[发明专利]用来制作复合材料制成的涡轮发动机导向叶片的纤维预制件的压制与注射模具

说明书

技术领域

本发明涉及到采用复合材料制作涡轮发动机导向叶片的一般领域。本发明的优选应用领域是航空涡轮发动机低压压缩机出口导向叶片(OVD)领域。

背景技术

按照传统方式，采用复合材料制成的涡轮发动机导向叶片都是通过纤维预制件来制造（通过三维编织或两维织物悬垂而获得），这种预制件置于压制成型和注射模具内，后者带有内凹槽，其形状和尺寸对应于最终完成的模制部件的形状和尺寸。一旦模具密封封闭后，将热固性树脂通过凹槽喷入，从而浸入到预制件内，以及对装配件进行加热，从而使得树脂聚合。在该聚合步骤之后，打开模具，退出最终形成的模制部件，该部件形成的导向叶片具有使用所要求的形状和尺寸。

根据制造类型而设的压制成型和注射模具需要满足一定数量的约束条件。首先，一旦模具闭合，对于喷入的树脂必须是完全密封的。第二，置于模具内部的纤维预制件必须充分而适度地压制，以确保最终形成部件内的最后纤维含量。人们知道，在纤维预制件制作期间，编织作业会引起纤维膨胀，在预制件内形成需要承受的额外厚度。

人们已经提出了可满足上述约束条件的压制成型和注射模具的建议。例如，已知模具是由多个部分组成，这些部分采用螺栓装配并固定到一起，每个模具部分在螺栓固定后会向纤维预制件的其中一个表面施加力。尽管如此，涡轮发动机导向叶片的几何形状相当复杂，因此，制作该种部件的模具需要使用许多部件，这些部件的装配实际上很复杂，而且同时，还需确保良好密封。

已知的另一种压制成型和注射模具是，其封闭形式通过一种压紧装置来实现，该压紧装置在单一方向上施加力，力的偏转柱(deflection column)连接到模具各个运动部分上，可在其它各个方向上施加压制力。尽管如此，压制成型诸如涡轮发动机导向叶片这样的部件所需的力会使得所制作模具非常复杂，不可靠。

发明内容

为此,本发明的一个主要目的是提出一种压制成型和注射模具来解决这些缺陷,这种模具使用简单,可提供部件各个表面的良好压制成型,诸如几何形状颇为复杂的涡轮发动机导向叶片,而且这种部件对于树脂是可靠密封的。

根据本发明，该目的可通过一种压制和注射模具来实现，这种模具包括构成槽的壳体，所述槽可安装纤维预制件并由大体平面底部和顶部盖板来封闭，压制模块布置在槽的内部，每个模块的表面通常抵住需要压制成型的纤维预制件的表面上，封闭模块布置在槽内部，每个封闭模块的表面通常抵住压制模块的表面，且没有与纤维预制件相接触的表面。

本发明的模具的压制模块通常抵住（即沿大体垂直方向）纤维预制件的所有表面。换句话说，纤维预制件的每个需要压制的表面都与通常抵靠的压制模块相连。封闭模块位于压制模块和槽的侧壁之间，为的是使压制模块紧紧抵住纤维预制件的不同表面。底部和顶部盖板用来封闭装配件，并对于树脂具有良好的密封性（在两个平面之间），并还可方便随后的装配件自模具中取出。

于是，将压制模块和封闭模块分开的功能可方便模具的制作，特别是在制作涡轮发动机导向叶片的纤维预制件的特定几何形状的情况下。

优选地，压制模块和封闭模块的热膨胀系数大于槽和盖板的系数。热膨胀差可使压制模块得以封闭，而在低温时无需完全压制成型纤维预制件，在聚合树脂步骤期间模具是高温时进行最后压制成型。

槽可包括侧壁,侧壁内表面相对于与底部和顶部盖板垂直的平面而明显倾斜。这种倾斜使得封闭模块更容易置于槽的侧壁和一些压制模块之间。

此外，当纤维预制件用于制作涡轮发动机叶片时，所述模具可以包括：第一压制模块，该模具的表面通常抵靠构成叶片叶型压力侧的纤维预制件的表面上；第二压制模块，该模块的表面通常抵靠构成叶片叶型吸力侧的纤维预制件的表面上；第三压制模块，该模块的表面通常抵靠构成叶片顶部平台的纤维预制件的表面上；第四压制模块，该模块的表面通常抵靠构成叶片底部平台的纤维预制件的表面上；以及第五和第六压制模块，这两个模块的表面通常抵靠构成叶片上游凸缘和下游凸缘的纤维预制件的各自表面上。

在这种情况下，至少其中一个压制模块可以由至少两个明显不同的部分构成，为的是方便从模具中取出压制模块。

依然是在这种情况下，模具可以包括：第一封闭模块，该模块的表面通常抵住第三压制模块的表面，该表面远离抵住构成叶片顶部平台的纤维预制件的表面；第二封闭模块，该模块的表面通常抵住第四压制模块的表面，该表面远离抵住构成叶片底部平台的纤维预制件的表面；第三及第四封闭模块，这些模块的表面通常抵住第五和第六压制模块的各自表面上，这些表面远离抵住构成叶片上游和下游凸缘的纤维预制件的表面。