CN106515050B - 一种小开口复合材料容器缠绕成型模具 - Google Patents

一种小开口复合材料容器缠绕成型模具 Download PDF

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Abstract

本发明属于复合材料制品成型技术领域。采用牵拉定位，实现瓣模定位的同时避免模具组装过程产生的应力变形；结合与支撑定位相结合的定位方式，实现减轻模具重量的同时保证制品精度的目的。本发明涉及的小开口复合材料容器缠绕成型模具，由瓣模、芯轴和瓣模定位机构组成，瓣模定位采用牵拉式定位，基准定位端为内定位，锁紧定位端为外定位。该模具，重量轻，模具尺寸精度高、稳定性好，使用方便，可重复组装、使用。适用于小口容器缠绕成型，特别适用于大型大长细比小口容器缠绕成型。

Description

一种小开口复合材料容器缠绕成型模具
技术领域
本发明属于复合材料制品成型技术领域，涉及压力容器成型技术，特别涉及大长细比、大收口、高尺寸精度复合材料压力容器缠绕成型技术。
背景技术
纤维缠绕成型容器以其结构可设计强、质量轻、强度高等特点，已在越来越多领域得到应用。这类容器共同特点是两端收口大、长细比大、尺寸精度要求高。
目前，缠绕成型这类制品所用的模具主要有两类：一类是采用翻砂工艺成型的一次性消失模，采用粘接剂将沙石或玻璃微珠等颗粒状物体粘接成一体，通过机械加工出产品内部形状，制成缠绕成型模具，制品成型后，用溶剂将粘接剂溶解或手工清除模具。这类模具有以下几个缺点：1、模具成型与脱模困难；2、该类模具为一次性消失模，无法重复利用，易造成产品质量一致性差；3、模具表面光洁度不高，成型的制品内表面容易形成气孔。另一类是两端挤压定位方式的金属分瓣模具由芯轴1、分割成细长条的瓣模条2、定位块3和紧固螺母4组成，其组装方式是采用定位块将各瓣模及芯轴径向定位，再用紧固螺母将两端压紧进行轴向定位(见图1)，两端定位结构相同。对于小开口、长细比大的容器，瓣模跨度大，两端挤压易造成模具变形，进而造成产品尺寸精度低。
发明内容
为解决大长细比、高尺寸精度小开口复合材料容器缠绕成型模具存在的缺点，实现模具可重复使用、提高制品内表面质量及质量一致性，本发明提供一种结构合理、精度高、可重复使用的金属模具。
本发明的目的是这样实现的：以两端挤压定位模具结构为基础，采用牵拉定位，实现瓣模定位的同时避免模具组装过程产生的应力变形；结合与支撑定位相结合的定位方式，实现减轻模具重量的同时保证制品精度的目的。
本发明涉及的小开口复合材料容器缠绕成型模具，由瓣模、芯轴和瓣模定位机构组成，其特征在于：瓣模定位采用牵拉式定位，基准定位端为内定位，锁紧定位端为外定位；瓣模基准定位端内侧设置环带内定位槽5，锁紧定位端外侧设置带螺纹孔6的环带外定位槽7；内定位结构由带有与瓣模基准定位端内定位槽5匹配的定位凸台9的内定位块8和芯轴基准定位端定位台阶10组成；外定位机构包括与拉紧块内径匹配的芯轴锁紧定位端定位台阶11、外定位块12和拉紧块13；外定位块12为变外径阶梯状圆环，内径与芯轴匹配，小端带外螺纹，大端设置与瓣模锁紧定位端环带外定位槽7匹配的锁紧定位端定位凸台14和与瓣模锁紧定位端螺纹孔6匹配的通孔15，瓣模和外定位块通过螺栓16连接；拉紧块13为带内螺纹的圆环，环内径与芯轴锁紧定位端定位台阶外径匹配，内螺纹与外定位块外螺纹匹配，模具结构如附图2所示，锁紧定位端局部放大结构示意图如附图3所示。
本发明涉及的小开口复合材料容器缠绕成型模具，由瓣模、芯轴和瓣模定位机构组成，其特征在于：瓣模定位采用牵拉式结构，两端均为外定位，结构如附图4所示。
本发明涉及的小开口复合材料容器缠绕成型模具，由瓣模、芯轴和瓣模定位机构组成，其特征在于：瓣模长度方向设置n组支撑桩17，n为不大于4的整数，瓣模结构如附图5所示。
本发明涉及的小开口复合材料容器缠绕成型模具，由瓣模、芯轴和瓣模定位机构组成，其特征在于：所述环带定位槽和定位凸台均为梯形。
