[发明专利]一种碳梁模具及其制备碳梁的方法

说明书

本发明公开了一种碳梁模具及制备碳梁的方法，碳梁模具包括底座和固定在底座上的异形长条模具；异形长条模具上端部开有叶柄安装槽，在叶柄安装槽底面上凸起定位轴；固定块和叶柄安装槽之间的部分开有前、后铺层槽，前、后铺层槽和前、后铺层槽夹持部分与泡沫芯的碳梁上、下容纳槽和上、下容纳槽夹持部分的异形形状和尺寸相同。将叶柄插在碳梁模具叶柄安装槽内，将裁剪的碳纤维预浸布连接孔穿过金属叶柄的空心圆柱后，用刮板铺平在叶柄扁平块连接腰所在的端面、叶柄扁平块的前、后壁和碳梁模具的前、后铺层槽内，且每铺15层—20层抽一次真空压实。使用该碳梁模具制作的碳梁为一体预制件，其铺层致密性强，强度高，叶片的强度高，使用寿命长。

技术领域

本发明属于风洞压缩机制造技术领域，涉及一种碳梁模具及其制备碳梁的方法。

背景技术

大多风洞叶片都采用轻质高强的碳纤维制作，其中钢和碳纤维复合材料混合结构使风扇叶片更加坚固耐用，提升风洞的试验效率，为了节能及提升风机效率，通常风洞叶片叶身会填充泡沫材料减重。

目前制作金属叶柄复合碳纤维泡沫芯结构叶片的碳梁工序，在金属叶柄和泡沫芯表面直接层铺碳梁预浸料，弊端是钢制叶柄和泡沫芯连接处薄弱，经过上百次的层铺按压，连接处泡沫芯易折断，故层铺过程纤维铺放按压力度小，铺层松散，致密度差。另外，无论泡沫芯是PMI加工成型还是发泡成型，其后缘都很薄，铺放预浸料过程中，后缘泡沫经常遇到折断现象，需要使用胶膜将其粘接固定，工作效率低且纤维铺放不致密。这些都导致了现有风洞叶片的强度低，钢制叶柄、泡沫芯和碳梁连接强度低，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种碳梁模具及其制备碳梁的方法，使用该碳梁模具制作的碳梁为一体预制件，其铺层致密性强，强度高，叶片的强度高，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种碳梁模具，包括底座和固定在底座上的异形长条模具；异形长条模具一体成型，其下端部为固定块，上端部开有与叶片的金属叶柄深入叶片泡沫芯的扁平块完全配合的叶柄安装槽，在叶柄安装槽的底面上凸起一与叶片叶柄中心减重孔相匹配的定位轴；固定块和叶柄安装槽之间的部分开有前、后铺层槽，前、后铺层槽和前、后铺层槽夹持的部分与叶片泡沫芯上的碳梁上、下容纳槽和上、下容纳槽夹持的部分的异形形状和尺寸相同；底座上端面中心固定有与异形长条模具下端的固定块相匹配夹持槽，固定块和夹持槽壁上都开有安装孔，二者通过安装孔固定在一起。

进一步优选地，所述底座上端面中心的夹持槽是由固定在底座上端面中心的前、后夹持板形成，所述夹持槽壁即是前、后夹持板。简单实用。

进一步优选地，所述底座上的四角分别固定有万向轮；万向轮带锁止装置或不带锁止装置；所述异形长条模具上端的左右侧面上开有吊装孔。万向轮可以在操作时灵活拧动，方便工作人员铺层，增加铺层效率。碳梁模具很重，吊装孔方便工装的吊装移位。

一种使用上述碳梁模具制作碳梁的方法，其包括以下步骤：

（1）将叶柄安装到泡沫芯上，按照叶柄扁平块的连接腰所在的端面、叶柄扁平块的上、下壁和泡沫芯的上、下容纳槽底面围成的形状展开后的形状和尺寸裁剪碳纤维预浸布，并在裁剪碳纤维预浸布上与叶片泡沫芯叶柄安装槽底面相对应的位置开与叶片金属叶柄的扁平连接腰相匹配的连接孔，标记铺放定位标记；根据碳纤维预浸布的厚度和泡沫芯上、下容纳槽的厚度要求确定裁剪层数；

（2）制作碳梁；将碳梁模具的前、后铺层槽贴脱模布，将叶片金属叶柄插接在碳梁模具的叶柄安装槽内，碳梁模具的定位轴插在叶片金属叶柄的中心减重孔内；然后按照要求的铺放顺序铺放裁剪的碳纤维预浸布：将裁剪的碳纤维预浸布的连接孔穿过叶片金属叶柄的空心圆柱上后，用刮板铺平在叶柄扁平块的连接腰所在的端面、叶柄扁平块的前、后壁和碳梁模具的前、后铺层槽内，且每铺放15层—20层抽一次真空压实，铺好后，整体抽一次真空压实后，将制好的碳梁连同金属叶柄一起从模具上取下。