CN108928013B - 一种变截面螺旋壳体模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模具技术领域，尤其是一种变截面螺旋壳体模具。该变截面螺旋壳体模具包括与所述涡形流道形状对应的多个芯模模段、用于固定该芯模模段的固定环，该固定环与该环形开口位置对应，该芯模模段内表面与该固定环可拆卸的连接固定，多个所述芯模模段中靠近所述入口端的入口端模段包括端面板、内模块、外模块，该内模块与该固定环可拆卸的连接固定，该外模块与该内模块通过端面板连接固定，该外模块与该内模块的分界面为围绕所述内壁的轴线的弧形面。在本发明中，变截面螺旋壳体模具脱模完成后可将多个芯模模段重新与固定环连接固定，不需要重新制作芯模，成本低。

Description

一种变截面螺旋壳体模具
技术领域
本发明涉及模具技术领域，尤其是一种变截面螺旋壳体模具。
背景技术
碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90％的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工型，是新一代增强纤维。
如图1中国专利公告号为CN103769541B的一种蜗壳中心分模成型方法及其成型工装，其采用中心对称分模方式，单独成型对称件，利用合拢模将两部分壳体合拢，使蜗壳内表面无合模缝隙。成型方法包括以下步骤：
先根据数模加工制作水溶性芯模变截面螺旋壳体模具，通过水溶性芯模变截面螺旋壳体模具制作水溶性模芯，依模芯分别制作复合材料蜗壳的左、右壳体板件，固化成型后水溶去掉模芯；然后对得到的左、右壳体板件的对接口处去毛刺打磨处理，接着通过使用专用成型工装将左、右壳体板件定位固定在对接口表面喷涂结构胶，之后将右壳体板件和左壳体板件的对接口对齐粘接，待结构胶固化后拆除专用成型工装得到蜗壳产品。
该蜗壳中心分模成型方法主要问题在于：模芯为水溶性模芯，复合材料固化成型后水溶去掉模芯从而得到壳体板件，模芯是一次性的，每次都需要重新制作模芯，成本高；需要对左、右壳体板件的对接口的表面去毛刺打磨处理、喷涂结构胶，之后工装定位固定使左、右壳体板件的对接口对齐粘接，等待结构胶固化后拆除专用成型工装得到蜗壳产品，工序繁琐、具有合模线且成型的时间长。
如图2中国专利公告号为CN104314831B的一种树脂基碳纤维复合材料耐酸泵及其制作方法，包括泵体，所述泵体包括蜗壳，沿所述蜗壳的纵向中心线，所述泵体剖分为上泵体(5)和下泵体(6)。所述上泵体(5)和下泵体(6)之间采用可拆卸连接。
该树脂基碳纤维复合材料耐酸泵通过将泵体沿蜗壳中心线轴向剖切分为上泵体(5)和下泵体(6)，解决一体式模具脱模的难题。但该方法无法解决本发明的变截面螺旋壳体的脱模难的问题并且产品具有结合线。
如图3中国专利公告号为CN106113384B的一种具有复合材料衬层的蜗壳制造方法，制造方法包括如下步骤：采用传统的铸造或机械加工等方法加工蜗壳基体并开设注射孔；在蜗壳基体的内腔留出空隙，并设有网格状的加强筋；设计用于复合材料衬层成型的变截面螺旋壳体模具和密封模具，并安装在蜗壳基体上；以高分子树脂胶为基体，加入短切碳纤维和高分子树脂胶固化剂后获得液体状复合材料；通过注射孔将液体状复合材料注入成型腔，并进行保压固化；拆卸变截面螺旋壳体模具并封堵注射孔，得到具有复合材料衬层的蜗壳。
该具有复合材料衬层的蜗壳制作工艺复杂。
发明内容
本发明目的在于提供一种变截面螺旋壳体模具，具有芯模可重复利用且蜗形流道一体成型的优点。
