專利名稱：一種復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具。屬于工藝裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件為二維桁架結(jié)構(gòu)，屬?gòu)?fù)合材料格柵結(jié)構(gòu)(AdvancedComposite Grid Structure,簡(jiǎn)稱AGS),構(gòu)件的整體為一種鏤空管狀結(jié)構(gòu)，由沿柱面纏繞和沿柱面母線鋪放的肋條組成，肋條的截面形狀為矩形。該構(gòu)件采用樹(shù)脂基復(fù)合材料制造，不僅具有復(fù)合材料高比強(qiáng)度、高比剛度及柔性好的特點(diǎn)，而且還具有穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。由于成型后，構(gòu)件脫?？臻g狹小，其模具設(shè)計(jì)成為該類構(gòu)件制造的關(guān)鍵。復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件已有的成型方法包括自由成型法、輕質(zhì)芯模纏繞法和硅橡膠軟模纏繞法。硅橡膠軟模纏繞法基本原理為在硅橡膠軟模上預(yù)制溝槽，預(yù)浸樹(shù)脂的纖維沿著溝槽纏繞，硅橡膠軟模在加熱固化過(guò)程中膨脹，均勻高效的對(duì)溝槽中的預(yù)浸料施加側(cè)向壓力，實(shí)現(xiàn)擠膠和壓實(shí)，提高了肋條纖維體積分?jǐn)?shù)，從而有效改善了復(fù)合材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的整體性能。硅橡膠軟模易制備、成型件工藝性好，該工藝為復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件制造廣泛采用的方法，但仍面臨模具組裝工作量大和構(gòu)件脫模難的問(wèn)題?，F(xiàn)有公開(kāi)的文獻(xiàn)中，“二維點(diǎn)陣復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備與性能”(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士論文)，文中介紹了一種采用硅橡膠軟模纏繞法制造復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件的模具。該模具由硅橡膠軟模、木制纏繞芯模和主軸構(gòu)成。木制纏繞芯模各部件的組裝、硅橡膠軟模同木制纏繞芯模的裝配都采用鐵釘緊固，模具組裝工作量大，脫模困難，也易損壞硅橡膠軟模。

實(shí)用新型內(nèi)容為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配工作量大，脫模困難、效率偏低的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具。成型模具采用硅橡膠軟模纏繞工藝，利用其在裝配過(guò)程中被撐開(kāi)的保型殼和硅橡膠軟模徑向收縮產(chǎn)生的徑向收縮力，沿模具徑向收緊支撐梁和端板，達(dá)到緊固模具各部件的效果，制造復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件；構(gòu)件成型后模具裝卸簡(jiǎn)易便捷。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括主軸、端板、轉(zhuǎn)向螺栓、支撐梁、保型殼、硅橡膠軟模；所述主軸為模具的支撐部件，主軸兩端固定有圓盤形端板，端板中心設(shè)有端板中心孔，端板周向均布有四個(gè)卡槽，卡槽之間各有兩個(gè)端板螺紋通孔與端板中心孔相通；支撐梁固定在兩端端板卡槽內(nèi)，保型殼安裝在兩端板間支撐梁上，硅橡膠軟模固定在保型殼周向外層；轉(zhuǎn)向螺栓旋進(jìn)端板螺紋通孔卡緊主軸，主軸同端板中心孔間隙配合，以限制主軸與端板中心孔的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)向螺栓在纖維纏繞過(guò)程中亦作為纖維的轉(zhuǎn)向軸和纖維綁束的立而頭;所述支撐梁為矩形截面直桿，兩端端頭有過(guò)度圓弧，支撐梁高度與卡槽深度相同；所述保型殼為薄壁圓筒形殼體，沿殼體軸向開(kāi)有一條豁口，保型殼外徑與硅橡膠軟模內(nèi)徑尺寸相同；保型殼將硅橡膠軟模支撐呈圓柱面，在裝配過(guò)程中被撐開(kāi)的保型殼有徑向收縮的趨勢(shì)，為模具提供徑向收緊力。