ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАСТИ ВОЗДУШНОГО ВИНТА

Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к приспособлениям для изготовления лопастей воздушных винтов летательных аппаратов из слоистых композиционных материалов, и предназначена для формования заготовки, собранной из отдельных элементов, в специальной разъемной по толщине пресс-форме в полный профиль ее наружных поверхностей при воздействии давления и температуры.
Известна пресс-форма для изготовления лопасти воздушного винта, описанная в патенте «Способ изготовления лопасти из композиционного материала» (RU 2616465, МПК: В64С 27/46, оп. 17.04.2017). Собранную заготовку лопасти укладывают на основание открытой пресс-формы и фиксируют по элементу с V-образным поперечным сечением для усиления задней кромки лопасти, для чего в упомянутой половине пресс-формы выполнен соответствующий упор. Закрытие пресс-формы производят смыканием основания и крышки за счет движения по типу дверного полотна свободной от конструкции лопасти половины пресс-формы, которую предварительно устанавливают в петлеобразную конструкцию, ответные части которой размещены соответственно на половинах пресс-формы в зоне размещения задней кромки лопасти, при этом одновременно производят нагрев пресс-формы. Температура нагрева контролируется в ручном режиме для получения требуемого обжатия профиля лопасти и при полном смыкании половин пресс-формы выдерживается в сомкнутом, но не зафиксированном (затянутом) положении в течение 30 минут при температуре, не превышающей примерно 50% порога температуры полимеризации компонентов конструкции лопасти. Сомкнутые половины пресс-формы фиксируют болтовым соединением и температуру нагрева пресс-формы поднимают до температуры полимеризации лопасти.
Недостатком конструкции пресс-формы является то, что она не позволяет обеспечить контроль давления на основание и крышку в процессе их смыкания.
Фиксация по элементу с V-образным поперечным сечением с помощью соответствующего упора не обеспечивает гарантированной фиксации.
Так как пресс-форма имеет различную толщину от внешней поверхности до заготовки в процессе нагрева заготовки лопасти, полимеризация на участках с меньшей толщиной начнется раньше, что может привести к смятию слоев препрега заготовки и образованию складок.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание конструкции пресс-формы для изготовления лопасти воздушного винта летательного аппарата из полимерных композиционных материалов, обеспечивающей уменьшение числа операций техпроцесса за счет обеспечения смыкания пресс-формы в непрерывном режиме без прерывания технологического процесса температурной обработки изделия, снижение трудоемкости изготовления и повышение качества формуемого изделия.
Для решения поставленной задачи предложена пресс-форма для изготовления лопасти воздушного винта, состоящая из основания и крышки, соединенных шарнирными узлами, выполненными в виде петель, расположенных на основании и крышке соответственно со стороны хвостовой части в сечении пресс-формы, а также соединительных болтов. Соединительные болты установлены в пазах, выполненных в теле пресс-формы и расположенных с двух сторон с заданным расстоянием по всей длине, с помощью осей, закрепленных между проушинами, с возможностью обеспечения свободного вращения и перемещения болтов в процессе закрытия крышки на основание. На болты надеты тарельчатые пружины, собранные в пакеты. Количество пружин в пакете, их порядок и последовательность установки определяется, исходя из условий обеспечения необходимого давления на крышку пресс-формы на протяжении всего процесса формования изделия.
В основании и крышке пресс-формы выполнены карманы, с равными интервалами по всей длине, при этом толщина стенки пресс-формы в рабочей части выполнена постоянной и повторяет геометрию заготовки лопасти воздушного винта по максимально возможной части поверхности.
Закрытие пресс-формы осуществляется с хвостовой части к носовой при помощи петель, расположенных на соответствующих сторонах разъемных частей пресс-формы, которые имеют открытую форму, позволяющую беспрепятственно снимать и опускать крышку. Со стороны хвостовой части в сечении основание пресс-формы имеет упор в виде ступеньки.
При закрытии пресс-формы центрирование осуществляется при помощи специальных центрирующих штифтов. На передних кромках формообразующих поверхностей разъемных частей пресс-формы по всей ее длине выполнены фаски.
Крышка и основание могут быть составными по длине, причем стык по длине на крышке, может совпадать или не совпадать со стыком на основании. Для удобства размыкания пресс-формы в крышке и основании выполнены вырезы. По торцам пресс-формы установлены заглушки.
Петли исключают сползание крышки пресс-формы, как по длине заготовки, так и по ее сечению в процессе смыкания. Открытая форма петель позволяет беспрепятственно снять крышку, что облегчает установку заготовки в пресс-форму и извлечение готового изделия после процесса отверждения.
За счет применения пакета тарельчатых пружин при затяжке гаек при закрытии пресс-формы обеспечивается заданное подконтрольное давление на заготовку во время смыкания частей пресс-формы в течение всего процесса формования изделия, снижается трудоемкость технологического процесса.
Выполнение основания и крышки пресс-формы с карманами одинаковой формы, расположенными с равными интервалами по всей их длине, имеющими постоянную толщину стенки в рабочей части, повторяющей геометрию заготовки лопасти по максимально возможной части поверхности обеспечивает равномерный прогрев формуемого изделия, имеющего сложную форму и большой перепад по толщине за счет наименьшей возможной тепловой массы пресс-формы при сохранении требуемых механических характеристик.
Выполнение пресс-формы составной по длине позволит производить лопасти с различными формами законцовок, при замене только части пресс-формы. При этом не совпадающие стыки по длине на основании и крышке пресс-формы способствуют получению более высокого качества поверхности формуемого изделия в зоне стыка.
