CN111016215A - 用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具 - Google Patents

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Abstract

用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，它涉及复合材料成型设计领域。本发明解决了目前尚未有制备褶皱夹芯圆台壳工艺的问题。本发明的组合模具包括芯子模具和面板模具；芯子模具包括阳模主体、阴模主体、第一芯子模具内支撑、第二芯子模具内支撑和两个芯子模具外支撑，阳模主体是由若干个阳模组合而成的空心圆台壳结构，阳模主体内壁面为圆台面，阳模主体外壁面设置多个四边形单元，阴模主体包括N个阴模，阴模主体外壁面为圆台面，阴模内壁面设置多个四边形单元，阴模内壁面上的四边形单元与阳模主体外壁面上与之对应的四边形单元完全咬合。本发明用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳。

Description

用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具
技术领域
本发明涉及复合材料成型设计领域，具体涉及用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具。
背景技术
夹层结构应用于各类飞行器及重载火箭承力筒、整流罩、发动机外壳、级间段等航空航天结构时，都需要将其制备成曲面结构。此外，由于一些圆柱壳结构之间直径通常相差很大，需要进行设计一些连接装置，其中一个典型的适配结构即为圆台壳结构。目前，应用于航天器的圆台型结构通常采用金属圆台壳结构、桁条加筋的形式制造的，不可避免的产生以下缺点：(1)复合材料加筋圆柱壳的成型工艺主要是纤维缠绕法，制备工艺复杂，成型质量不可控，工艺成本较高；(2)封闭的内部结构容易积聚冷凝水，且不利于热量的传输，将导致结构过早破坏降低其使用寿命。褶皱夹芯圆台壳具备优良的力学性能，同时其开放的内部通道可以有效地避免冷凝水等的聚集。此外，褶皱芯子是将平面材料沿预先设计折线“折叠”而成的三维结构，其主要优势是保证了材料的完整性和可展开性。有效地避免了复合材料剪裁所造成的材料强度和刚度等力学性能的下降。目前，关于褶皱夹芯结构主要为平板结构和圆柱壳结构，而圆台壳夹芯结构研究极少，对于纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳结构还未见报道。
发明内容
本发明为了解决目前尚未有制备褶皱夹芯圆台壳工艺的问题，进而提供一种用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具。
本发明的技术方案是：
用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，所述组合模具包括芯子模具和面板模具；
芯子模具包括阳模主体、阴模主体、第一芯子模具内支撑1-6、第二芯子模具内支撑1-7和两个芯子模具外支撑1-5，阳模主体是由若干个阳模组合而成的空心圆台壳结构，阳模主体内壁面为圆台面，阳模主体外壁面设置多个四边形单元1-4，其中沿阳模主体的环向方向排列N个几何形状相同的四边形单元1-4，沿阳模主体母线方向排列M个呈一定比例放缩的四边形单元1-4，沿环向方向排列的N个四边形单元1-4中相邻两个四边形单元1-4之间设有一个阴模1-3，阴模主体包括N个阴模1-3，阴模主体外壁面为圆台面，阴模1-3内壁面设置多个四边形单元1-4，其中沿阴模1-3环向方向排列一个四边形单元1-4，沿阴模1-3母线方向排列M个呈一定比例放缩的四边形单元1-4，阴模1-3内壁面上的四边形单元1-4与阳模主体外壁面上与之对应的四边形单元1-4完全咬合，两个芯子模具外支撑1-5扣合组成内壁为圆台形的空心芯子模具外支撑主体，两个芯子模具外支撑1-5扣设在阳模主体与阴模1-3组合体的外部，第一芯子模具内支撑1-6设置在阳模主体的上底面，第二芯子模具内支撑1-7设置在阳模主体下底面；
面板模具包括内面板模具主体、中间面板模具主体、第一面板模具内支撑2-8、第二面板模具内支撑2-9和两个面板模具外支撑2-7，内面板模具主体是由若干个内面板模具组合而成的空心圆台壳结构，内面板模具内、外壁面均为圆台面，中间面板模具主体是由若干个中间面板模具组合而成的空心圆台壳结构，中间面板模具内、外壁面均为圆台面，中间面板模具主体扣设在内面板模具主体的外部，两个面板模具外支撑2-7扣合组成内壁为圆台形的空心面板模具外支撑主体，两个面板模具外支撑2-7扣设在中间面板模具主体的外部，第一面板模具内支撑2-8设置在内面板模具主体上底面，第二面板模具内支撑2-9设置在内面板模具主体下底面。
