CN105252751B - 一种筒体缠绕成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筒体缠绕成型模具，属于机械成型技术领域。由壳体、芯轴、支撑机构和封头定位装置构成，所述的支撑机构设置有多个，每个支撑机构相互平行接结构相同，包括内环、外环和支撑杆构成，内环穿入芯轴中，并用销钉与之固定；支撑杆呈辐射状分布于内环与外环之间，外环与壳体固定；壳体通过风头定位装置固定。将本发明应用于机械成型，具有装拆方便、连接可靠、刚度大、变形小、重量轻和成本低等特点。

Description

一种筒体缠绕成型模具

技术领域

本发明涉及一种筒体缠绕成型模具，属于机械成型技术领域。

背景技术

纤维缠绕成型工艺是在纤维张力和预定成型控制条件下，将浸过树脂胶液的连续纤维（或布、预浸纱）按照一定的规律缠绕到芯模或内衬上，然后经固化、脱模、获得一定形状的制品。对于成型大尺寸（成型长度大于5米，壳体直径大于2米）且两端带有收口的筒体产品，模具的制备一直是产品制造的关键之一。成型模具不但要有良好的力学特性，要有足够的强度和刚度，能够承受制品成型加工过程中施加于芯模的各种载荷，如自重、制品重，缠绕张力，固化应力，二次加工时的切削力等；还要有良好的实用性，即制品固化后，从开口处能将芯模拆散取出，具有良好的重复使用性能。目前缠绕成型模具大多用于中小型筒体缠绕成型，成型直径一般小于2米。如果将现有的缠绕模具结构形式应用于大尺寸筒体缠绕成型，模具会由于强度和刚度的不足、自身重量太大而在使用过程中出现严重变形，这样对产品成型质量及模具的后续使用都会带来不良影响，并且还可能影响到后续产品的精度。

基于此，做出本申请案。

发明内容

为了克服现有成型模具所存在的上述缺陷，本发明提供一种大型筒体缠绕成型模具，用于大型火箭发动机燃烧室外筒或其他筒体结构成型。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种筒体缠绕成型模具，由壳体、芯轴、支撑机构和封头定位装置构成，所述的支撑机构设置有多个，每个支撑机构相互平行接结构相同，包括内环、外环和支撑杆构成，内环穿入芯轴中，并用螺钉与之固定；支撑杆呈辐射状分布于内环与外环之间，支撑杆采用螺栓预紧的方式与锁紧块固定连接，其长度可以调节,拆卸方便；外环与壳体固定；壳体通过封头定位装置固定。

进一步的，作为优选：

所述的内环为整体结构，其上设置有锁紧块一。

所述的外环为分瓣式结构，其上设置有锁紧块二。

所述的支撑杆沿芯轴辐射状均匀分布，数量不小于6根，其一端连接内环的锁紧块一，另一端连接外环的锁紧块二。

所述的相邻支撑机构设置有稳定杆，用于增加轴向刚度，稳定杆上开有长圆孔，便于安装时调节长度。

所述的壳体为分瓣式格栅中空结构，通过螺钉与支撑机构的外环固定，拆卸方便。

所述的芯轴为阶梯型管状结构，且中间较两端粗。

所述的封头定位装置为圆形法兰盘，用来定位和连接两端的壳体。

本发明的工作原理是：筒体缠绕成型模具由壳体、芯轴、支撑机构和封头定位装置构成。使用前，将支撑机构固定在芯轴上，通过支撑机构中支撑杆的条件，合理定位、安装外侧壳体结构，最后安装封头定位装置。缠绕前，在壳体外可采用一次性易碎、易熔材料，如石膏，石蜡等用于缠绕后产品的脱模。使用时，将此发明架于缠绕机上，缠绕机机座带动芯轴旋转，缠绕机根据预设的铺设速度、角度等技术指令，进行纤维的连续铺设；缠绕完毕后，筒体模具随缠绕产品一同进入热压罐进行加压固化；由于用于壳体制造的玻璃编制布和树脂的使用温度高于缠绕产品的固化温度，筒体模具在热压罐中仍能保持良好的模具外形和强度、刚度要求；产品热压固化后，可将筒体模具芯轴由一端抽出，同时工作人员可在筒体外部拆除封头固定装置，并可后封头收口处直接进入筒体内部，拆除支撑机构和壳体等内部支撑机构并清理石膏、石蜡等，快速，高效地完成产品和模具的分离。