Пресс-форма позволяет обеспечить точность заданных геометрических и массовых параметров как по хорде, так и по размаху лопасти и, как следствие, гарантированные стабильные характеристики лопасти в серийном производстве.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена пресс-форма для изготовления лопасти, общий вид;
На фиг. 2 - сечение А-А пресс-формы фиг. 1 в комлевой части;
На фиг. 3 - укрупненный вид с изображением тарельчатых пружин;
На фиг 4 - вид сверху, совмещенный с местным вырезом;
На фиг. 5 - вид спереди фиг. 1.
Пресс-форма для изготовления лопасти воздушного винта содержит основание 1, крышку 2, соединенные шарнирными узлами. Шарнирные узлы выполнены в виде расположенных на основании петель 3, и петель 4, расположенных на крышке со стороны хвостовой части в сечении пресс-формы. В пазах 5, выполненных в теле пресс-формы, установлены соединительные болты 6, расположенные с двух сторон с заданным интервалом по всей длине пресс-формы. С помощью осей 7, закрепленных между проушинами 8, обеспечена возможность свободного вращения и перемещения болтов в процессе закрытия крышки на основание. На болты 6 надеты тарельчатые пружины 9, собранные в пакеты 10. Каждый пакет включает заданное количество пружин 9. Порядок и последовательность установки пружин определяются исходя из условия обеспечения необходимого давления на крышку на протяжении всего процесса формования изделия.
В основании и крышке пресс-формы могут быть выполнены карманы 11 с равными интервалами по всей длине, при этом толщина стенки пресс-формы в рабочей части выполнена постоянной величиной и повторяет геометрию заготовки воздушного винта по максимально возможной части поверхности, в зависимости от диаметра инструмента, выполняющего эти карманы. Данные карманы позволяют при большой толщине заготовки обеспечивать ее относительно одинаковый прогрев. Более того толщина стенки рабочей части поверхности может быть и не одинаковой, если заготовки имеет сложную форму и большой перепад по толщине, однако в этом случае потребуется расчет толщины стенки принимая во внимание материал пресс-формы.
Основание имеет специальную ступеньку 12 со стороны хвостика в сечении. Данная ступенька позволяет исключить «сползание» заготовки в сторону петель при закрытии крышки. Слои хвостика заготовка упираются в тело основания пресс-формы, а крышка, закрываясь, формирует контур готового изделия.
Для удобства размыкания частей пресс-формы в крышке и основании предусмотрены вырезы 13.
Использование составной пресс-формы позволит отрабатывать различные формы законцовок при замене только части пресс-формы.
При закрытии пресс-формы точная ориентация крышки относительно основания осуществляется при помощи специальных центрирующих штифтов 15. В случае если конструкция пресс-формы выполнена составной по длине, между частями крышки или основания также устанавливаются центрирующие штифты.
Для обеспечения равномерного закрытия пресс-формы на передних кромках крышки и основания по всей длине выполнены фаски 16, по поверхностям которых заготовка плавнее и без возможного деформирования носка залавливается и контур формообразующего профиля замыкается.
По торцам пресс-формы установлены заглушки 17.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Пресс-форма устанавливается на плоское основание так, чтобы исключить изгиб полу форм по длине пресс-формы. Кран-балкой приподнимается крышка пресс-формы с использованием рым болтов, расположенных со свободной от петель стороны.
Заготовку лопасти из композиционного материала укладывают на рабочую поверхность основания пресс-формы. Движение крышки осуществляется вокруг осей петель, расположенных относительно сечения заготовки со стороны хвостовой части.
При этом хвостовая часть заготовки устанавливается до упора, выполненного в основании пресс-формы в виде ступеньки, позволяющей исключить «сползание» заготовки в сторону петель при закрытии крышки. При этом носовая часть заготовки выступает за формообразующий профиль пресс-формы.
После укладки заготовки лопасти начинается процесс смыкания полу форм, при этом точная ориентация крышки относительно основания осуществляется при помощи центрирующих штифтов. После этого поднимают соединительные болты в рабочее положение и начинают процесс затяжки гаек над тарельчатыми пружинами, сначала «от руки», а потом с использованием гаечного ключа.
Затяжка гаек продолжается до тех пор, пока все тарельчатые пружины не переходят в сжатое положение. Расчетной нагрузкой выбрано 80% обжатие тарельчатых пружин в пакете. Для обеспечения требуемого давления в 4 атм. и допустимого зазора не более 5 мм. пакет состоит из 15 тарельчатых пружин, собранных в 5 групп по 3 пружины в каждой, которые уложены друг на друга, при этом группы расположены навстречу друг другу.
Фаски, выполненные на передних кромках крышки и основания по всей длине пресс формы, способствуют плавному замыканию контура формообразующего профиля, исключая деформирование носка заготовки лопасти.
Затем пресс-форму помещают в печь, где происходит процесс полимеризации изделия в соответствии с заданным технологическим процессом. После чего пресс-форму охлаждают и отформованное изделие извлекают из пресс-формы.
Конструкции пресс-формы для изготовления лопасти воздушного винта летательного аппарата из полимерных композиционных материалов благодаря возможности смыкания пресс-формы в непрерывном режиме без прерывания технологического процесса температурной обработки, обеспечении заданного подконтрольного давления на заготовку во время смыкания частей пресс-формы в течение всего процесса формования изделия позволяет уменьшить число операций техпроцесса, что снижает трудоемкость изготовления и повышает качество формуемых изделий.