為保證適當(dāng)?shù)氖湛s力，保型殼內(nèi)徑比端板直徑小3至20毫米。 所述硅橡膠軟模表面開(kāi)有螺旋線溝槽，硅橡膠軟模表面螺旋線溝槽端口的個(gè)數(shù)與端板螺紋通孔連接的轉(zhuǎn)向螺栓個(gè)數(shù)相同。有益效果本實(shí)用新型復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具，采用硅橡膠軟模纏繞工藝，利用其在裝配過(guò)程中被撐開(kāi)的保型殼和硅橡膠軟模徑向收縮產(chǎn)生的徑向收縮力，沿模具徑向收緊支撐梁和端板，達(dá)到緊固模具各部件的效果，制造復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件；模具各部件除主軸通過(guò)轉(zhuǎn)向螺栓卡緊外，其余部件間的裝配均未使用緊固件固定，構(gòu)件成型后模具裝卸簡(jiǎn)易便捷。成型模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型一種復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I為本實(shí)用新型復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的端板示意圖。圖3為本實(shí)用新型的支撐梁示意圖。圖4為本實(shí)用新型的保型殼示意圖。圖5為本實(shí)用新型的硅橡膠軟模示意圖。圖中I.主軸 2.端板 3.端板中心孔 4.卡槽 5.端板螺紋通孔 6.轉(zhuǎn)向螺栓7.支撐梁8.保型殼9.保型殼豁口 10.硅橡膠軟模11.硅橡膠軟模溝槽
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例是一種復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具。成型模具包括主軸、端板、轉(zhuǎn)向螺栓、支撐梁、保型殼、硅橡膠軟模。主軸通過(guò)轉(zhuǎn)向螺栓卡緊，模具部件間的裝配均未使用緊固件固定，而是依靠保型殼和硅橡膠軟模的彈性變形產(chǎn)生徑向的收縮力，沿模具徑向收緊模具各部件，達(dá)到緊固模具各部件的效果。本實(shí)用新型復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具，采用硅橡膠軟模纏繞工藝制造復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件，包括主軸I、端板2、轉(zhuǎn)向螺栓6、支撐梁7、保型殼8、硅橡膠軟模10。以端板具有4個(gè)卡槽的復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具為實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，參閱圖I-圖5。具體實(shí)施步驟( I)模具結(jié)構(gòu)的主軸I為長(zhǎng)桿實(shí)心軸，主軸長(zhǎng)度大于模具結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，為模具結(jié)構(gòu)的支撐部件，主軸同端板中心孔間隙配合，并通過(guò)轉(zhuǎn)向螺栓旋進(jìn)端板螺紋通孔將主軸卡緊在端板中心孔中，以限制主軸與端板中心孔的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，參見(jiàn)圖I。(2)模具結(jié)構(gòu)的主軸I兩端分別固定有圓盤狀端板2，端板2中心設(shè)有端板中心孔
3,端板2周向均布有四個(gè)端板卡槽4,端板卡槽4之間各設(shè)有兩個(gè)端板螺紋通孔5與端板中心孔3相通，端板卡槽4與支撐梁7間隙配合，端板卡槽4深度等于支撐梁7高度。(3)模具結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向螺栓6為普通螺栓，8個(gè)轉(zhuǎn)向螺栓均布于端板周向的各端板卡槽4之間；在模具組裝過(guò)程中，一方面，使用轉(zhuǎn)向螺栓6旋進(jìn)端板螺紋通孔5中卡緊主軸I ;另一方面，在纖維纏繞過(guò)程中可作為纖維的轉(zhuǎn)向軸和纖維綁束的端頭。