[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料折痕管的成型裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910030758.2
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109795054B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周才華;王博;李桐;楊翔飛;郝鵬;畢祥軍;明世朝;任明法;姜開宇
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學
• 主分類號: B29C33/00
• 分類號: B29C33/00;B29C33/48;B29C70/34;B29L23/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 隋秀文;溫福雪

本發(fā)明屬于復(fù)合材料制造領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料折痕管的成型裝置及方法，以解決連續(xù)纖維復(fù)合材料折痕管成型困難、纖維比強度差等問題。所述的裝置主要由內(nèi)部模具、外部模具和外部固定裝置。內(nèi)部模具置于外部模具內(nèi)部的空間內(nèi)，內(nèi)部模具與外部模具之間的間隙根據(jù)制備不同厚度的復(fù)合材料折痕管進行調(diào)節(jié)；內(nèi)部模具與外部模具一同置于外部固定裝置內(nèi)部的空間，并進行固定。所述的方法的步驟為：模具裝配；預(yù)熱模具，涂脫模劑；加熱模具和復(fù)合材料，敷設(shè)復(fù)合材料；緊固模具，加熱加壓，固化定型；抽芯拆除模具，脫模，完成成型。本發(fā)明制作周期短、制作成本低、可設(shè)計性強，可應(yīng)用于汽車、火車等工業(yè)裝備中復(fù)雜復(fù)合材料管吸能結(jié)構(gòu)的加工制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料制造領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料折痕管的成型裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，隨著交通系統(tǒng)的日益完善，汽車、火車等交通工具的行駛速度不斷提升，隨之而來的是碰撞事故的發(fā)生越來越頻繁，這嚴重損害了大眾的生命和財產(chǎn)安全。在經(jīng)常發(fā)生接觸的部位安裝吸能盒是目前解決碰撞問題的主要方法。目前應(yīng)用最廣泛的是金屬薄壁管件，主要包括最容易加工的方管和圓管等傳統(tǒng)管件。一般情況下，普通方管變形時，吸能效率比較低。針對此種情況，一些新穎的方法被應(yīng)用于吸能盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。例如專利授權(quán)公布號為CN 101638076 B，名稱為“一種折痕式碰撞吸能盒”的專利公布了一種采用了一種含鉆石型折痕的吸能盒；專利授權(quán)公布號為CN 106004745 B，名稱為“一種抗缺陷的折痕式吸能盒”的專利公布了一種采用了一種含雙梯形型折痕的吸能盒。這兩種吸能盒都有著相對較高的平均載荷和較低的峰值荷載，但是，現(xiàn)階段研究的折痕管大多使用金屬材料，對于纖維增強復(fù)合材料折痕管在吸能盒的研究和應(yīng)用均罕有涉及。即便這類折痕式管件的耐撞性能非常優(yōu)異，但相關(guān)復(fù)合材料構(gòu)件的制作卻面臨兩方面困難：1、更為復(fù)雜的幾何構(gòu)型增加了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制作難度，導致傳統(tǒng)且成熟的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)成型方法均不適用于此種形態(tài)折痕管的加工制作；2、金屬成型中采用的機械連接和膠結(jié)連接方式因其嚴重影響了連續(xù)纖維復(fù)合材料的順向性和纖維完整性，不能保證產(chǎn)品擁有原本的比強度，進而不能直接應(yīng)用于復(fù)合材料管件的制作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種纖維增強復(fù)合材料折痕管的成型裝置及方法，以解決復(fù)合材料折痕管制備的諸多困難：如機械連接、加工周期長、成本高、完整性差，以及金屬折痕管密度高、比強度低的等問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的解決方案是：

一種復(fù)合材料折痕管的成型模具，所述的成型模具主要由內(nèi)部模具、外部模具和外部固定裝置組成；所述的成型模具的形狀和尺寸根據(jù)復(fù)合材料折痕管的形狀和尺寸進行設(shè)定，厚度可變；

所述的內(nèi)部模具包括內(nèi)模、芯軸和法蘭；所述的內(nèi)模是由多個內(nèi)模組件組裝成的上下開口的筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)模的外表面形狀和尺寸由復(fù)合材料折痕管的內(nèi)表面結(jié)構(gòu)決定；所述的芯軸置于內(nèi)模內(nèi)部空間內(nèi)，芯軸的形狀和尺寸與內(nèi)模內(nèi)部空間一致，用于支撐整個內(nèi)模，保持內(nèi)模固定形狀，脫模時，先抽出芯模，內(nèi)模即可拆卸下來；所述的法蘭通過定位銷與內(nèi)模的頂端和底端相連接，芯軸的兩端通過定位銷與法蘭連接，使芯軸固定在內(nèi)模內(nèi)；所述的內(nèi)模組件具有拔模錐度，芯軸外表面設(shè)有螺紋，以便于脫模；

所述的外部模具是由多個外模組件組成的上下開口的筒狀結(jié)構(gòu)，外部模具的內(nèi)表面形狀和尺寸由復(fù)合材料折痕管的外表面結(jié)構(gòu)決定；

所述的外部固定裝置主要由固定裝置主體和底板兩部分組成；所述的固定裝置主體為上下開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的底板安裝在固定裝置主體的底部；

所述的外部模具在裝配時需在內(nèi)部模具外表面依次組裝，內(nèi)部模具位于外部模具內(nèi)部空間內(nèi)，內(nèi)部模具與外部模具之間的間隙根據(jù)制備不同厚度的復(fù)合材料折痕管進行調(diào)節(jié)；內(nèi)部模具的底部通過螺栓與外部固定裝置的底板相連接，外部模具的外壁通過螺栓與外部固定裝置的內(nèi)壁相連接，使組裝后的內(nèi)部模具和外部模具固定在外部固定裝置內(nèi)。

所述的成型模具通過定位銷和螺栓進行機械連接，保證了在制造帶折痕等外凸內(nèi)凹復(fù)雜結(jié)構(gòu)時的順利脫模。