进一步地，面板模具外支撑主体上底面内径与预固化褶皱夹芯圆台壳上底面外径相等，面板模具外支撑主体下底面内径与预固化褶皱夹芯圆台壳下底面外径相等，面板模具外支撑主体与预固化褶皱夹芯圆台壳等高；内面板模具主体上底面外径与预固化褶皱夹芯圆台壳上底面内径相等，内面板模具主体下底面外径与预固化褶皱夹芯圆台壳下底面内径相等，内面板模具主体与预固化褶皱夹芯圆台壳等高。
进一步地，面板模具的若干个内面板模具由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行；面板模具的若干个中间面板模具由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行；芯子模具的若干个阳模由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行。
进一步地，第一芯子模具内支撑1-6设置在阳模主体上部并通过连接元件与若干个阳模连接，第二芯子模具内支撑1-7设置在阳模主体下部并通过连接元件与若干个阳模及两个芯子模具外支撑1-5连接；第一面板模具内支撑2-8设置在内面板模具主体上部并通过连接元件与若干个内面板模具连接，第二面板模具内支撑2-9设置在内面板模具主体下部并通过连接元件与若干个内面板模具及两个面板模具外支撑2-7连接。
进一步地，芯子模具的阳模主体包括两个第一阳模1-1和两个第二阳模1-2，交错分布的两个第一阳模1-1和两个第二阳模1-2组合成圆台型阳模主体，每个第一阳模1-1的四边形单元1-4沿环向分布为3个，轴向分布为5个；每个第二阳模1-2的四边形单元1-4沿环向分布为3个，轴向分布为5个；芯子模具包括十二个阴模1-3，每个阴模1-3的四边形单元1-4沿环向分布为1个，轴向分布为5个。
进一步地，面板模具的内面板模具主体包括第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3，第一内面板模具2-1对应圆心角为90°，第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3为镜面对称结构，第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3对应圆心角均为135°。
进一步地，面板模具的中间面板模具主体包括第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6，第一中间面板模具2-4对应圆心角为90°，第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6为镜面对称结构，第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6对应圆心角均为135°。
进一步地，第一阳模1-1、第二阳模1-2和阴模1-3上的四边形单元1-4均为不规则四边形单元，每个四边形单元1-4包含四个四边形，四个四边形均不相同。
进一步地，芯子模具外支撑主体的上底面内径与阴模主体的上底面外径相等，芯子模具外支撑主体的下底面内径与阴模主体的下底面外径相等，芯子模具外支撑主体与阴模主体等高。
进一步地，中间面板模具主体的上底面内径等于内面板模具主体的上底面外径与内面板预浸料厚度之和，中间面板模具主体的下底面内径等于内面板模具主体的下底面外径与内面板预浸料厚度之和，中间面板模具主体与内面板模具主体等高；空心面板模具外支撑主体的上底面内径等于中间面板模具主体的上底面外径与内面板预浸料厚度之和，空心面板模具外支撑主体的下底面内径等于中间面板模具主体的下底面外径与内面板预浸料厚度之和，空心面板模具外支撑主体与中间面板模具主体等高。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，相比于其他制备工艺(如金属锥壳、桁条加筋)，具有模具设计简单，成型工艺简单，精度高，质量可控的优点。可以极大地提高产品的生产效率，降低生产成本。
2、为了充分利用纤维复合材料的力学性能，尽量减少对复合材料预浸料的裁剪。本发明采用整体成型的方法，即分别一次性制备整个圆台形褶皱芯子结构和内外面板结构。整体制备方法减少了对复合材料预浸料的剪裁，避免了复合材料拼接所造成的其力学性能的下降，大幅提高了结构的力学性能。同时，也能节约产品的制备时间成本。
3、相比与波纹夹芯圆台壳结构，褶皱夹芯圆台壳的折线性能够增大芯子与内外面板之间的接触面积，因此褶皱芯子对于内外面板的约束比夹芯圆台壳结构要更高。在弯曲荷载作用下，能够更好地抵抗面板起皱。
4、褶皱的固有性能使得褶皱夹芯圆台壳在沿圆台母线方向具有开放的通道，因此流体和热量可以通过该通道流出褶皱夹芯圆台壳，有效地避免了冷凝水的聚集，提高了产品的安全性能和使用寿命。
5、授权公告号为CN 107244081 B、申请号为201710647270.5的中国发明专利公开了一种用于制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的组合模具；授权公告号为CN 107283876 B、申请号为201710648357.4的中国发明专利公开了一种制备碳纤维增强褶皱夹芯圆柱壳的方法。本发明与现有褶皱夹芯圆柱壳的制备工艺相比较，具有以下主要区别及优势：
