一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法与流程

本发明属于一种螺旋桨的模具制备技术领域，具体而言，本发明涉及一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法。

背景技术：

目前碳纤维螺旋桨多采用分体成型工艺，将桨叶与毂单独成型后通过榫接加粘接组合成一个整体。螺旋桨的桨叶之间要求具有较好的位置度关系，以保证桨叶在工作状态下满足流体动力学要求，避免产生紊流。分体成型的碳纤维螺旋桨，桨叶与毂之间由粘接剂进行连接，粘接过程中存在定位问题，无法保证桨叶间位置度。螺旋桨作为动力系统的最终执行设备之一，在工作状态下，螺旋桨桨叶会持续受到来自外界流体的冲击作用，因此，要求螺旋桨具有较高的强度和刚度，特别是桨叶与毂之间的连接位置处，而组装粘接的螺旋桨桨叶与毂的连接处往往是薄弱位置，粘接剂强度、粘接工艺等均会对其强度产生影响。为此，提供一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法，以至少解决现有技术中制备螺旋桨存在的质量较重、强度不足，制造工艺复杂的技术问题，同时能够解决现有技术中制备螺旋桨存在的易出现桨叶均布度低、粘接强度低的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法，其技术方案如下：

一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，包括压模装置，所述压模装置在合模过程中提供压力；承压装置，所述承压装置在合膜过程用于承压；模腔组件，所述模腔组件安装在所述承压装置上方，并在合膜过程与所述压模装置配合。

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：所述模腔组件包括中轴定位芯，所述中轴定位芯安装在所述承压装置的正上方；多个导轨，多个所述导轨安装在所述承压装置的上方并均布设置在所述中轴定位芯的外周；多个侧滑块，多个侧滑块一一对应安装在多个导轨上，并使所述侧滑块与所述导轨实现滑动配合。

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：所述压模装置包括上压板；上模板，所述上模板安装在所述上压板的下方；多个斜导柱，多个斜导柱均布安装在所述上模板的下方，并使所述斜导柱与所述侧滑块一一配合。

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：

所述模腔组件还包括导套，所述压模装置还包括导柱；所述导套与所述导柱配合实现所述模腔组件与所述压模装置的合模定位。

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：所述导套和所述导柱为多个。

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：

所述承压装置包括底板，所述底板安装在所述模腔组件下方；多个隔热板，多个所述隔热板均布安装在所述底板的四角；多个支撑座，多个所述支撑座一一对应安装在多个所述隔热板的下方；下压板，所述下压板用于提供支撑，所述多个支撑座安装在所述下压板的上方，所述下压板置于地面上

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：所述承压装置还包括顶升装置，所述顶升装置包括顶板，所述顶板安装在所述下压板的上方，多个所述支撑座均布设置在所述顶板的外周；顶杆固定板，所述顶杆固定板安装在所述顶板上方；回程弹簧，所述回程弹簧的上端与所述底板连接，所述回程弹簧的下端与所述顶杆固定板连接。

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：所述压模装置采用侧向压模的方式。

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：所述侧滑块上设有圆孔，所述侧滑块的圆孔与所述压模装置的斜导柱一一对应设置，所述侧滑块和所述斜导柱配合实现所述模腔组件与所述压模装置的合模和脱模。

如上述的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具，进一步优选为：还包括压机，所述压机与所述压模装置、所述模腔组件和所述顶升装置相连。

本发明还提供一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作方法，其步骤如下：

s1，将裁剪后的多个碳纤维预浸布按顺序一一对应铺放在多个所述侧滑块上；将所述侧滑块安装于所述导轨之上，通过压机的合模过程实现所述斜导柱驱动所述侧滑块沿所述导轨往向心方向滑动，此时是合模过程，合模完成得到初步成型产品；

s2，当模具合模到位后加温固化所述初步成型产品，此时得到最终成型产品；

s3，所述压模装置打开，所述斜导柱会使所述侧滑块沿所述导轨往离心方向移动，接着通过所述顶升装置推动所述顶板向上运动，从而将最终成型产品顶出，所述顶升装置回程后，所述回程弹簧会自动使所述顶板回位，此时所述最终成型产品脱模。