本发明涉及的小开口复合材料容器缠绕成型模具，由瓣模、芯轴和瓣模定位机构组成，其特征在于：所述支撑桩17为组合支撑结构，由瓣模支撑桩17和支撑块18组成，其中瓣模支撑桩预置沿长度方向有椎度的T型定位卡槽20，支撑块为内径与芯轴1外径匹配，高度与芯轴外径到瓣模支撑桩内端面高度差匹配，宽度不大于瓣模分割角度沿长线与芯轴1外径相交所夹区域，长度不大于瓣模支撑桩长度，并带有与瓣模支撑桩设置的T型卡槽20相匹配的T型卡台19的金属块，结构如附图6所示。
本发明涉及的小开口复合材料容器缠绕成型模具，由瓣模、芯轴和瓣模定位机构组成，其特征在于：芯轴1上设置与制品金属件21安装用的定位台阶22及安装金属件21用的螺纹,结构如附图7所示。
本发明涉及的小开口复合材料容器缠绕成型模具，重量轻，模具尺寸精度高、稳定性好，使用方便，可重复组装、使用。适用于小口容器缠绕成型，特别适用于大型大长细比小口容器缠绕成型。
附图说明
图1传统压挤定位缠绕成型组装模具示意图
图2本发明涉及的缠绕成型组装模具结构示意图
图3本发明涉及的缠绕成型组装模具沿不同时过螺纹孔中心、夹角大于135°半径的剖面锁紧定位结构示意图
图4本发明涉及的两端外定位缠绕成型组装模具结构示意图
图5本发明涉及的瓣模支撑桩结构示意图
图6本发明涉及的组合支撑桩结构示意图
图7本发明涉及的带金属件缠绕成型模具组合结构示意图
图8本发明涉及的一种8瓣瓣模分解结构示意图
图9本发明涉及的一种9瓣瓣模分解结构示意图
其中：1—芯轴，2—定位块，3—瓣模，4—紧固螺母，5-内定位槽，6-螺纹孔，7-外定位槽，8-内定位块，9-内定位凸台，10-基准定位端定位台阶，11-锁紧定位端定位台阶，12-外定位块，13-拉紧块，14-外定位凸台，15-通孔，16-螺栓，17-支撑桩,18-支撑块，19-T型卡台，20-T型卡槽，21-金属件，22-安装金属件用定位台阶，23-安装金属件用螺纹，24-宽瓣，25-窄瓣，26金属件定位块，27-金属件安装螺母
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步说明，但不作为对发明内容的限制。
实施例1
以内径180mm，长度1200mm，开口125mm的小口容器缠绕成型模具为例，模具组装结构如附图2所示。
芯轴外径φ100mm，总长1600mm，在距基准定位端320mm和锁紧定位端130mm两处分别预置定位台阶为φ75mm。
瓣模总长度1200mm，组合外径φ180mm，厚度12mm，支撑桩位于瓣模中间位置，长度20mm，瓣模分割为8瓣，宽瓣24和窄瓣25各4瓣，其中宽瓣为扇形瓣，宽度为91.3mm，窄瓣为矩形瓣，宽度46.4mm，瓣模支撑桩结构如附图5所示，分瓣结构如附图8所示。瓣模基准定位端内侧以φ111mm为中心对称加工环向梯形内定位槽5，外端面槽宽6mm，内端面槽宽4mm，槽深6mm；瓣模锁紧定位端外侧以φ111mm为中心对称加工环向梯形外定位槽7，外端面槽宽6mm，内端面槽宽4mm，槽深6mm，并在瓣模宽度中心线与φ111mm圆周交点处钻有M8、深15mm的螺纹孔6。
内定位块8为内径φ100mm,外径φ124mm，厚度16mm的圆盘，一侧端面设置以φ111mm为中心对称的环向梯形定位凸台9，凸台尺寸与内定位槽5匹配。
外定位块12为内径φ100mm，外径φ124mm的阶梯状圆盘，在大端设置定位凸台14和φ9通孔8个，凸台结构及通孔位置与外定位槽7和螺纹孔6匹配；在小端设置M116×2螺纹，螺纹长度15mm。
拉紧块13为外径φ124mm，长度20mm的圆环盘，一端设有M116×2内螺纹，长度20mm，另一端内径为φ75mm。
模具组装：先将芯轴基准定位端向上竖直放置，将内定位块定位凸台向上套入芯轴基准定位端预制定位台阶位置，将8块瓣模按窄瓣—宽瓣的顺序依次安装在内定位块上，从芯轴下端套入瓣模外定位块，用M8的紧固螺栓通过外定位块预制通孔与对应瓣模旋紧连接，再从芯轴下端套入拉紧块，与瓣模外定位块旋紧螺纹，拉拽锁紧完成模具组装。
成型后脱模：产品缠绕成型后，依次松开拉紧块和8个瓣模紧固螺栓，将芯轴从锁紧定位端抽出，再将4个窄瓣依次取出，最后依次取出4个宽瓣，完成产品脱模。
实施例2
以内径φ161mm，长度533mm，基准定位端开口φ58mm，锁紧定位端开口φ110mm的小口容器缠绕成型模具为例，模具组装结构如附图7所示。