本发明的有益效果是：实现了大型火箭燃烧室外壳或其他筒体结构的成型，填补了国内大型火箭燃烧室外壳缠绕成型的空白。并且此发明装拆方便、连接可靠、刚度大、变形小、重量轻和成本低。

本发明的优点是：模具壳体为分瓣式，采用玻璃编织布制造、格栅中空结构，具有良好的结构刚度和疲劳强度，并且节约了模具的制造成本，减轻了模具自身重量，为模具的人工安装提供了便利。同时在模具内部增加可拆卸支撑机构与稳定杆，一方面支撑机构与稳定杆通过螺栓连接，形成轮毂结构，与壳体、芯轴形成整体构型，增加了模具整体刚度，实现了大长度、大直径筒体的缠绕成型，另一方面支撑机构与稳定杆采用可拆卸连接，装拆方便、连接可靠、变形小和成本低等特点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2 为本发明壳体局部拆开的结构示意图；

图3为本发明的内部连接结构示意图；

图4为本发明中支撑机构的结构示意图。

图中标号：1.壳体；2.芯轴；3.支撑机构；4.封头定位装置；31.内环 32. 外环；33.支撑杆；34.锁紧块一；35.锁紧块二。

具体实施方式

实施例1

下面以一种大型筒体缠绕成型模具为例，通过实施例对本发明的设计和制备技术做进一步详细说明。

本实施例一种筒体缠绕成型模具，结合图1和图2所示，由壳体1、芯轴2、支撑机构3和封头定位装置4构成，支撑机构3分为内环31、外环32、支撑杆33、锁紧块一34和锁紧块二35构成，内环31为整体结构，上面焊接锁紧块一34；外环32为分瓣式结构，通过锁紧块二35的螺栓连接为一体；支撑杆33沿芯轴2辐射状均匀分布，其一端连接内环31的锁紧块一34，另一端连接外环32的锁紧块二35；支撑机构3的内环31穿入芯轴2，并用螺钉钉与之固定，支撑机构3与稳定杆36采用可拆卸连接；壳体1为分瓣式复合材料层合板结构，中部通过螺钉与支撑机构3的外环32固定，两端通过螺钉与封头定位装置4固定。

上述模具的制备过程和方法如下：

（1）根据产品长度、直径和允许变形量，计算出芯轴2长度、直径、支撑机构3数量和壳体1厚度。

（2）机加制得内环31、外环32、支撑杆33、锁紧块一34、锁紧块二35、芯轴2和封头定位装置4；

（3）采用预浸料模压或真空袋压工艺制得复合材料壳体1；

（4）固定芯轴2；

（5）将内环穿入芯轴，并用螺钉与之固定；

（6）使用螺栓预紧的方式将支撑杆固定到内环上；

（7）使用螺栓将外环一瓣一瓣安装到支撑杆上；

（8）将稳定杆安装到支撑机构上；

（9）将中部壳体安装到外环上；

（10）将两端壳体安装到外环和封头定位装置上。

Claims (1)

1.一种筒体缠绕成型模具，其特征在于：由壳体、芯轴、支撑机构和封头定位装置构成，所述的支撑机构设置有多个，每个支撑机构相互平行皆结构相同，包括内环、外环和支撑杆构成，内环穿入芯轴中，外环与壳体固定；壳体通过封头定位装置固定；所述的内环为整体结构，其上设置有锁紧块一；所述的外环为分瓣式结构，其上设置有锁紧块二，所述支撑杆设置在同一支撑机构中相对应的锁紧块一和锁紧块二之间；所述的支撑杆沿芯轴辐射状均匀分布，数量不小于6根；相邻支撑机构相对应的支撑杆之间设置有两根空间上相交错的稳定杆，所述稳定杆的一端与锁紧块一连接、另一端与锁紧块二连接，且同一支撑机构中相邻两根支撑杆上的稳定杆位于支撑机构芯轴轴向方向上的异侧，稳定杆用于增加轴向刚度；所述的壳体为分瓣式中空结构，通过螺钉与支撑机构的外环固定；所述的芯轴为阶梯型管状结构，且中间较端粗；所述的封头定位装置为圆形法兰盘。