在上述制作方法中，制作的碳纤维螺旋桨的桨叶个数为七个。

分析可知，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

一、本发明提供的一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法，采用模压方法成型。本发明的装置合模时压模装置向下运动，合模过程压模装置的斜导柱驱动模腔组件的侧滑块，使侧滑块沿导轨往向心方向滑动，当模具合模到位后模腔组件内对初步成型产品加温固化至最终成型产品；本发明在脱模时，通过压机将压模装置打开，脱模过程压模装置的斜导柱驱动模腔组件的侧滑块，使侧滑块沿导轨往离心方向滑动，接着通过压机使顶升装置的顶板向上运动，从而将最终成型产品顶出，顶升装置回程后，回程弹簧会自动使顶板回位。由此可知，本发明仅通过压模装置、承压装置、模腔组件与压机之间的配合，就能得到一种整体成型的碳纤维螺旋桨，解决了现有技术中采用分体成型工艺制备螺旋桨存在的易出现桨叶分层，粘接气泡的技术问题；同时本发明采用的是复合材料碳纤维，具有比重轻、强度高及隐身性能好的优点；再者本发明的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法的设计技术解决了桨叶与毂同时成型预浸料铺放、模具组装等技术难题；综合来说，本发明的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法的设计技术填补了国内碳纤维复合材料螺旋桨模压一体成型技术的空白。

二、本发明中，模腔组件的上部与压模装置的下部完美契合。模腔组件包括中轴定位芯、多个导轨和多个侧滑块，所述中轴定位芯安装在所述承压装置的正上方，多个所述导轨安装在所述承压装置的上方并均布设置在所述中轴定位芯的外周；多个侧滑块一一对应安装在多个导轨上，并使所述侧滑块与所述导轨实现滑动配合；压模装置包括上压板、上模板和多个斜导柱，所述上模板安装在所述上压板的下方，多个斜导柱均布安装在所述上模板的下方，并使所述斜导柱与所述侧滑块一一配合；本发明仅通过对模腔组件的上部与压模装置的下部一一对应设置，使得本发明的模腔组件和压模装置有更精确的配合，即本发明的合模过程能达到较高的精确度。

三、本发明中，模腔组件还包括导套，压模装置还包括导柱，导套和导柱为多个，多个导套和多个导柱配合设置，便于实现所述模腔组件与所述压模装置的合模定位；本发明优选导套和导柱数量均为四个，且本发明的导套安装在模腔组件的四角，不仅便于对压模装置和模腔组件合模时定位，还不影响压模。

四、本发明中，承压装置安装有隔热板。本发明的承压装置包括底板、多个隔热板、多个支撑座和下压板，底板安装在所述模腔组件下方，多个所述隔热板均布安装在所述底板的四角，多个所述支撑座一一对应安装在多个所述隔热板的下方，下压板用于提供支撑，所述多个支撑座安装在所述下压板的上方，本发明采用承压装置加装隔热板的方式，有效的防止了合模过程中模腔组件内的余热对承压装置的多个支撑座的损害，延长了多个支撑座的使用寿命。

五、本发明采用的压模方式是侧向压模方式。压模装置的多个斜导柱均布安装在所述上模板的下方，当压模装置工作时，压模装置的多个斜导柱与模腔组件的多个侧滑块一一配合，此时压模装置产生的径向压力分解为垂直于桨叶方向的压力和垂直于桨跟方向的压力，本发明通过对压模装置的多个斜导柱与模腔组件的多个侧滑块一一配合设置，使得本发明不仅能同时对桨跟和桨叶施压，还能使产品达到较高的纤维含量。

六、本发明中，将裁减后的碳纤维预浸布按顺序铺放在导轨上的侧滑块上，合模和脱模时，侧滑块沿着导轨做向心或离心运动，本发明采用桨叶与毂一次同时成型的方式，最大程度保证了螺旋桨结构的连续性和完整性，使螺旋桨具有良好的力学性能，本发明的成功设计，为将来碳纤维螺旋桨的的优化研究以及定型生产打下了良好基础。

附图说明

图1为本发明的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具结构示意图。

图2为本发明的模腔组件结构示意俯视图。

图中：1-上压板；2-上模板；3-斜导柱；4-导柱；5-模腔组件；6-底板；7-隔热板；8-回程弹簧；9-顶杆固定板；10-顶板；11-支撑座；12-下压板；51-导套；52-导轨；53-中轴定位芯；54-侧滑块。

具体实施方式

下面以φ100mm的螺旋桨成型模具为例，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具包括压模装置，压模装置在合模过程中提供压力；承压装置，承压装置在合膜过程用于承压；模腔组件5，模腔组件5安装在承压装置上方，并在合膜过程与压模装置配合。

