6a。

采用所述成型模具的一种整体固化式复材静子叶片的尾缘包覆方法，包括以下步骤：

S1、如图3所示，在上模副模块4上粘接上模金属条8，再将上模主模块3和上模副模 块4联接，构成上模；在下模副模块2上粘接下模金属条7，再将下模主模块1和下模副模 块2联接，构成下模；

S2、如图3所示，在粘接有上模金属条8的上模的型腔内和粘接有下模金属条7的下模 的型腔内铺放铺层，即：在上模的型腔内铺放上模铺层10，在下模的型腔内铺放下模铺层9， 然后如图4所示，将上模、下模合模，即将已铺放铺层的上模和下模进行可拆卸式联接，例 如螺栓螺母联接，并分别在上模主模块3和上模副模块4施加方向向下的适度压力，例如用 螺栓螺母把紧，使上下模合缝不留间隙；如图2所示，成型叶片由多个部分的铺层构成，包 括下模铺层9和上模铺层10；

S3、如图5所示，将上模副模块4和下模副模块2分别取下，叶片铺层尾缘暴露，去掉 上模副模块4上的上模金属条8和下模副模块2上的下模金属条7，在上模副模块4和下模 副模块2的型腔内再次铺放铺层，再将上模副模块4和下模副模块2分别联接于上模主模块 3和下模主模块1上，完成上模副模块4与下模副模块2的二次合膜，即再次施加适度压力， 使上下模不留空隙，在暴露的叶片铺层尾缘包覆尾缘铺层13，尾缘铺层13能够完全包覆由 两个金属条预留的位置，进一步进行加温加压固化操作。

实现尾缘包覆以及所有铺层的整体固化，克服了现有尾缘包覆方法粘接效果不佳、二次 固化的高温对叶片有不良影响的弊端。

所述步骤S3还包括向外缘板模块型腔5a和内缘板模块型腔6a内铺放铺层，即在外缘板 模块型腔5a内铺放外缘板铺层11，在内缘板模块型腔6a内铺放内缘板铺层12，然后在二次 合膜后将外缘板模块5和内缘板模块6分别装配在上、下模两端的步骤，然后再进行加温加 压、进行固化的步骤，故如图2所示，成型叶片还包括外缘板铺层11和内缘板铺层12。