(1)、褶皱夹芯产品形状不同：现有褶皱夹芯圆柱壳的制备工艺制备的产品为褶皱夹芯圆柱壳结构，而本发明请求保护的产品为褶皱夹芯圆台壳结构；
(2)、整体式结构：现有褶皱夹芯圆柱壳的制备工艺采用先分体成型再组装的方法，即褶皱夹芯圆柱壳的褶皱芯子是由是个四分之一圆弧状褶皱芯子组装而成，褶皱夹芯圆柱壳的内圆筒是由两个半圆弧内面板扣合设置组成，褶皱夹芯圆柱壳的外圆筒是由两个半圆弧内面板扣合设置组成。而本发明采用整体成型的方法，即褶皱夹芯圆台壳的褶皱芯子为一整块圆台形褶皱芯子，褶皱夹芯圆台壳的内面板为一整块圆台形内面板，褶皱夹芯圆台壳的外面板为一整块圆台形外面板。
(3)、要素省略的发明：现有褶皱夹芯圆柱壳的制备模具包括芯子成型模具、面板成型模具和固化模具，即褶皱芯子、内外面板、褶皱夹芯圆柱壳的制备分别采用各自专有的制备模具；而本发明的组合模具包括芯子模具和面板模具，其中芯子模具用于褶皱芯子的制备，面板模具既用于内外面板的制备，面板模具也用于褶皱芯子与内外面板的共固化过程。属于《专利审查指南2010》第二部分第四章4.6.3规定的要素省略的发明。
附图说明
图1是本发明的第一阳模1-1的结构示意图；
图2是本发明的第二阳模1-2的结构示意图；
图3是本发明的阴模1-3的结构示意图；
图4是本发明的第一阳模1-1与第二阳模1-2组合后的结构示意图；
图5是本发明的阴模1-3与第一阳模1-1、第二阳模1-2组合后的结构示意图；
图6是本发明的芯子模具外支撑1-5的结构示意图；
图7是本发明的芯子模具外支撑1-5与阴模1-3、第一阳模1-1、第二阳模1-2组合后的结构示意图；
图8是本发明的第一芯子模具内支撑1-6的结构示意图；
图9是本发明的第二芯子模具内支撑1-7的结构示意图；
图10是本发明的芯子模具的结构示意图；
图11是本发明的第一内面板模具2-1的结构示意图；
图12是本发明的第二内面板模具2-2的结构示意图；
图13是本发明的第三内面板模具2-3的结构示意图；
图14是本发明的第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3组合后的结构示意图；
图15是本发明的第一中间面板模具2-4的结构示意图；
图16是本发明的第二中间面板模具2-5的结构示意图；
图17是本发明的第三中间面板模具2-6的结构示意图；
图18是本发明的第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6组合后的结构示意图；
图19是本发明的内面板模具主体和中间面板模具主体组合后的结构示意图；
图20是本发明的面板模具外支撑2-7的结构示意图；
图21是本发明的中间面板模具主体和面板模具外支撑2-7组合后的结构示意图；
图22是本发明的第一面板模具内支撑2-8的结构示意图；
图23是本发明的第二面板模具内支撑2-9的结构示意图；
图24是本发明的面板模具的结构示意图；
图25是本发明的面板模具制备夹芯圆台壳时的状态图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图25说明本实施方式，本实施方式的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，所述组合模具包括芯子模具和面板模具；
芯子模具包括阳模主体、阴模主体、第一芯子模具内支撑1-6、第二芯子模具内支撑1-7和两个芯子模具外支撑1-5，阳模主体是由若干个阳模组合而成的空心圆台壳结构，阳模主体内壁面为圆台面，阳模主体外壁面设置多个四边形单元1-4，其中沿阳模主体的环向方向排列N个几何形状相同的四边形单元1-4，沿阳模主体母线方向排列M个呈一定比例放缩的四边形单元1-4，沿环向方向排列的N个四边形单元1-4中相邻两个四边形单元1-4之间设有一个阴模1-3，阴模主体包括N个阴模1-3，阴模主体外壁面为圆台面，阴模1-3内壁面设置多个四边形单元1-4，其中沿阴模1-3环向方向排列一个四边形单元1-4，沿阴模1-3母线方向排列M个呈一定比例放缩的四边形单元1-4，阴模1-3内壁面上的四边形单元1-4与阳模主体外壁面上与之对应的四边形单元1-4完全咬合，两个芯子模具外支撑1-5扣合组成内壁为圆台形的空心芯子模具外支撑主体，两个芯子模具外支撑1-5扣设在阳模主体与阴模1-3组合体的外部，第一芯子模具内支撑1-6设置在阳模主体的上底面，第二芯子模具内支撑1-7设置在阳模主体下底面；