为达上述优点，本发明提供的变截面螺旋壳体模具，该变截面螺旋壳体具有自入口端朝出口端截面逐渐减小的涡形流道，该入口端和该出口端相邻，该变截面螺旋壳体包括底板、外壁、顶板、连接板以及内壁，该内壁与该底板之间具有等宽度的环形开口，该变截面螺旋壳体模具包括与所述涡形流道形状对应的多个芯模模段、用于固定该芯模模段的固定环，该固定环与该环形开口位置对应，该芯模模段内表面与该固定环可拆卸的连接固定，多个所述芯模模段中靠近所述入口端的入口端模段包括端面板、内模块、外模块，该内模块与该固定环可拆卸的连接固定，该外模块与该内模块通过端面板连接固定，该外模块与该内模块的分界面为围绕所述内壁的轴线的弧形面。
在本发明的一个实施例中，所述变截面螺旋壳体模具还包括套设在所述固定环外的约束环，该约束环用于保持所述变截面螺旋壳体的内壁成型时的位置，该约束环可从位于所述内壁下端边缘F下方的允许粘贴碳纤维的位置向上移动到与所述内壁贴合的约束位置。
在本发明的一个实施例中，所述固定环上端设有容纳所述约束环的台阶形缺口，当所述约束环抵靠该台阶形缺口的台阶面时该约束环处于允许粘贴碳纤维的位置。
在本发明的一个实施例中，所述固定环在所述台阶形缺口的台阶面开设有限位通孔，所述约束环固定有穿过所述限位通孔的第一调节螺栓，当所述第一调节螺栓的头部抵靠所述固定环下表面时所述约束环处于约束位置。
在本发明的一个实施例中，所述固定环在所述台阶形缺口的台阶面开设有调节螺孔，该调节螺孔螺纹连接有第二调节螺栓，该第二调节螺栓用于挤压所述约束环从所述允许粘贴碳纤维的位置移动到所述约束位置。
在本发明的一个实施例中，所述芯模模段内表面与所述固定环通过连接螺栓连接固定，所述芯模模段内表面开设有对应的螺孔。
在本发明的一个实施例中，所述端面板通过端部螺栓分别与所述内模块、所述外模块连接固定，所述内模块、所述外模块开设有对应的螺孔。
在本发明的一个实施例中，所述芯模模段朝所述入口端的端面开设有螺孔。
在本发明的一个实施例中，所述芯模模段由铝合金制成。
在本发明的一个实施例中，所述底板内侧边缘A为圆形，所述底板外侧边缘B自所述入口端朝所述出口端曲率逐渐变大，所述外壁自所述外侧边缘B向上延伸，所述顶板自所述外壁上端边缘C向内延伸，且所述顶板自所述入口端朝所述出口端逐渐靠近所述底板，所述连接板自所述顶板内侧边缘D朝所述底板内侧边缘A延伸，所述内壁自所述连接板下端边缘E向下延伸，所述内壁为与所述内侧边缘A对应的圆形管状结构。
在本发明中，变截面螺旋壳体模具脱模完成后可将多个芯模模段重新与固定环连接固定。与上述的现有技术相比，不需要重新制作芯模，节约了成本。
在本发明中，变截面螺旋壳体模具设置了与涡形流道形状对应的多个与固定环可拆卸的芯模模段，方便了变截面螺旋壳体的脱模。
在本发明中，变截面螺旋壳体通过抽真空、加热、加压固化一体成型，成型时间短且不会产生合模线。
在本发明中，变截面螺旋壳体模具设置了约束环，当约束环的下表面抵靠固定环的台阶面时，使粘贴碳纤维容易、方便。通过调节螺栓挤压约束环使之移动到与内壁贴合的约束位置，使变截面螺旋壳体的内壁在成型过程中不会产生变形。
在本发明中，将芯模分为多个芯模模段且每个模段可单独与固定环连接固定。装配、维修方便。
附图说明
图1所示为现有的蜗壳中心分模成型方法及其成型工装的结构示意图。
图2所示为现有的一种树脂基碳纤维复合材料耐酸泵的结构示意图。
图3所示为现有的一种具有复合材料衬层的蜗壳的结构示意图。
图4所示为本发明第一实施例的变截面螺旋壳体模具的结构示意图。
图5所示为图4的变截面螺旋壳体模具的爆炸图。
图6所示为图4的变截面螺旋壳体的结构示意图。
图7所示为本发明第二实施例的模具工作台的结构示意图。
图8所示为图6的具有模具工作台的变截面螺旋壳体模具的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参见图4-6,本发明第一实施例的变截面螺旋壳体模具的变截面螺旋壳体1具有自入口端1a朝出口端1b截面逐渐减小的涡形流道。入口端1a和出口端1b相邻。变截面螺旋壳体1包括底板11、外壁12、顶板13、连接板14以及内壁15。
