[發明專利]一種編織NOL環的異步內縮固化成型模具、組件及成型方法

在審

• 申請號: 202211149089.9
• 申請日: 2022-09-21
• 公開（公告）號: CN115447172A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 孫正;單忠德;王堯堯;歐陽林志
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C70/42
• 分類號: B29C70/42;B29C70/54
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明提供了一種編織NOL環的異步內縮固化成型模具，該模具包括底盤、芯模、頂蓋、若干第一外模和若干第二外模。進行固化成型時，將該模具放置于熱壓成型機上，熱壓成型機具有加熱和液壓壓縮的功能。通過熱壓成型機的液壓裝置驅動頂蓋向下運動，頂蓋內部的斜錐面與于外模的斜錐面相對應，能夠將頂蓋的下壓運動轉換為外模的收縮運動，從而將套在芯模上的環形碳纖維預浸料進行壓縮并加熱固化。本發明的異步內縮模具設計合理，使用方法簡單，解決了使用熱壓成型機固化成型編織NOL環的難題。

技術領域

本發明涉及復合材料成型技術領域，尤其涉及一種編織NOL環的異步內縮固化成型模具、組件及成型方法。

背景技術

連續纖維增強復合材料具有遠高于鋼鐵材料的比剛度、比強度和比模量。纖維增強復合材料由碳纖維預制體經過樹脂固化后獲得；碳纖維預制體的結構對復合材料的力學性能影響較大，由三維編織或者三維機織制備的碳纖維預制體，其內部纖維具有多個方向，相比于采用鋪層或者纏繞技術制備的碳纖維預制體各向力學性能更好，所制備的復合材料力學性能更優。

為了測定復合材料的各項力學性能，需要制備標準測試樣件。NOL環是一種用于測試環形試樣層間剪切強度、拉伸強度、拉伸彈性模量及其纖維的拉伸強度的標準試樣。NOL環試樣通常采用纖維纏繞的方法制備，此方法制備的NOL環只有單一方向的增強纖維，而采用三維編織或者三維機織工藝制備的環形碳纖維預制體具有多個方向的增強纖維，為了測定其力學性能，需要對其進行樹脂固化。

對于使用耐高溫樹脂的碳纖維復合材料，多采用模壓工藝進行樹脂固化，而用于成型的熱壓成型機通常只具備上下壓縮功能，多用于成型平板形構件。使用熱壓成型機成型環形復合材料構件，其模具的設計需考慮諸多因素，具有一定難度，如果單獨設計一套固化成型裝置則會增加固化成本，并且固化成型裝置的通用性低。

發明內容

本發明提供一種編織NOL環的異步內縮固化模具，用以解決現有技術中采用模壓工藝制備環形樣件所面臨的難題，實現低成本制備編織NOL環試樣。

為實現以上目的，本發明編織NOL環的異步內縮固化成型模具采用以下技術方案：

一種編織NOL環的異步內縮固化成型模具，包括底盤、安裝于底盤中部的圓環形的芯模、圍繞芯模設置并安裝于底盤上的外模組件、覆蓋且收容外模組件的頂蓋；所述外模組件包括若干第一外模及若干第二外模，所述第一外模與第二外模在一個圓周上交替設置圍繞芯模，所述每個第一外模的兩側設有橫向凸伸的卡扣滑塊，所述第二外模兩側設有與相鄰的卡扣滑塊配合的卡槽；每個第一外模與每個第二外模底部均設有向心滑塊，所述底盤上表面設有與向心滑塊對應設置配合的滑槽；所述第一外模兩側與第二外模相接處的面為自外向內向兩側傾斜的第一斜切面，所述第二外模兩側與第一外模相接處的面為自內向外向兩側傾斜的第二斜切面；第一斜切面與第二斜切面相互貼合且相互移動；第一外模內表面為橫向弧形延伸的第一內表面，第二外模內表面為橫向弧形延伸的第二內表面；第一外模的外表面為自上向下逐漸外擴的第一外斜錐面，第二外模的外表面為自上向下逐漸外擴的第二外斜錐面；所述頂蓋的底部為中空的空腔，且該空腔內表面設有與第一外斜錐面配合的第一內斜錐面及與第二外斜錐面配合的第二內斜錐面；所述第一內斜錐面與第二內斜錐面均為自上向下逐漸內縮的斜面；所述外模組件具有擴張狀態和收縮狀態，當外模組件在擴張狀態時，所述第一外模及若干第二外模均遠離芯模，且第一斜切面與第二斜切面錯開，第一內表面與第二內表面之間露出第二斜切面；當頂蓋向下移動時，第一內斜錐面下壓第一外斜錐面，第二內斜錐面下壓外模組件第二外斜錐面使第一外模與第二外模沿滑槽向內移動至收縮狀態，當外模組件在收縮狀態時，所有所述第一內表面與第二內表面共同形成連續的圓柱面。

進一步的，所述卡槽的延伸方向與第一斜切面及第二斜切面平行。

進一步的，所有第一外模在收縮或者擴張時為同步運動的，所有第二外模在收縮或者擴張時同樣為同步運動的；所述第一外模和第二外模沿滑槽向內移動時的位移之比是成正比的；所述第一內斜錐面和所述第二內斜錐面的斜度之比與所述位移之比相等。