CN111361060A - 一种空心螺旋管件的成型模具及成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空心螺旋管件的成型模具，属于管件成型技术领域，空心螺旋管件的成型模具包括第一刚性模具、第二刚性模具、柔性内模和端部封装，所述第一刚性模具适于与所述第二刚性模具相连接，且所述第一刚性模具和所述第二刚性模具连接后形成适于容纳所述柔性内模的空腔，且所述柔性内模、所述第一刚性模具和所述第二刚性模具分别与所述端部封装相连接。与现有技术比较，本发明空心螺旋管件的成型模具和成型方法能够制备出空心复合材料弹簧，且柔性模具和端部封装的使用，使得复合材料弹簧在成型过程中的成型压力可调控，且制得的空心螺旋管件成型效果好。

Description

一种空心螺旋管件的成型模具及成型方法
技术领域
本发明涉及管件成型技术领域，具体而言，涉及一种空心螺旋管件的成型模具及成型方法。
背景技术
复合材料由于其质量轻、强度高的特点，越来越多地应用于汽车、航空航天等领域，复合材料替代金属等传统材料已经是大势所趋。鉴于近年来节能减排和轻量化趋势的倡导，复合材料在汽车、航空航天等需要减重增效的领域大显身手，以提高相关终端产品的综合性能。而螺旋弹簧具有减震、缓冲的作用，被广泛应用于产品结构中，轻量化是工业发展始终的目标，而现有公开文件中实心复合材料弹簧及其制备方法不能满足对轻量化要求苛刻的航空航天领域的要求。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中复合材料弹簧质量重，不能满足对轻量化要求苛刻的航空航天领域的要求中的至少一个方面。
为解决上述问题，本发明提供一种空心螺旋管件的成型模具，包括第一刚性模具、第二刚性模具、柔性内模和端部封装，所述第一刚性模具适于与所述第二刚性模具相连接，且所述第一刚性模具和所述第二刚性模具连接后形成适于容纳所述柔性内模的空腔，且所述柔性内模、所述第一刚性模具和所述第二刚性模具分别与所述端部封装相连接。
可选地，所述端部封装包括第一封端和第二封端，所述第一封端和所述第二封端可拆卸连接，且所述第一封端与所述第一刚性模具和所述第二刚性模具相连接，所述第二封端与所述柔性内模相连接。
可选地，所述第一封端包括相互连接的第一连接部和第二连接部，且所述第一连接部环绕所述第一刚性模具的端部设置，所述第二连接部环绕所述第二刚性模具的端部设置。
可选地，所述第二封端包括连接基座，所述连接基座上靠近所述柔性内模的一侧设置第三连接部，所述第三连接部适于与所述柔性内模相连接，所述连接基座上远离所述柔性内模的一侧设置第四连接部，且所述第四连接部适于与外部气压机相连接。
可选地，所述第三连接部和所述第四连接部内部设置相互连通的通孔，所述通孔的一端与外部气压相连通，所述通孔的另一端与所述柔性内模相连通。
可选地，所述第三连接部为圆台结构，且所述圆台结构靠近所述柔性内模的端面的直径小于所述圆台结构远离所述柔性内模的端面的直径，使部分所述第三连接部插入到所述柔性内膜的内部。
可选地，所述第一刚性模具包括第一本体和第一限位部，所述第一限位部沿所述第一本体的边缘向远离所述第一本体的方向设置；所述第二刚性模具包括第二本体和第二限位部，所述第二限位部沿所述第二本体的边缘向远离所述第二本体的方向设置，且所述第一限位部与所述第二限位部相互连接。
可选地，所述第一本体和所述第二本体的形状为螺旋状。
本发明所述的空心螺旋管件的成型模具相对于现有技术的优势在于：
本发明的空心螺旋管件的成型模具通过刚性模具和柔性模具组合，能够制备出空心复合材料弹簧，且柔性模具和端部封装的使用，使得复合材料弹簧在成型过程中的成型压力可调控，且制得的空心螺旋管件成型效果好。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种空心螺旋管件的成型方法，采用如上所述的空心螺旋管件的成型模具，包括如下步骤：
步骤S1:在吹塑成型或3D打印成型的柔性内模上铺设复合材料层；
步骤S2:将铺设所述复合材料层的柔性内模放置到第一刚性模具上，将第二刚性模具与所述第一刚性模具固定连接；
步骤S3:将端部封装与所述柔性内模、所述第一刚性模具和所述第二刚性模具相连接，并将所述端部封装与气压机相连接；
步骤S4:将装配好的成型模具至于烘箱中，使复合材料固化；