总而言之，本发明提供的一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法，采用模压方法成型。本发明的装置合模时压模装置向下运动，合模过程压模装置的斜导柱3驱动模腔组件5的侧滑块54，使侧滑块54沿导轨52往向心方向滑动，当模具合模到位后模腔组件5内对初步成型产品加温固化至最终成型产品；本发明的装置脱模时，通过压机将压模装置打开，脱模过程压模装置的斜导柱3驱动模腔组件5的侧滑块54，使侧滑块54沿导轨52往离心方向滑动，接着通过压机使顶升装置的顶板10向上运动，从而将最终成型产品顶出，顶升装置回程后，回程弹簧8会自动使顶板10回位。由此可知，本发明仅通过压模装置、承压装置、模腔组件5与压机之间的配合，就能得到一种整体成型的碳纤维螺旋桨，解决了现有技术中采用分体成型工艺制备螺旋桨存在的易出现桨叶分层，粘接气泡的技术问题；同时本发明采用的是复合材料碳纤维，具有比重轻、强度高及隐身性能好的优点；再者本发明的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法的设计技术解决了桨叶与毂同时成型预浸料铺放、模具组装等技术难题；综合来说，本发明的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法的设计技术填补了国内碳纤维复合材料螺旋桨模压一体成型技术的空白。

如图1、2所示，本发明针对碳纤维螺旋桨结构复杂、尺寸精度要求高等特点，设计了一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法。本发明的模腔组件5由多个导套51、多个导轨52、中轴定位芯53和多个侧滑块54组成，多个导套51安装在模腔组件5的四角，中轴定位芯53安装在承压装置的正上方，多个导轨52安装在承压装置的上方并均布设置在中轴定位芯53的外周，多个侧滑块54一一对应安装在多个导轨52上，并使侧滑块54与导轨52实现滑动配合；压模装置由上压板1、上模腔2、多个斜导柱3和多个导柱4组成，上模板2安装在上压板1的下方，多个导柱4安装在上模板2的四角，并与模腔组件5的导套51一一对应设置，多个斜导柱3均布安装在上模板2的下方，并使斜导柱3与侧滑块54一一配合。本发明的模腔组件5的上部与压模装置的下部完美契合，本发明仅通过对模腔组件5的上部与压模装置的下部一一对应设置，使得本发明的模腔组件5和压模装置有更精确的配合，即本发明的合模过程能达到较高的精确度。

如图1、2所示，为了延长承压装置的多个支撑座11的使用寿命，本发明中，承压装置安装有隔热板7。本发明的承压装置包括底板6、多个隔热板7、多个支撑座11和下压板12，底板6安装在模腔组件5下方，多个隔热板7均布安装在底板6的四角，多个支撑座11一一对应安装在多个隔热板7的下方，下压板12用于提供支撑，多个支撑座11安装在下压板12的上方，本发明采用承压装置加装隔热板7的方式，有效的防止了合模过程中模腔组件5内的余热对承压装置的多个支撑座11的损害，从而延长了多个支撑座11的使用寿命。

如图1、2所示，为了使桨跟和桨叶更稳固的模合，使碳纤维充分融合到产品中，本发明采用的压模方式是侧向压模方式。压模装置的多个斜导柱3均布安装在上模板2的下方，当压模装置工作时，压模装置的多个斜导柱3与模腔组件5的多个侧滑块54一一配合，此时压模装置产生的径向压力分解为垂直于桨叶方向的压力和垂直于桨跟方向的压力，本发明通过对压模装置的多个斜导柱3与模腔组件5的多个侧滑块54一一配合设置，使得本发明不仅能同时对桨跟和桨叶施压，还能使产品达到较高的纤维含量。

本发明的侧滑块上54设有圆孔(未图示)，且侧滑块54的圆孔与压模装置的斜导柱3一一对应设置，在合模和脱模的过程中，侧滑块54上的圆孔对压模装置的斜导柱3起到位置限定的作用，使得侧滑块54和斜导柱3能稳固的配合，从而实现模腔组件5与压模装置的合模和脱模。本发明还包括压机(未图示)，压机与压模装置、模腔组件5和顶升装置相连，本发明的压机与压模装置相连，可配合实现压模装置的压模过程；本发明的压机与模腔组件5相连，合模过程中当模具合模到位后可与模腔组件5配合实现产品的加热固化；本发明的压机与顶升装置相连，在产品合模成型后，压机可与顶升装置配合实现将产品从模腔组件5中顶出，实现产品脱模。

本发明中，碳纤维螺旋桨直径100mm，桨叶片数为七，相对应的侧滑块54和导轨52数量都为七，本发明采用一体模压方法成型。

如图1、2所示，本发明还提供一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作方法，其步骤如下：

s1，将裁剪后的多个碳纤维预浸布按顺序一一对应铺放在多个侧滑块54上；将侧滑块54安装于导轨52之上，通过压机的合模过程实现斜导柱3驱动侧滑块54沿导轨52往向心方向滑动，此时是合模过程，合模完成得到初步成型产品；

s2，当模具合模到位后加温固化初步成型产品，此时得到最终成型产品；

s3，压模装置打开，斜导柱3会使侧滑块54沿导轨52往离心方向移动，接着通过顶升装置推动顶板10向上运动，从而将最终成型产品顶出，顶升装置回程后，回程弹簧8会自动使顶板10回位，此时最终成型产品脱模。

