螺旋桨叶片的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种螺旋桨叶片的制造方法，包括：采用数控加工方法制备螺旋桨叶片的夹芯；采用浸有树脂的纤维布包裹夹芯；抽真空加压使所述树脂固化；加热固化得到螺旋桨叶片。本发明专利技术的制造方法工艺简单、成本低，得到的产品质量高。

Manufacturing Method of Propeller Blade

The invention provides a manufacturing method for propeller blades, which includes: preparing the sandwich of propeller blades by numerical control processing method; wrapping the sandwich with resin-impregnated fiber cloth; curing the resin by vacuum and pressure; and heating and curing the propeller blades. The manufacturing method of the invention has the advantages of simple process, low cost and high product quality.

【技术实现步骤摘要】
螺旋桨叶片的制造方法
本专利技术属于机械制造领域，具体地，本专利技术涉及一种螺旋桨叶片的制造方法。
技术介绍
在螺旋桨制造业，用于制造螺旋桨叶片的夹芯材料通常是聚氨酯发泡剂。聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过化学反应膨胀固化后形成的高分子聚合物。螺旋桨叶片的传统制造方法通常是：先将聚氨酯发泡剂填充入闭合的模具内，通过化学反应，聚氨酯泡沫膨胀，充满模具内型腔，产生与螺旋桨外形相同的异形填充夹芯；将碳纤维布及树脂铺设完成后，将聚氨酯泡沫夹芯包裹入其中，关闭模具，通过对模具加热，聚氨酯夹芯材料膨胀，由内向外产生压力，把多层复合材料压实，达到排气、排胶的可靠结合目的，形成螺旋桨。这种方法的缺点是：聚氨酯泡沫强度低，基本上对结构强度无任何作用，只起到填充的作用，对于要求强度较高的产品，无法满足要求；聚氨酯泡沫发泡密度难以控制，重量误差较大，发泡均匀性较差，对产品质量影响很大，另外聚氨酯会吸收树脂；对于需要高温成型的工艺环节，聚氨酯耐温性差，在温度超过80℃时，发生软化变形，无法满足要求；传统模压工艺，无真空加压过程，多余的树脂会留在产品内，产品重量较重。针对螺旋桨叶片的传统制造方法所存在的诸多缺点，目前急需一种重量轻、产品质量高的螺旋桨叶片的制造方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的缺点，提供了一种螺旋桨叶片的制造方法。具体地，本专利技术的技术方案如下：一种螺旋桨叶片的制造方法，包括：采用数控加工方法制备螺旋桨叶片的夹芯；采用浸有树脂的纤维布包裹所述夹芯；抽真空加压使所述树脂固化；加热固化得到所述螺旋桨叶片。进一步，所述夹芯采用的材料是聚甲基丙烯酰亚胺。进一步，执行所述数控加工方法的数控加工中心的程序设置为：采用R4双刃平面端铣刀，刃长95mm，主轴转速6000-10000r/min，切削速度4000-6000mm/min，加工余量5mm-20mm，进行粗加工，调整程序使主轴转速6000-10000r/min，切削速度4000-6000mm/min，进行精加工。进一步，所述树脂是环氧树脂和固化剂按照重量比是100:(32～38)(优选100:35)进行混合得到的混合物。进一步，所述纤维布是碳纤维布；优选地，所述碳纤维布是斜纹碳纤维布和/或单向碳纤维布。进一步，所述采用浸有树脂的纤维布包裹所述夹芯的步骤包括：在模具中设置一层或多层浸有树脂的纤维布；在所述一层或多层浸有树脂的纤维布上设置所述夹芯；在所述夹芯上再次设置一层或多层浸有树脂的纤维布；合模。进一步，所述抽真空加压使所述树脂固化的步骤包括：在模具的外表面设置真空膜，通过抽真空加压并加热使所述树脂固化。进一步，所述加热是45℃～50℃保持1～3小时。进一步，所述加热固化得到所述螺旋桨叶片的步骤包括在50℃～60℃固化2～6小时。相比于现有技术，本专利技术的技术方案至少具有如下有益效果：(1)采用的PMI泡沫材料抗压抗拉强度高，与碳纤维复合材料粘接力较好，提高了螺旋桨产品的强度和寿命。(2)由于采用PMI泡沫材料材质耐高温，高温下不会软化变形，提高螺旋桨产品的成品率，解决产品表面生产缺陷。(3)PMI泡沫材料为均匀材质，密度均匀，相同产品可保证更好的重量误差，减少后续工序。(4)PMI泡沫材料夹芯为数控加工成型，可根据螺旋桨铺层厚度精确的生产出内部夹芯材料的尺寸，可根据需要调整夹芯材料尺寸，来提高产品质量及生产效率(5)在模压模具外采用真空袋包裹，抽真空，排出模具内气泡及多余的树脂，减少螺旋桨重量，利于螺旋桨产品质量及轻量化。(6)采用加热后固化工艺，减少产品对模具的占用，缩短生产周期，适合批量生产，节约成本。附图说明图1是本专利技术一种优选实施方案的在模具中采用浸有树脂的纤维布包裹夹芯的示意图。图2是本专利技术的制造方法所制造的螺旋桨叶片的示意图。