面板模具包括内面板模具主体、中间面板模具主体、第一面板模具内支撑2-8、第二面板模具内支撑2-9和两个面板模具外支撑2-7，内面板模具主体是由若干个内面板模具组合而成的空心圆台壳结构，内面板模具内、外壁面均为圆台面，中间面板模具主体是由若干个中间面板模具组合而成的空心圆台壳结构，中间面板模具内、外壁面均为圆台面，中间面板模具主体扣设在内面板模具主体的外部，两个面板模具外支撑2-7扣合组成内壁为圆台形的空心面板模具外支撑主体，两个面板模具外支撑2-7扣设在中间面板模具主体的外部，第一面板模具内支撑2-8设置在内面板模具主体上底面，第二面板模具内支撑2-9设置在内面板模具主体下底面。
本实施方式的芯子模具的两个芯子模具外支撑1-5为完全相同的两个半圆台壳，两个半圆台壳通过螺栓连接，用于固定阴模1-3位置，且提供压力。两个芯子模具外支撑1-5主要起到固定作用，防止成型过程中阴模1-3发生错动。此外，由于阴模1-3的热膨胀效应，两个芯子模具外支撑1-5的存在可以提供成型所需的压力。
本实施方式的面板模具的两个面板模具外支撑2-7为完全相同的两个半圆台壳，两个半圆台壳通过螺栓连接，用于固定中间面板模具主体位置，且提供压力。
本实施方式的阳模个数远小于阴模，阳模一般为3或4个。
具体实施方式二：结合图6、图7和图10说明本实施方式，本实施方式的面板模具外支撑主体上底面内径与预固化褶皱夹芯圆台壳上底面外径相等，面板模具外支撑主体下底面内径与预固化褶皱夹芯圆台壳下底面外径相等，面板模具外支撑主体与预固化褶皱夹芯圆台壳等高；内面板模具主体上底面外径与预固化褶皱夹芯圆台壳上底面内径相等，内面板模具主体下底面外径与预固化褶皱夹芯圆台壳下底面内径相等，内面板模具主体与预固化褶皱夹芯圆台壳等高。如此设置，除了用于制造内外面板，面板模具的另一个重要作用为用于褶皱芯子与内外面板粘接在一起和固化。面板模具的中间面板模具主体在此过程中没有用到。其中外面板与两个面板模具外支撑2-7内壁面接触，内面板与内面板模具主体外壁面接触，褶皱芯子3-1填充在原中间面板模具主体的位置。第一面板模具内支撑2-8与内面板模具主体上底面连接，起到固定作用。第二面板模具内支撑2-9与中间面板模具主体及两个面板模具外支撑2-7连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图5、图11至图18说明本实施方式，本实施方式的面板模具的若干个内面板模具由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行；面板模具的若干个中间面板模具由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行；芯子模具的若干个阳模由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行。如此设置，由于内面板为一整块圆台形内面板，内面板模具主体设计为可拆卸式，即可将若干个内面板模具从圆台形内面板内部拆卸，以实现内面板的顺利脱模。由于外面板为一整块圆台形外面板，中间面板模具主体设计为可拆卸式，即可将若干个中间面板模具从圆台形外面板内部拆卸，以实现外面板的顺利脱模。由于褶皱芯子为一整块圆台形褶皱芯子，芯子模具的阳模主体设计为可拆卸式结构，即可将若干个阳模从圆台形褶皱芯子内部拆卸，以实现褶皱芯子的顺利脱模。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
面板模具的若干个内面板模具是由一个圆台壳切割而成，切割面的特殊之处在于：从垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上来看，截面上的切割线是相互平行的；设置特殊切割面的目的是保证组合模具能够从圆台壳内部脱膜。
面板模具的若干个中间面板模具是由一个圆台壳切割而成，切割面的特殊之处在于：从垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上来看，截面上的切割线是相互平行的；设置特殊切割面的目的是保证组合模具能够从圆台壳内部脱膜。
芯子模具的若干个阳模，其切割面的特殊之处在于：从垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上来看，截面上的切割线是相互平行的；此外，还要求切割面不破坏阳模外壁的四边形单元；设置特殊切割面的目的是保证组合模具能够从圆台壳内部脱膜。
具体实施方式四：结合图10和图24说明本实施方式，本实施方式的第一芯子模具内支撑1-6设置在阳模主体上部并通过连接元件与若干个阳模连接，第二芯子模具内支撑1-7设置在阳模主体下部并通过连接元件与若干个阳模及两个芯子模具外支撑1-5连接；第一面板模具内支撑2-8设置在内面板模具主体上部并通过连接元件与若干个内面板模具连接，第二面板模具内支撑2-9设置在内面板模具主体下部并通过连接元件与若干个内面板模具及两个面板模具外支撑2-7连接。如此设置，芯子模具的第一芯子模具内支撑1-6和第二芯子模具内支撑1-7均为圆盘状结构，第一芯子模具内支撑1-6通过螺钉固定在阳模的上底面上，从而起到固定阳模位置的作用。第二芯子模具内支撑1-7通过螺钉固定在阳模的下底面上，主要起到固定阳模位置的作用。同时第二芯子模具内支撑1-7还通过螺钉与两个芯子模具外支撑1-5固接，主要防止两个芯子模具外支撑1-5沿母线向上移动，与阴模1-3发生错动。
