一種復合材料格柵管狀構件成型模具制造技術

本實用新型專利技術公開一種復合材料格柵管狀構件成型模具。模具由主軸、端板、轉向螺栓、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，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；轉向螺栓旋進端板螺紋通孔卡緊主軸；轉向螺栓在纖維纏繞過程中亦作為纖維的轉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，利用其在裝配過程中被撐開的保型殼和硅橡膠軟模徑向收縮產生的徑向收縮力，沿模具徑向收緊支撐梁和端板，達到緊固模具各部件的效果，制造復合材料格柵管狀構件；構件成型后模具裝卸便捷，操作方便。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種復合材料格柵管狀構件成型模具。屬于工藝裝備結構設計與制造

技術介紹
復合材料格柵管狀構件為二維桁架結構，屬復合材料格柵結構(AdvancedComposite Grid Structure,簡稱AGS),構件的整體為一種鏤空管狀結構，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。該構件采用樹脂基復合材料制造，不僅具有復合材料高比強度、高比剛度及柔性好的特點，而且還具有穩定性好的優點，廣泛應用于航空航天領域。由于成型后，構件脫模空間狹小，其模具設計成為該類構件制造的關鍵。復合材料格柵管狀構件已有的成型方法包括自由成型法、輕質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制溝槽，預浸樹脂的纖維沿著溝槽纏繞，硅橡膠軟模在加熱固化過程中膨脹，均勻高效的對溝槽中的預浸料施加側向壓力，實現擠膠和壓實，提高了肋條纖維體積分數，從而有效改善了復合材料網格結構的整體性能。硅橡膠軟模易制備、成型件工藝性好，該工藝為復合材料格柵管狀構件制造廣泛采用的方法，但仍面臨模具組裝工作量大和構件脫模難的問題。現有公開的文獻中，“二維點陣復合材料結構的制備與性能”(國防科學技術大學碩士論文)，文中介紹了一種采用硅橡膠軟模纏繞法制造復合材料格柵管狀構件的模具。該模具由硅橡膠軟模、木制纏繞芯模和主軸構成。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。
技術實現思路
為了避免現有技術存在的不足，克服其模具結構復雜，裝配工作量大，脫模困難、效率偏低的問題，本技術提出一種復合材料格柵管狀構件成型模具。成型模具采用硅橡膠軟模纏繞工藝，利用其在裝配過程中被撐開的保型殼和硅橡膠軟模徑向收縮產生的徑向收縮力，沿模具徑向收緊支撐梁和端板，達到緊固模具各部件的效果，制造復合材料格柵管狀構件；構件成型后模具裝卸簡易便捷。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是包括主軸、端板、轉向螺栓、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，端板中心設有端板中心孔，端板周向均布有四個卡槽，卡槽之間各有兩個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，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；轉向螺栓旋進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運動；轉向螺栓在纖維纏繞過程中亦作為纖維的轉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，沿殼體軸向開有一條豁口，保型殼外徑與硅橡膠軟模內徑尺寸相同；保型殼將硅橡膠軟模支撐呈圓柱面，在裝配過程中被撐開的保型殼有徑向收縮的趨勢，為模具提供徑向收緊力。為保證適當的收縮力，保型殼內徑比端板直徑小3至20毫米。 所述硅橡膠軟模表面開有螺旋線溝槽，硅橡膠軟模表面螺旋線溝槽端口的個數與端板螺紋通孔連接的轉向螺栓個數相同。有益效果本技術復合材料格柵管狀構件成型模具，采用硅橡膠軟模纏繞工藝，利用其在裝配過程中被撐開的保型殼和硅橡膠軟模徑向收縮產生的徑向收縮力，沿模具徑向收緊支撐梁和端板，達到緊固模具各部件的效果，制造復合材料格柵管狀構件；模具各部件除主軸通過轉向螺栓卡緊外，其余部件間的裝配均未使用緊固件固定，構件成型后模具裝卸簡易便捷。成型模具結構簡單，使用操作方便。以下結合附圖和實施方式對本技術一種復合材料格柵管狀構件成型模具作進一步詳細說明。圖I為本技術復合材料格柵管狀構件成型模具結構示意圖。