图3是将两片采用本专利技术的制造方法所制造的螺旋桨叶片组装在一起的示意图。具体实施方式为了充分了解本专利技术的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本专利技术作详细说明。除非另有说明，否则本专利技术中涉及的技术术语均具有本领域技术人员通常理解的含义。针对螺旋桨叶片制造过程中存在的过程不易控制且成品重量过大的问题，本专利技术的专利技术人对原料和工艺都进行了改进，采用聚甲基丙烯酰亚胺代替聚氨酯并采用数控加工方法制造螺旋桨叶片的夹芯，从而提出了一种螺旋桨叶片的制造方法。该方法包括：采用数控加工方法制备螺旋桨叶片的夹芯；采用浸有树脂的纤维布包裹夹芯；抽真空加压使树脂固化；加热固化得到螺旋桨叶片。本专利技术的制造方法适用范围广，例如，尺寸为300nm至3000nm的螺旋桨叶片均可采用本专利技术的制造方法来生产。并且，应当说明的是，在本专利技术的制造方法的基础上，根据已知的技术对本专利技术稍作修改之后得到的适于制造其它尺寸螺旋桨的各种方法变型也应当在本专利技术的保护范围之内。在一种优选的实施方案中，本专利技术的螺旋桨叶片的制造方法包括：S101：采用数控加工方法制备螺旋桨叶片的夹芯。所谓“数控加工”，是指根据数字图纸要求，由控制系统发出指令使刀具作符合要求的各种运动，以数字和字母形式表示工件的形状和尺寸等技术要求和加工工艺要求进行的加工。它泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。优选地，在本专利技术中，数控加工方法是由数控加工中心来执行。根据数控加工设备的具体行程，由于行程越大设备加工费用越高，因此优选X,Y,Z轴行程分别1000mm，1000mm，300mm的数控加工中心。另外，刀具刀刃的加长可以增加切削面积，节约加工工时，但同时刀具过长会对刀具的强度和变形量有更高的要求，同时刀具费用会明显增加，根据以上决定因素，最终加工刀具刀刃优选：采用R4双刃平面端铣刀，刃长95mm。综合考虑前述两种参数，在本专利技术中，数控设备所能加工的最优毛坯尺寸厚度为：80mm～100mm。优选地，螺旋桨叶片的夹芯是泡沫夹芯，其制备材料是聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)。聚甲基丙烯酰亚胺是一种轻质高强耐热泡沫，其作为夹层结构复合材料的芯材，可与纤维、树脂、预浸料等固化，通过热压罐、真空袋、模压、(高压)树脂传递模塑等工艺加工成复合材料产品。聚甲基丙烯酰亚胺的轻质特性能够使制成的螺旋桨叶片质量较轻，聚甲基丙烯酰亚胺的高强耐热特性能够保证螺旋桨叶片在制造过程中不发生变形。本专利技术的制造方法采用的聚甲基丙烯酰亚胺可通过市场购买获得。具体地，步骤S101包括：S1011：根据螺旋桨叶片的夹芯的三维外形尺寸设置数控加工程序，具体是：将三维外形尺寸图导入CAM软件当中，生成CNC数控加工程序，其中CAM(computerAidedManufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。常用的CAM软件有：UGNX、Pro/NC、CATIA、MasterCAM、HyperMILL、Powermill等。在软件中生成数控加工中心可识别的CNC代码程序。S1012：将聚甲基丙烯酰亚胺毛坯料送入数控加工中心，按照设置的程序进行加工。可选地，由于聚甲基丙烯酰亚胺毛坯料的材质较软，无法采用常用的固定夹具装夹，所以，将其调整位置后可以采用热熔胶将其固定牢固。具体地，执行所述数控加工方法的数控加工中心的程序设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，包括：采用数控加工方法制备螺旋桨叶片的夹芯；采用浸有树脂的纤维布包裹所述夹芯；抽真空加压使所述树脂固化；加热固化得到所述螺旋桨叶片。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，包括：采用数控加工方法制备螺旋桨叶片的夹芯；采用浸有树脂的纤维布包裹所述夹芯；抽真空加压使所述树脂固化；加热固化得到所述螺旋桨叶片。2.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，所述夹芯采用的材料是聚甲基丙烯酰亚胺。3.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，执行所述数控加工方法的数控加工中心的程序设置为：采用R4双刃平面端铣刀，刃长95mm，主轴转速6000-10000r/min，切削速度4000-6000mm/min，加工余量5mm-20mm，进行粗加工，调整程序使主轴转速6000-10000r/min，切削速度4000-6000mm/min，进行精加工。4.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，所述树脂是环氧树脂和固化剂按照重量比是100:(32～38)(优选100:35)进行混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张自国，张一鸣，
申请(专利权)人：保定国奥新能源工程材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13