面板模具的第一面板模具内支撑2-8、第二面板模具内支撑2-9均为圆盘状结构，第一面板模具内支撑2-8通过螺钉固定在螺钉固定在内面板模具的上底面上，从而起到固定内面板模具的作用。第二面板模具内支撑2-9通过螺钉固定在内面板模具的下底面上，主要起到固定内面板模具主体位置的作用，同时第二面板模具内支撑2-9还通过螺钉与两个面板模具外支撑2-7固接，主要防止两个面板模具外支撑2-7沿母线向上移动，与中间面板模具主体发生错动。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的芯子模具的阳模主体包括两个第一阳模1-1和两个第二阳模1-2，交错分布的两个第一阳模1-1和两个第二阳模1-2组合成圆台型阳模主体，每个第一阳模1-1的四边形单元1-4沿环向分布为3个，轴向分布为5个；每个第二阳模1-2的四边形单元1-4沿环向分布为3个，轴向分布为5个；芯子模具包括十二个阴模1-3，每个阴模1-3的四边形单元1-4沿环向分布为1个，轴向分布为5个。如此设置，由于制备褶皱夹芯圆台壳的褶皱芯子为一整块圆台形褶皱芯子，阳模主体设计为可拆卸式结构，且由于切割面的特殊性，即可将第一阳模1-1和第二阳模1-2从圆台形褶皱芯子内部拆卸，以实现褶皱芯子的顺利脱模。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
本实施方式的每个第一阳模1-1和每个第二阳模1-2均对应四分之一圆台壳，第一阳模1-1和第二阳模1-2外壁是由不同的四边形规律性排布得到的，四边形之间满足一定的几何关系，内壁为圆台形。
本实施方式的每个阴模1-3对应十二分之一圆台，其内壁同样由不同的四边形单元规律排布所构成。
具体实施方式六：结合图11至图14说明本实施方式，本实施方式的面板模具的内面板模具主体包括第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3，第一内面板模具2-1对应圆心角为90°，第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3为镜面对称结构，第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3对应圆心角均为135°。如此设置，由于制备褶皱夹芯圆台壳的内面板为一整块圆台形内面板，内面板模具主体设计为可拆卸式，且由于切割面的特殊性，即可将第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3从圆台形内面板内部拆卸，以实现内面板的顺利脱模。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
本实施方式的内面板模具主体上底面和下底面均开有螺纹孔，用于固定内面板模具主体位置，第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3的内壁面、外壁面均为圆台面。
具体实施方式七：结合图15至图18说明本实施方式，本实施方式的面板模具的中间面板模具主体包括第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6，第一中间面板模具2-4对应圆心角为90°，第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6为镜面对称结构，第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6对应圆心角均为135°。如此设置，由于制备褶皱夹芯圆台壳的外面板为一整块圆台形外面板，中间面板模具主体设计为可拆卸式，且由于切割面的特殊性，即可将第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6从圆台形外面板内部拆卸，以实现外面板的顺利脱模。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图5说明本实施方式，本实施方式的第一阳模1-1、第二阳模1-2和阴模1-3上的四边形单元1-4均为不规则四边形单元，每个四边形单元1-4包含四个四边形，四个四边形均不相同。如此设置，芯子模具的阴模1-3内壁面上的四边形单元1-4与阳模主体外壁面上与之对应的四边形单元1-4完全咬合，从而将褶皱芯子挤压成型。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：结合图7和图10说明本实施方式，本实施方式的芯子模具外支撑主体的上底面内径与阴模主体的上底面外径相等，芯子模具外支撑主体的下底面内径与阴模主体的下底面外径相等，芯子模具外支撑主体与阴模主体等高。如此设置，芯子模具的阴模1-3内壁面上的四边形单元1-4与阳模主体外壁面上与之对应的四边形单元1-4完全咬合，褶皱芯子预浸料置于阳模与阴模1-3之间，对芯子模具外支撑主体由外及内施加压力，从而使得阳模与阴模将褶皱芯子挤压成型。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