(4 )模具結(jié)構(gòu)的支撐梁7為矩形截面直桿，位于模具周向，支撐梁的個(gè)數(shù)同端板周向卡槽個(gè)數(shù)相同，為4根，支撐梁兩端端頭有過(guò)度圓弧，支撐梁高度與卡槽深度相同，便于端板裝配，參見(jiàn)圖3?！?5)模具結(jié)構(gòu)的保型殼8為薄壁圓筒形殼體,沿殼體軸向開(kāi)有一條豁口，保型殼外徑與硅橡膠軟模內(nèi)徑相同；保型殼8用于將硅橡膠軟模10支撐為圓柱面，在裝配過(guò)程中被撐開(kāi)的保型殼8和硅橡膠軟模10有徑向收縮的趨勢(shì)，產(chǎn)生徑向收縮力，收緊支撐梁7和端板2。為保證產(chǎn)生足夠的收縮力，保型殼8內(nèi)徑比端板2直徑至少小3毫米。保型殼內(nèi)徑越小，被端板2和支撐梁7撐開(kāi)的變形量越大，產(chǎn)生的徑向收縮力也越大，但過(guò)大的變形量會(huì)導(dǎo)致保型殼8發(fā)生塑性變形，甚至破壞，參見(jiàn)圖4。(6)模具結(jié)構(gòu)的硅橡膠軟模10為表面有螺旋線溝槽和環(huán)向溝槽的硅橡膠筒，以硅橡膠筒圓形端面的8等分點(diǎn)為起點(diǎn)，分別沿硅橡膠筒逆時(shí)針和順時(shí)針螺旋線有矩形溝槽，共計(jì)16條螺旋線矩形溝槽，在同一截面螺旋溝槽交點(diǎn)處有環(huán)向矩形溝槽，共計(jì)15個(gè)環(huán)向矩形溝槽，硅橡膠軟模10內(nèi)徑與保型殼8外徑尺寸相同，參見(jiàn)圖5。模具裝配過(guò)程(I)將保型殼8放入筒狀硅橡膠軟模10中。(2)將支撐梁7 —端放入端板卡槽4中，而后將支撐梁的另一端通過(guò)保型殼8同另一端板裝配，最后將兩端板同時(shí)向模具中間推進(jìn)，以撐開(kāi)保型殼8和硅橡膠軟模10，使保型殼和硅橡膠軟模產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膹较蚴湛s力；(3)將主軸I穿過(guò)兩端板中心孔3，并調(diào)整主軸兩端頭同端板2的距離，使主軸I兩端有適當(dāng)?shù)闹伍L(zhǎng)度；(4)用轉(zhuǎn)向螺栓6旋入端板螺紋通孔5中，卡緊主軸I。構(gòu)件脫模過(guò)程(I)旋開(kāi)端板上的轉(zhuǎn)向螺釘，抽出主軸；(2)卸下模具兩端端板，取出支撐梁；(3)抽出保型殼；(4)將硅橡膠軟模向構(gòu)件內(nèi)部擠壓，而后從構(gòu)件內(nèi)部取出硅橡膠軟模。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具，其特征在于包括主軸、端板、轉(zhuǎn)向螺栓、支撐梁、保型殼、硅橡膠軟模； 所述主軸為模具的支撐部件，主軸兩端固定有圓盤形端板，端板中心設(shè)有端板中心孔，端板周向均布有四個(gè)卡槽，卡槽之間各有兩個(gè)端板螺紋通孔與端板中心孔相通；支撐梁固定在兩端端板卡槽內(nèi)，保型殼安 裝在兩端板間支撐梁上，娃橡膠軟模固定在保型殼周向外層；轉(zhuǎn)向螺栓旋進(jìn)端板螺紋通孔卡緊主軸，轉(zhuǎn)向螺栓在纖維纏繞過(guò)程中亦作為纖維的轉(zhuǎn)向軸和纖維綁束的端頭； 所述支撐梁為矩形截面直桿，兩端端頭有過(guò)度圓弧，支撐梁高度與卡槽深度相同； 所述保型殼為薄壁圓筒形殼體，沿殼體軸向開(kāi)有一條豁口，保型殼外徑與硅橡膠軟模內(nèi)徑尺寸相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具，其特征在于所述硅橡膠軟模表面開(kāi)有螺旋線溝槽，硅橡膠軟模表面螺旋線溝槽端口的個(gè)數(shù)與端板螺紋通孔固連的轉(zhuǎn)向螺栓個(gè)數(shù)相同。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件成型模具。模具由主軸、端板、轉(zhuǎn)向螺栓、支撐梁、保型殼、硅橡膠軟模組成；主軸為模具的支撐部件，兩端固定有圓盤形端板，支撐梁安裝在兩端端板卡槽內(nèi)，保型殼固定在兩端端板之間的支撐梁上，硅橡膠軟模固定在保型殼周向外層；轉(zhuǎn)向螺栓旋進(jìn)端板螺紋通孔卡緊主軸；轉(zhuǎn)向螺栓在纖維纏繞過(guò)程中亦作為纖維的轉(zhuǎn)向軸和纖維綁束的端頭。該成型模具采用硅橡膠軟模纏繞工藝，利用其在裝配過(guò)程中被撐開(kāi)的保型殼和硅橡膠軟模徑向收縮產(chǎn)生的徑向收縮力，沿模具徑向收緊支撐梁和端板，達(dá)到緊固模具各部件的效果，制造復(fù)合材料格柵管狀構(gòu)件；構(gòu)件成型后模具裝卸便捷，操作方便。
文檔編號(hào)B29C53/82GK202742672SQ20122023160
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者賴長(zhǎng)亮, 劉闖, 王俊彪, 譚浩, 范玉斌 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)