圖2為本技術的端板示意圖。圖3為本技術的支撐梁示意圖。圖4為本技術的保型殼示意圖。圖5為本技術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施方式本實施例是一種復合材料格柵管狀構件成型模具。成型模具包括主軸、端板、轉向螺栓、支撐梁、保型殼、硅橡膠軟模。主軸通過轉向螺栓卡緊，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生徑向的收縮力，沿模具徑向收緊模具各部件，達到緊固模具各部件的效果。本技術復合材料格柵管狀構件成型模具，采用硅橡膠軟模纏繞工藝制造復合材料格柵管狀構件，包括主軸I、端板2、轉向螺栓6、支撐梁7、保型殼8、硅橡膠軟模10。以端板具有4個卡槽的復合材料格柵管狀構件成型模具為實施例進行詳細說明，參閱圖I-圖5。具體實施步驟( I)模具結構的主軸I為長桿實心軸，主軸長度大于模具結構長度，為模具結構的支撐部件，主軸同端板中心孔間隙配合，并通過轉向螺栓旋進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運動，參見圖I。(2)模具結構的主軸I兩端分別固定有圓盤狀端板2，端板2中心設有端板中心孔3,端板2周向均布有四個端板卡槽4,端板卡槽4之間各設有兩個端板螺紋通孔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)模具結構的轉向螺栓6為普通螺栓，8個轉向螺栓均布于端板周向的各端板卡槽4之間；在模具組裝過程中，一方面，使用轉向螺栓6旋進端板螺紋通孔5中卡緊主軸I ;另一方面，在纖維纏繞過程中可作為纖維的轉向軸和纖維綁束的端頭。(4 )模具結構的支撐梁7為矩形截面直桿，位于模具周向，支撐梁的個數同端板周向卡槽個數相同，為4根，支撐梁兩端端頭有過度圓弧，支撐梁高度與卡槽深度相同，便于端板裝配，參見圖3。·(5)模具結構的保型殼8為薄壁圓筒形殼體,沿殼體軸向開有一條豁口，保型殼外徑與硅橡膠軟模內徑相同；保型殼8用于將硅橡膠軟模10支撐為圓柱面，在裝配過程中被撐開的保型殼8和硅橡膠軟模10有徑向收縮的趨勢，產生徑向收縮力，收緊支撐梁7和端板2。為保證產生足夠的收縮力，保型殼8內徑比端板2直徑至少小3毫米。保型殼內徑越小，被端板2和支撐梁7撐開的變形量越大，產生的徑向收縮力也越大，但過大的變形量會導致保型殼8發生塑性變形，甚至破壞，參見圖4。(6)模具結構的硅橡膠軟模10為表面有螺旋線溝槽和環向溝槽的硅橡膠筒，以硅橡膠筒圓形端面的8等分點為起點，分別沿硅橡膠筒逆時針和順時針螺旋線有矩形溝槽，共計16條螺旋線矩形溝槽，在同一截面螺旋溝槽交點處有環向矩形溝槽，共計15個環向矩形溝槽，硅橡膠軟模10內徑與保型殼8外徑尺寸相同，參見圖5。模具裝配過程(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保型殼8同另一端板裝配，最后將兩端板同時向模具中間推進，以撐開保型殼8和硅橡膠軟模10，使保型殼和硅橡膠軟模產生適當的徑向收縮力；(3)將主軸I穿過兩端板中心孔3，并調整主軸兩端頭同端板2的距離，使主軸I兩端有適當的支撐長度；(4)用轉向螺栓6旋入端板螺紋通孔5中，卡緊主軸I。構件脫模過程(I)旋開端板上的轉向螺釘，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)將硅橡膠軟模向構件內部擠壓，而后從構件內部取出硅橡膠軟模。權本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合材料格柵管狀構件成型模具,其特征在于包括主軸、端板、轉向螺栓、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，端板中心設有端板中心孔，端板周向均布有四個卡槽，卡槽之間各有兩個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，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；轉向螺栓旋進端板螺紋通孔卡緊主軸,轉向螺栓在纖維纏繞過程中亦作為纖維的轉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，沿殼體軸向開有一條豁口，保型殼外徑與硅橡膠軟模內徑尺寸相同。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：賴長亮，劉闖，王俊彪，譚浩，范玉斌，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：實用新型
國別省市：