具体实施方式十：结合图24说明本实施方式，本实施方式的中间面板模具主体的上底面内径等于内面板模具主体的上底面外径与内面板预浸料厚度之和，中间面板模具主体的下底面内径等于内面板模具主体的下底面外径与内面板预浸料厚度之和，中间面板模具主体与内面板模具主体等高；空心面板模具外支撑主体的上底面内径等于中间面板模具主体的上底面外径与内面板预浸料厚度之和，空心面板模具外支撑主体的下底面内径等于中间面板模具主体的下底面外径与内面板预浸料厚度之和，空心面板模具外支撑主体与中间面板模具主体等高。如此设置，内面板预浸料置于中间面板模具主体与内面板模具主体之间，内面板模具主体外壁面与中间面板模具主体内壁面相配合，对中间面板模具主体由外及内施加压力，从而使得中间面板模具主体与内面板模具主体将褶皱夹芯圆台壳的内面板挤压成型。外面板预浸料置于中间面板模具主体与空心面板模具外支撑主体之间，中间面板模具主体外壁面与两个面板模具外支撑2-7内壁面相配合，对空心面板模具外支撑主体由外及内施加压力，从而使得空心面板模具外支撑主体与中间面板模具主体将褶皱夹芯圆台壳的外面板挤压成型。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。
工作原理
结合图1至图25说明本发明的工作原理：
利用本发明的组合模具制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的方法，所述方法是通过以下步骤实现的：
一、纤维增强复合材料褶皱芯子的制备：
步骤a、清洗芯子模具：
采用洗涤剂清洗芯子模具，并放置通风处晾干；
步骤b、涂抹脱模剂：
将脱膜剂均匀地涂抹在芯子模具表面，之后放在通风处至芯子模具完全晾干；
步骤c、组装芯子模具：
将芯子模具中第一阳模1-1和第二阳模1-2组装成一个完整的圆台型阳模主体，再将第一芯子模具内支撑1-6通过连接元件与第一阳模1-1上底面连接在一起，将第二芯子模具内支撑1-7通过连接元件与第一阳模1-1和第二阳模1-2下底面连接在一起；
步骤d、预浸料的裁剪与铺层：
首先根据几何尺寸，计算出褶皱芯子完全展开后的几何形状；之后输入到预浸料切割机中，并切割出所需的预浸料，按照设计好的铺层顺序对预浸料进行铺层；
步骤e、预浸料的折叠：
将切割好的预浸料放置在加热台上进行加热，加热温度为30℃，待预浸料软化后，将其放置在第一阳模1-1和第二阳模1-2的表面上，并在外部将阴模1-3压到第一阳模1-1和第二阳模1-2中，挤压压力为0.5-1Mpa，直至纤维预浸料完全和第一阳模1-1和第二阳模1-2贴合，得到预制的褶皱圆台壳状；
步骤f、预浸料的固化：
十二个阴模1-3和第一阳模1-1和第二阳模1-2完全贴合后，在其外部安装两个芯子模具外支撑1-5，两个芯子模具外支撑1-5通过连接元件进行连接，待组装完成后，将步骤e得到的圆台壳状褶皱预浸料及芯子模具一起放入到烘箱中进行固化，固化温度为100℃-200℃，固化时间为1-3小时；
步骤g、褶皱芯子的脱膜：
先将两个芯子模具外支撑1-5从外部拆卸下来，之后拆卸顶部和底部的第一芯子模具内支撑1-6和第二芯子模具内支撑1-7，然后将第二阳模1-2缓慢取出，之后去除第一阳模1-1，即可得到一整块圆台形褶皱芯子，至此，完成了褶皱夹芯圆台壳的褶皱芯子的制备；
二、纤维增强复合材料内面板的制备：
步骤h、清洗面板模具：
采用洗涤剂清洗面板模具，并放置通风处晾干；
步骤i、涂抹脱模剂：
将脱膜剂均匀地涂抹在面板模具表面，之后放在通风处至面板模具完全晾干；
步骤j、组装内面板模具主体：
将内面板模具主体中的第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3扣合在一起组成空心圆台壳结构，将第一面板模具内支撑2-8通过连接元件与内面板模具主体上底面连接在一起，将第二面板模具内支撑2-9通过连接元件与内面板模具主体下底面连接在一起，使第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3的位置固定；
步骤k、预浸料的裁剪与铺层：
首先根据几何尺寸，计算出面板展开后的扇形几何尺寸，之后输入到预浸料切割机中，并切割出所需的预浸料，按照设计好的铺层顺序对预浸料进行铺层；
步骤l、预浸料的铺设：
将裁好的预浸料铺设在第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3上，之后在外部安装中间面板模具主体中的第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6，再在中间面板模具主体外安装两个面板模具外支撑2-7，两个面板模具外支撑2-7进行左右扣合，并通过连接元件连接在一起，两个面板模具外支撑2-7的下底面通过连接元件与第二面板模具内支撑2-9连接在一起；