在上述制作方法中，制作的碳纤维螺旋桨的桨叶个数为七个。

经此模具压制出的螺旋桨实测值与理论值见表1

表1产品检验表

分析可知，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

一、本发明提供的一种整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法，采用模压方法成型。本发明的装置合模时压模装置向下运动，合模过程压模装置的斜导柱3驱动模腔组件5的侧滑块54，使侧滑块54沿导轨52往向心方向滑动，当模具合模到位后模腔组件5内对初步成型产品加温固化至最终成型产品；本发明的装置脱模时，通过压机将压模装置打开，脱模过程压模装置的斜导柱3驱动模腔组件5的侧滑块54，使侧滑块54沿导轨52往离心方向滑动，接着通过压机使顶升装置的顶板10向上运动，从而将最终成型产品顶出，顶升装置回程后，回程弹簧8会自动使顶板10回位。由此可知，本发明仅通过压模装置、承压装置、模腔组件5与压机之间的配合，就能得到一种整体成型的碳纤维螺旋桨，解决了现有技术中采用分体成型工艺制备螺旋桨存在的易出现桨叶分层，粘接气泡的技术问题；同时本发明采用的是复合材料碳纤维，具有比重轻、强度高及隐身性能好的优点；再者本发明的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法的设计技术解决了桨叶与毂同时成型预浸料铺放、模具组装等技术难题；综合来说，本发明的整体成型碳纤维螺旋桨的制作模具及制作方法的设计技术填补了国内碳纤维复合材料螺旋桨模压一体成型技术的空白。

二、本发明中，模腔组件5的上部与压模装置的下部完美契合。模腔组件5包括中轴定位芯53、多个导轨52和多个侧滑块54，中轴定位芯53安装在承压装置的正上方，多个导轨52安装在承压装置的上方并均布设置在中轴定位芯53的外周，多个侧滑块54一一对应安装在多个导轨52上，并使侧滑块54与导轨52实现滑动配合；压模装置包括上压板1、上模板2和多个斜导柱3，上模板2安装在上压板1的下方，多个斜导柱3均布安装在上模板2的下方，并使斜导柱3与侧滑块54一一配合；本发明仅通过对模腔组件5的上部与压模装置的下部一一对应设置，使得本发明的模腔组件5和压模装置有更精确的配合，即本发明的合模过程能达到较高的精确度。

三、本发明中，模腔组件5还包括导套51，压模装置还包括导柱4，导套51和导柱4为多个，多个导套51和多个导柱4配合设置，便于实现模腔组件5与压模装置的合模定位；本发明优选导套51和导柱4数量均为四个，且本发明的导套51安装在模腔组件5的四角，不仅便于对压模装置和模腔组件5合模时定位，还不影响压模。

四、本发明中，承压装置安装有隔热板7。本发明的承压装置包括底板6、多个隔热板7、多个支撑座11和下压板12，底板6安装在模腔组件5下方，多个隔热板7均布安装在底板6的四角，多个支撑座11一一对应安装在多个隔热板7的下方，下压板12用于提供支撑，多个支撑座11安装在下压板12的上方，本发明采用承压装置加装隔热板7的方式，有效的防止了合模过程中模腔组件5内的余热对承压装置的多个支撑座11的损害，延长了多个支撑座11的使用寿命。

五、本发明采用的压模方式是侧向压模方式。压模装置的多个斜导柱3均布安装在上模板2的下方，当压模装置工作时，压模装置的多个斜导柱3与模腔组件5的多个侧滑块54一一配合，此时压模装置产生的径向压力分解为垂直于桨叶方向的压力和垂直于桨跟方向的压力，本发明通过对压模装置的多个斜导柱3与模腔组件5的多个侧滑块54一一配合设置，使得本发明不仅能同时对桨跟和桨叶施压，还能使产品达到较高的纤维含量。

六、本发明中，将裁减后的碳纤维预浸布按顺序铺放在导轨52上的侧滑块54上，合模和脱模时，侧滑块54沿着导轨52做向心或离心运动，本发明采用桨叶与毂一次同时成型的方式，最大程度保证了螺旋桨结构的连续性和完整性，使螺旋桨具有良好的力学性能，本发明的成功设计，为将来碳纤维螺旋桨的的优化研究以及定型生产打下了良好基础。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。