内壁15与底板11之间具有等宽度的环形开口16。底板11内侧边缘A为圆形。底板11外侧边缘B自入口端1a朝出口端1b曲率逐渐变大。外壁12自外侧边缘B向上延伸。
顶板13自外壁12上端边缘C向内延伸，且顶板13自入口端1a朝出口端1b逐渐靠近底板11。连接板14自顶板13内侧边缘D朝底板11内侧边缘A延伸。内壁15自连接板14下端边缘E向下延伸，内壁15为与内侧边缘A对应的圆形管状结构。
变截面螺旋壳体1采用复合材料制成。优选的,采用碳纤维复合材料制成。
变截面螺旋壳体模具包括与涡形流道形状对应的多个芯模模段2、用于固定芯模模段2的固定环3、套设在固定环3外的约束环4。
芯模模段2由铝合金制成。多个芯模模段2中靠近入口端1a的入口端模段2a包括端面板2a1、2a2、内模块2a3、外模块2a4。芯模模段2朝入口端1a的端面开设有螺孔。
端面板2a1、2a2通过端部螺栓分别与内模块2a3、外模块2a4连接固定。内模块2a3、外模块2a4开设有对应的螺孔。进一步的，端面板2a1通过端部螺栓与内模块2a3、外模块2a4的端面连接固定，端面板2a2通过端部螺栓与内模块2a3、外模块2a4的中间部连接固定。
内模块2a3与固定环3可拆卸的连接固定。外模块2a4与内模块2a3通过端面板2a1、2a2连接固定。外模块2a4与内模块2a3的分界面为围绕内壁15的轴线的弧形面。
芯模模段2内表面与固定环3可拆卸的连接固定。进一步的，芯模模段2内表面与固定环3通过销钉定位、连接螺栓连接固定，芯模模段2内表面开设有对应的螺孔。
固定环3与环形开口16位置对应。固定环3上端设有容纳约束环4的台阶形缺口31，当约束环4抵靠台阶形缺口31的台阶面310时约束环4处于允许粘贴碳纤维的位置。
固定环3在台阶形缺口31的台阶面310开设有限位通孔32，约束环4固定有穿过限位通孔32的第一调节螺栓41。第一调节螺栓41用于使约束环4在垂直于台阶面310的一定范围内运动。当第一调节螺栓41的头部抵靠固定环3下表面时约束环4处于约束位置。
固定环3在台阶形缺口31的台阶面310开设有调节螺孔33，调节螺孔33螺纹连接有第二调节螺栓34，第二调节螺栓34用于挤压约束环4从允许粘贴碳纤维的位置移动到约束位置。
约束环4用于保持变截面螺旋壳体1的内壁15成型时的位置。约束环4具有台阶面41，台阶面41外套设有金属环42。约束环4可从位于内壁15下端边缘F下方的允许粘贴碳纤维的位置向上移动到使金属环42外表面与内壁15贴合的约束位置。
固定环3和约束环4分别设有通过密封胶密封真空袋的环形凹槽35、42。台阶形缺口31的端面还连接固定有端盖5。端盖5上表面设有吊环51以方便运输模具。
变截面螺旋壳体模具实际工作时，其工作原理是：
调整第二调节螺栓34使约束环4抵靠台阶形缺口31的台阶面310，约束环4处于允许粘贴碳纤维的位置。在多个芯模模段2的外表面粘贴多层的碳纤维，约束环4的台阶面套设金属圈42。粘贴完成后调整第二调节螺栓34挤压约束环4，使之处于约束位置，金属圈42的外表面与碳纤维形成的内壁15贴合。真空袋密封粘贴多层碳纤维的多个芯模模段2，抽真空、加热固化碳纤维使之成型。
脱模时，依次将端面板2a1、2a2、外模块2a4、内模块2a3拆卸，然后将变截面螺旋壳体1从入口端1a朝向出口端1b方向沿其余的芯模模段2旋转脱模。当出口端1b触碰前端的芯模模段时，将前端的芯模模段拆卸，直到变截面螺旋壳体完全脱模。成型的产品取出后，将拆卸的芯模模段重新连接固定，以便下一次的生产。
请参见图7-8,在本发明的第二实施例中，变截面螺旋壳体模具包括模具工作台6。模具工作台6便于安装模具以及移动模具。
进一步的，模具工作台6为上端的横截面积小于下端的横截面积的梯形结构。模具工作台6由多根管子61组成。模具工作台6的顶部和中间部分别设有连接板62、63。连接板62的端面设有环形凸起621与固定环3的中心设置的贯穿孔36(图未示)配合便于模具定位。模具工作台6的侧边设有拉手64，底部设有万向轮65。