步骤m、预浸料的固化：
将组装好的面板模具一起放入烘箱中进行固化，固化温度为100℃-200℃，固化时间为1-3小时，
步骤n、内面板的脱模：
首先将两个面板模具外支撑2-7、第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6拆卸下来，之后拆卸第一面板模具内支撑2-8和第二面板模具内支撑2-9，再将第一内面板模具2-1从内部拆卸下来，即可得到一整块圆台形内面板，至此，完成了褶皱夹芯圆台壳的内面板的制备；
三、纤维增强复合材料外面板的制备：
纤维增强复合材料外面板的制备与步骤二基本相同，不同点在于，
步骤l中：先在第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3外部安装第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6，之后将裁好的预浸料铺设在第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6上；
步骤n中：首先将两个面板模具外支撑2-7拆卸下来，之后拆卸第一面板模具内支撑2-8和第二面板模具内支撑2-9，从内部拆卸下第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3，最后从内部拆卸第一中间面板模具2-4、第二中间面板模具2-5和第三中间面板模具2-6，最终，完成了褶皱夹芯圆台壳的外面板的制备；
四、纤维增强褶皱夹芯圆台壳的褶皱芯子与内外面板的组装、胶结和二次固化：
步骤o、胶膜的粘贴：
在外面板的内表面和内面板的外表面上粘贴一层胶膜：
步骤p、褶皱芯子与内外面板胶结：
将步骤一制备好的褶皱芯子与步骤三制备好的外面板的内部粘接，之后再将步骤二制备好的内面板的外部和褶皱芯子进行粘接，即可得到褶皱夹芯圆台壳，粘接好的褶皱夹芯圆台壳放置到第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3的外表面上，并在其上底面安装第一面板模具内支撑2-8，在其下底面安装第二面板模具内支撑2-9，最后将两个面板模具外支撑2-7安装在褶皱夹芯圆台壳的外表面上，两个面板模具外支撑2-7通过连接元件连接在一起，固定其位置；
步骤q、褶皱夹芯圆台壳的固化：
将组合好的面板模具放入到烘箱中，固化温度为100℃-200℃，固化时间为1-3小时；
步骤r、面板模具的拆卸：
首先拆卸两个面板模具外支撑2-7，之后拆卸第一面板模具内支撑2-8和第二面板模具内支撑2-9，从内部拆卸第一内面板模具2-1、第二内面板模具2-2和第三内面板模具2-3，即可得到褶皱夹芯圆台壳，至此，完成了褶皱夹芯圆台壳的制备。

Claims (10)

1.用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：所述组合模具包括芯子模具和面板模具；
芯子模具包括阳模主体、阴模主体、第一芯子模具内支撑(1-6)、第二芯子模具内支撑(1-7)和两个芯子模具外支撑(1-5)，阳模主体是由若干个阳模组合而成的空心圆台壳结构，阳模主体内壁面为圆台面，阳模主体外壁面设置多个四边形单元(1-4)，其中沿阳模主体的环向方向排列N个几何形状相同的四边形单元(1-4)，沿阳模主体母线方向排列M个呈一定比例放缩的四边形单元(1-4)，沿环向方向排列的N个四边形单元(1-4)中相邻两个四边形单元(1-4)之间设有一个阴模(1-3)，阴模主体包括N个阴模(1-3)，阴模主体外壁面为圆台面，阴模(1-3)内壁面设置多个四边形单元(1-4)，其中沿阴模(1-3)环向方向排列一个四边形单元(1-4)，沿阴模(1-3)母线方向排列M个呈一定比例放缩的四边形单元(1-4)，阴模(1-3)内壁面上的四边形单元(1-4)与阳模主体外壁面上与之对应的四边形单元(1-4)完全咬合，两个芯子模具外支撑(1-5)扣合组成内壁为圆台形的空心芯子模具外支撑主体，两个芯子模具外支撑(1-5)扣设在阳模主体与阴模(1-3)组合体的外部，第一芯子模具内支撑(1-6)设置在阳模主体的上底面，第二芯子模具内支撑(1-7)设置在阳模主体下底面；
面板模具包括内面板模具主体、中间面板模具主体、第一面板模具内支撑(2-8)、第二面板模具内支撑(2-9)和两个面板模具外支撑(2-7)，内面板模具主体是由若干个内面板模具组合而成的空心圆台壳结构，内面板模具内、外壁面均为圆台面，中间面板模具主体是由若干个中间面板模具组合而成的空心圆台壳结构，中间面板模具内、外壁面均为圆台面，中间面板模具主体扣设在内面板模具主体的外部，两个面板模具外支撑(2-7)扣合组成内壁为圆台形的空心面板模具外支撑主体，两个面板模具外支撑(2-7)扣设在中间面板模具主体的外部，第一面板模具内支撑(2-8)设置在内面板模具主体上底面，第二面板模具内支撑(2-9)设置在内面板模具主体下底面。