芯轴外径φ69mm，总长925mm，在距基准定位端225mm和距锁紧定位端248.5mm两处分别预置定位台阶为φ63mm，长度均为20mm，在距基准定位端200mm和距锁紧定位端230mm处分别预制φ60mm的金属件安装定位台阶22，长度均为20mm；在距基准定位端130mm和距锁紧定位端221mm两处分别预置M56×2的安装金属件螺纹23，长度均为20mm。
瓣模总长度463mm，组合外径φ161mm，厚度8mm，在中间位置设置支撑桩1个，长度20mm，瓣模分割为9瓣，宽瓣24为6瓣，窄瓣25为3瓣，其中宽瓣为半扇形瓣，宽度为61.7mm，窄瓣为矩形瓣，宽度30mm，瓣模结构如附图9所示。瓣模基准定位端内侧以φ77mm为中心对称加工环向梯形内定位槽5，外端面槽宽8mm，内端面槽宽1.8mm，槽深8.5mm；瓣模锁紧定位端外侧以φ98mm为中心对称加工环向梯形外定位槽7，外端面槽宽8mm，内端面槽宽1.8mm，槽深8.5mm，并在瓣模宽度中心线与φ98mm圆周交点处钻有M8、深15mm的螺纹孔6。
内定位块8为内径φ63mm,外径φ85mm，厚度20mm的圆盘，一侧端面设置以φ77mm为中心的环向梯形定位凸台9，凸台尺寸内定位槽5匹配。
外定位块12为内径φ69mm，外径φ109mm的阶梯状圆盘，在大端设置定位凸台14和φ9通孔8个，凸台结构及通孔位置与外定位槽7和螺纹孔6匹配；在小端设置M80×2螺纹，螺纹长度15mm。
拉紧块13为外径φ96mm，长度23mm的圆盘，一端设有M80×2内螺纹，长度15mm，另一端内径为φ63mm。
模具组装：组装及方式参照例1，瓣模组装顺序按一窄瓣——两宽瓣依次组装，组装完毕将模具放平，再将左右两端金属件21及金属件定位块26对应套入芯轴两端预制定位台阶，旋紧金属件紧固螺母，组装完毕。
成型后脱模：先松开两端金属件紧固螺母，取下两端金属件位块，其余步骤参照例1，注意，窄瓣取出后，将宽瓣沿圆周方向集中后，再分别取出宽瓣。
实施例3
以内径φ225mm，长度1500mm，基准定位端和锁紧定位端开口均为φ98.5mm的小口容器缠绕成型模具为例，模具组装结构如附图4所示。
芯轴外径φ53mm，总长1826.8mm，在距基准定位端和距锁紧定位端192.5mm两处分别预置定位台阶为φ48.3mm，长度均为13.8mm，在距基准定位端和距锁紧定位端178.6mm两处分别预制金属件安装定位台阶φ43.3mm，长度均为24.7；在距基准定位端和距锁紧定位端153.9mm两处分别预置安装金属件的M40×2螺纹，长度均为20mm。
瓣模总长度1362.3mm，组合外径φ225mm，厚度20.9mm，在距瓣模两端425.9mm处设置支撑桩2个，长度20mm，宽度与瓣模分割角度一致，高度38.8mm，瓣模支撑桩内侧中心位置设有T型定位卡槽20，距基准定位端开口尺寸为：T型底部宽度5mm，高5mm，顶部宽10mm，高5mm，各宽度尺寸沿长度方向收窄1mm；支撑块18内径与芯轴外径匹配，长度20mm，宽度与瓣模分割角度一致，高度26.3mm，设有T型定位卡台，卡台尺寸和位置与支撑桩匹配，瓣模分割为9瓣，宽瓣24为6瓣，窄瓣25为3瓣，其中宽瓣为半扇形瓣，宽度为86.7mm，窄瓣为矩形瓣，宽度30mm，瓣模结构如附图5所示；。瓣模两端外侧以φ84.8mm为中心对称加工环向梯形外定位槽7，外端面槽宽10.7mm，内端面槽宽4.3mm，槽深8.4mm；并在瓣模宽度中心线与φ84.8mm圆周交点处钻有M8、深15mm的螺纹孔6。
外定位块12为内径φ53.3mm，外径φ95.5mm的阶梯状圆盘，在大端设置定位凸台14和φ9通孔9个，凸台结构及通孔位置与外定位槽7和螺纹孔6匹配；在小端设置M62×2螺纹，螺纹长度15mm。
拉紧块13为外径φ75mm，长度21.2mm的圆盘，一端设有M62×2内螺纹，长度15mm，另一端内径为φ48.3mm。
模具组装：将各支撑块从基准定位端对应装卡在各瓣模上，然后将基准定位端外定位块和拉紧块旋紧螺纹后套在芯轴基准定位端预置定位台上，依次将瓣模用紧固螺栓固定在外定位块上，剩余组装及方式参照例2。
成型后脱模：脱模步骤参照例2，注意，芯轴取出后，将芯模基准定位端向下分别取出各支撑块后再依次取出各瓣模。