在本发明中，变截面螺旋壳体模具脱模完成后可将多个芯模模段重新与固定环连接固定。与上述的现有技术相比，不需要重新制作芯模，节约了成本。
在本发明中，变截面螺旋壳体模具设置了与涡形流道形状对应的多个与固定环可拆卸的芯模模段，方便了变截面螺旋壳体的脱模。
在本发明中，变截面螺旋壳体通过抽真空、加热、加压固化一体成型，成型时间短且不会产生合模线。
在本发明中，变截面螺旋壳体模具设置了约束环，当约束环的下表面抵靠固定环的台阶面时，使粘贴碳纤维容易、方便。通过调节螺栓挤压约束环使之移动到与内壁贴合的约束位置，使变截面螺旋壳体的内壁在成型过程中不会产生变形。
在本发明中，将芯模分为多个芯模模段且每个模段可单独与固定环连接固定。装配、维修方便。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种变截面螺旋壳体模具，该变截面螺旋壳体具有自入口端朝出口端截面逐渐减小的涡形流道，该入口端和该出口端相邻，该变截面螺旋壳体包括底板、外壁、顶板、连接板以及内壁，该内壁与该底板之间具有等宽度的环形开口，其特征在于，该变截面螺旋壳体模具包括与所述涡形流道形状对应的多个芯模模段、用于固定该芯模模段的固定环，该固定环与该环形开口位置对应，该芯模模段内表面与该固定环可拆卸的连接固定，多个所述芯模模段中靠近所述入口端的入口端模段包括端面板、内模块、外模块，该内模块与该固定环可拆卸的连接固定，该外模块与该内模块通过端面板连接固定，该外模块与该内模块的分界面为围绕所述内壁的轴线的弧形面；
所述端面板通过端部螺栓分别与所述内模块、所述外模块连接固定，所述内模块、所述外模块开设有对应的螺孔；
所述芯模模段朝所述入口端的端面开设有螺孔。
2.根据权利要求1所述的变截面螺旋壳体模具，其特征在于，所述变截面螺旋壳体模具还包括套设在所述固定环外的约束环，该约束环用于保持所述变截面螺旋壳体的内壁成型时的位置，该约束环可从位于所述内壁下端边缘F下方的允许粘贴碳纤维的位置向上移动到与所述内壁贴合的约束位置。
3.根据权利要求2所述的变截面螺旋壳体模具，其特征在于，所述固定环上端设有容纳所述约束环的台阶形缺口，当所述约束环抵靠该台阶形缺口的台阶面时该约束环处于允许粘贴碳纤维的位置。
4.根据权利要求3所述的变截面螺旋壳体模具，其特征在于，所述固定环在所述台阶形缺口的台阶面开设有限位通孔，所述约束环固定有穿过所述限位通孔的第一调节螺栓，当所述第一调节螺栓的头部抵靠所述固定环下表面时所述约束环处于约束位置。
5.根据权利要求4所述的变截面螺旋壳体模具，其特征在于，所述固定环在所述台阶形缺口的台阶面开设有调节螺孔，该调节螺孔螺纹连接有第二调节螺栓，该第二调节螺栓用于挤压所述约束环从所述允许粘贴碳纤维的位置移动到所述约束位置。
6.根据权利要求1所述的变截面螺旋壳体模具，其特征在于，所述芯模模段内表面与所述固定环通过连接螺栓连接固定，所述芯模模段内表面开设有对应的螺孔。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的变截面螺旋壳体模具，其特征在于，所述芯模模段由铝合金制成。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的变截面螺旋壳体模具，其特征在于，所述底板内侧边缘A为圆形，所述底板外侧边缘B自所述入口端朝所述出口端曲率逐渐变大，所述外壁自所述外侧边缘B向上延伸，所述顶板自所述外壁上端边缘C向内延伸，且所述顶板自所述入口端朝所述出口端逐渐靠近所述底板，所述连接板自所述顶板内侧边缘D朝所述底板内侧边缘A延伸，所述内壁自所述连接板下端边缘E向下延伸，所述内壁为与所述内侧边缘A对应的圆形管状结构。
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