2.根据权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：面板模具外支撑主体上底面内径与预固化褶皱夹芯圆台壳上底面外径相等，面板模具外支撑主体下底面内径与预固化褶皱夹芯圆台壳下底面外径相等，面板模具外支撑主体与预固化褶皱夹芯圆台壳等高；内面板模具主体上底面外径与预固化褶皱夹芯圆台壳上底面内径相等，内面板模具主体下底面外径与预固化褶皱夹芯圆台壳下底面内径相等，内面板模具主体与预固化褶皱夹芯圆台壳等高。
3.根据权利要求1或2所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：面板模具的若干个内面板模具由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行；面板模具的若干个中间面板模具由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行；芯子模具的若干个阳模由一个圆台壳切割而成，垂直于圆台壳轴线的任何一个截面上的切割线相互平行。
4.根据权利要求3所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：第一芯子模具内支撑(1-6)设置在阳模主体上部并通过连接元件与若干个阳模连接，第二芯子模具内支撑(1-7)设置在阳模主体下部并通过连接元件与若干个阳模及两个芯子模具外支撑(1-5)连接；第一面板模具内支撑(2-8)设置在内面板模具主体上部并通过连接元件与若干个内面板模具连接，第二面板模具内支撑(2-9)设置在内面板模具主体下部并通过连接元件与若干个内面板模具及两个面板模具外支撑(2-7)连接。
5.根据权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：芯子模具的阳模主体包括两个第一阳模(1-1)和两个第二阳模(1-2)，交错分布的两个第一阳模(1-1)和两个第二阳模(1-2)组合成圆台型阳模主体，每个第一阳模(1-1)的四边形单元(1-4)沿环向分布为3个，轴向分布为5个；每个第二阳模(1-2)的四边形单元(1-4)沿环向分布为3个，轴向分布为5个；芯子模具包括十二个阴模(1-3)，每个阴模(1-3)的四边形单元(1-4)沿环向分布为1个，轴向分布为5个。
6.根据权利要求1或5所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：面板模具的内面板模具主体包括第一内面板模具(2-1)、第二内面板模具(2-2)和第三内面板模具(2-3)，第一内面板模具(2-1)对应圆心角为90°，第二内面板模具(2-2)和第三内面板模具(2-3)为镜面对称结构，第二内面板模具(2-2)和第三内面板模具(2-3)对应圆心角均为135°。
7.根据权利要求6所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：面板模具的中间面板模具主体包括第一中间面板模具(2-4)、第二中间面板模具(2-5)和第三中间面板模具(2-6)，第一中间面板模具(2-4)对应圆心角为90°，第二中间面板模具(2-5)和第三中间面板模具(2-6)为镜面对称结构，第二中间面板模具(2-5)和第三中间面板模具(2-6)对应圆心角均为135°。
8.根据权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：第一阳模(1-1)、第二阳模(1-2)和阴模(1-3)上的四边形单元(1-4)均为不规则四边形单元，每个四边形单元(1-4)包含四个四边形，四个四边形均不相同。
9.根据权利要求8所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：芯子模具外支撑主体的上底面内径与阴模主体的上底面外径相等，芯子模具外支撑主体的下底面内径与阴模主体的下底面外径相等，芯子模具外支撑主体与阴模主体等高。
10.根据权利要求9所述的用于制备纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的组合模具，其特征在于：中间面板模具主体的上底面内径等于内面板模具主体的上底面外径与内面板预浸料厚度之和，中间面板模具主体的下底面内径等于内面板模具主体的下底面外径与内面板预浸料厚度之和，中间面板模具主体与内面板模具主体等高；空心面板模具外支撑主体的上底面内径等于中间面板模具主体的上底面外径与内面板预浸料厚度之和，空心面板模具外支撑主体的下底面内径等于中间面板模具主体的下底面外径与内面板预浸料厚度之和，空心面板模具外支撑主体与中间面板模具主体等高。
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