[發(fā)明專利]一種用于制備碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼的組合模具

有效

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• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107244081B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫雨果;劉彪;李炎笑
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B29C70/46
• 分類號: B29C70/46;B29C33/42;B29C33/04;B29L23/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

一種用于制備碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼的組合模具，本發(fā)明包括芯子成型模具、面板成型模具和固化模具；芯子成型模具包括陽模和五個陰模，所述陽模為四分之一圓環(huán)，陽模的內(nèi)壁設(shè)置有多個相等的四邊形單元，多個四邊形單元沿陽模的軸向方向設(shè)置五個，多個四邊形單元沿陽模的環(huán)向方向設(shè)置三個，五個陰模并排設(shè)置且陰模上的四邊形單元與陽模上的四邊形單元完全咬合；面板成型模具包括內(nèi)模、中模和底座，中模和內(nèi)模由內(nèi)至外依次設(shè)置在凹弧中；固化模具包括內(nèi)支撐和外支撐，所述外支撐為兩個相同的半圓環(huán)扣合而成，外支撐的半徑與凹弧的半徑相同；芯子成型模具、面板成型模具和固化模具依次順序設(shè)置。本發(fā)明用于制備碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復合材料成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼的組合模具。

背景技術(shù)

夾層結(jié)構(gòu)應(yīng)用于飛機機身承力筒、整流罩、發(fā)動機外殼、級間段等航空航天結(jié)構(gòu)時，都需要將其制備成曲面或者圓柱殼結(jié)構(gòu)。目前，應(yīng)用于大型航天結(jié)構(gòu)的圓柱殼主要是加筋圓柱殼、蜂窩夾芯圓柱殼等。但其存在著不可避免的缺點：(1)復合材料加筋圓柱殼的成型工藝主要是纖維纏繞法，制備工藝復雜，成型質(zhì)量不可控，工藝成本較高；(2)封閉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)容易積聚冷凝水，且不利于熱量的傳輸，將導致結(jié)構(gòu)過早破壞降低其使用壽命。褶皺夾芯結(jié)構(gòu)因其優(yōu)異的力學性能、開放的內(nèi)部通道以及簡單的制備工藝，近年來得到了科學家們的廣泛研究。由于褶皺芯子相對復雜的幾何構(gòu)型，目前關(guān)于其制備工藝研究主要集中于平板結(jié)構(gòu)，褶皺夾芯圓柱殼結(jié)構(gòu)的制備鮮有研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決目前尚未有制備褶皺夾芯圓柱殼工藝的問題，而提出一種用于制備碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼的組合模具。

本發(fā)明的一種用于制備碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼的組合模具，所述組合模具包括芯子成型模具、面板成型模具和固化模具；

芯子成型模具包括陽模和五個陰模，所述陽模為四分之一圓環(huán)，陽模的內(nèi)壁設(shè)置有多個相等的四邊形單元，多個四邊形單元陣列布置，多個四邊形單元沿陽模的軸向方向設(shè)置五個，多個四邊形單元沿陽模的環(huán)向方向設(shè)置三個，每個陰模的軸向方向設(shè)置一個四邊形單元，每個陰模的環(huán)向方向設(shè)置三個四邊形單元，五個陰模并排設(shè)置且陰模上的四邊形單元與陽模上的四邊形單元完全咬合；

面板成型模具包括內(nèi)模、中模和底座，所述內(nèi)模為半圓柱體，所述中模為二分之一圓環(huán)，所述底座的上端設(shè)有凹弧，中模和內(nèi)模由內(nèi)至外依次設(shè)置在凹弧中；

固化模具包括內(nèi)支撐和外支撐，所述內(nèi)支撐包括中空圓筒和定位圓盤，定位圓盤設(shè)置在中空圓筒的任意端面，所述外支撐為兩個相同的半圓環(huán)扣合而成，每個半圓環(huán)的環(huán)向圓心角為170°，外支撐的半徑與凹弧的半徑相同；

芯子成型模具、面板成型模具和固化模具依次順序設(shè)置。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

一、本發(fā)明的制備碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼的組合模具，與現(xiàn)有的復合材料加筋圓柱殼、蜂窩夾芯圓柱殼等結(jié)構(gòu)的成型工藝相比，成型工藝簡單、精度高、質(zhì)量可控，大大提高了生產(chǎn)效率，有利于實現(xiàn)碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼結(jié)構(gòu)的大批量工業(yè)化生產(chǎn)。

二、本發(fā)明的碳纖維增強褶皺圓柱芯子為折線形，與波紋夾芯結(jié)構(gòu)相比，褶皺芯子對內(nèi)面板和外面板約束能力要比波紋芯子強。因此，褶皺結(jié)構(gòu)在彎曲載荷作用下抵抗面板起皺的能力更強。

三、利用本發(fā)明制備的碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼的芯層沿著軸線方向為開放通道，流體可以通過夾芯殼的芯層，即冷凝水或者熱量可以及時地從芯層流出，保證了碳纖維增強褶皺夾芯圓柱殼的力學性能和使用壽命。

附圖說明

圖1是組合模具中芯子成型模具1的立體圖(圖中只標出了一個陰模1-2；

圖2是陽模1-1的立體圖；

圖3是陰模1-2的立體圖；