Claims (6)

1.一种小开口复合材料容器缠绕成型模具，由瓣模、芯轴和瓣模定位机构组成，其特征在于：瓣模定位采用牵拉式定位，基准定位端为内定位，锁紧定位端为外定位；瓣模基准定位端内侧设置环带内定位槽(5)，锁紧定位端外侧设置带螺纹孔(6)的环带外定位槽(7)；内定位结构由带有与瓣模基准定位端内定位槽(5)匹配的定位凸台(9)的内定位块(8)和芯轴基准定位端定位台阶(10)组成；外定位机构包括与拉紧块内径匹配的芯轴锁紧定位端定位台阶(11)、外定位块(12)和拉紧块(13)；外定位块(12)为变外径阶梯状圆环，内径与芯轴匹配，小端带外螺纹，大端设置与瓣模锁紧定位端外定位槽(7)匹配的锁紧定位端定位凸台(14)和与瓣模锁紧定位端螺纹孔(6)匹配的通孔(15)，瓣模和外定位块通过螺栓(16)连接；拉紧块(13)为带内螺纹的圆环，环内径与芯轴锁紧定位端定位台阶外径匹配，内螺纹与外定位块外螺纹匹配。
2.根据权利要求1所述的小开口复合材料容器缠绕成型模具，其特征在于：瓣模定位采用牵拉式结构，两端均为外定位。
3.根据权利要求1所述的小开口复合材料容器缠绕成型模具，其特征在于：瓣模长度方向设置n组支撑桩(17)，n为不大于4的整数。
4.根据权利要求2所述的小开口复合材料容器缠绕成型模具，其特征在于：瓣模长度方向设置n组支撑桩(17)，n为不大于4的整数。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的小开口复合材料容器缠绕成型模具其特征在于：所述环带定位槽和定位凸台均为梯形。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的小开口复合材料容器缠绕成型模具，其特征在于：芯轴(1)上设置有金属件(21)安装用的定位台阶(22)及安装金属件(21)用的螺纹。
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