步骤S5:关闭所述气压机，将所述第一刚性模具与所述第二刚性模具分离，并抽出所述柔性内模，完成空心螺旋管件的制备。
可选地，步骤S4中，所述复合材料固化的条件为：将温度加热至40℃至60℃，并保温30分钟至1小时后，打开所述气压机，使所述柔性内模中的压力为0.1Mpa至0.8Mpa，继续升温80℃至160℃，使所述复合材料固化2小时至10小时。
本发明所述的空心螺旋管件的成型方法相对于现有技术的优势在于：本发明所述的空心螺旋管件的成型方法能够制备出空心复合材料弹簧，且制得的空心螺旋管件成型效果好。
附图说明
图1为本发明实施例中空心螺旋管件的成型模具的结构示意图；
图2为本发明实施例中柔性内模的结构示意图；
图3为本发明实施例中第一刚性模具或第二刚性模具的结构示意图；
图4为本发明实施例中柔性内模与第一刚性外模装配后的结构示意图；
图5为本发明实施例中端部封装与第一刚性模具和第二刚性模具装配后的结构示意图；
图6为本发明实施例中端部封装的结构示意图；
图7为本发明实施例中端部封装在另一角度的结构示意图。
附图标记说明：
1-第一刚性模具、11-第一本体、12-第一限位部、2-第二刚性模具、3-柔性内模、4-端部封装、41-第一封端、411-第一连接部、412-第二连接部、42-第二封端、421-第三连接部、422-第四连接部、423-连接基座。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，附图中“X”的正向代表下方，“X”的反向代表上方，“Y”的正向代表左方，“Y”的反向代表右方，“Z”的正向代表前方，“Z”的反向代表后方，且术语“X”、“Y”、“Z”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1-5所示，本发明实施例提供了一种空心螺旋管件的成型模具，包括第一刚性模具1、第二刚性模具2、柔性内模3和端部封装4，第一刚性模具1适于与所述第二刚性模具2相连接，且第一刚性模具1和第二刚性模具2连接后形成适于容纳柔性内模3的空腔，且柔性内模3、第一刚性模具1和第二刚性模具2分别与端部封装4相连接。本实施例中，对于第一刚性模具1和第二刚性模具2的材质不做任何限制，只要保证第一刚性模具1和第二刚性模具2不随温度和压力的变化而变形即可，在一些优选的实施例中，第一刚性模具1或第二刚性模具2的材质可以为钢材或铝合金。本实施例中，对于柔性内模3的材质不做任何限制，在一些优选的实施例中，柔性内模3的材质为尼龙、硅胶或形状记忆树脂。
本发实施例中的空心螺旋管件的成型模具通过刚性模具和柔性模具组合，能够制备出空心复合材料弹簧，且柔性模具和端部封装4的使用，使得复合材料弹簧在成型过程中的成型压力可调控，且制得的空心螺旋管件成型效果好。
如图3所示，优选地，第一刚性模具1包括第一本体11和第一限位部12，第一限位部12沿第一本体11的边缘向远离第一本体11的方向设置，即第一限位部12沿第一本体11的相对设置的两个边缘分别向外延伸设置；第二刚性模具2包括第二本体和第二限位部，第二限位部沿第二本体的边缘向远离第二本体的方向设置，即第二限位部沿第二本体的相对设置的两个边缘分别向外延伸设置；且第一限位部12与第二限位部相互连接。本实施例中，第一本体11为螺旋状，第一限位部12为沿第一本体11的边缘向垂直于径向方向设置的第一凸缘，第二本体为螺旋状，第二限位部为沿第二本体的边缘向垂直于径向方向设置的第二凸缘，且第一凸缘上设置第一螺钉孔,第二凸缘上设置第二螺钉孔，第一螺钉孔在第一凸缘上的位置与第二螺钉孔在第二凸缘上位置一一对应，螺钉可穿过第一螺钉孔和第二螺钉孔将第一刚性模具1和第二刚性模具2相连接，连接牢固且连接方便。
如图6和图7所示，优选地，端部封装4包括第一封端41和第二封端42，第一封端41和第二封端42可拆卸连接，被实施例中对于第一封端41和第二封端42的连接方式不做具体限制，在一些优选的实施例中，第一封端41和第二封端42通过螺钉连接，且连接牢固、方便，且第一封端41与第一刚性模具1和第二刚性模具2相连接，第二封端42与柔性内模3相连接。
优选地，第一封端41包括相互连接的第一连接部411和第二连接部412，且第一连接部411环绕第一刚性模具1的端部设置，第二连接部412环绕第二刚性模具2的端部设置。在一些优选的实施例中，第一连接部411包括第一限位环，在本实施例中第一限位环为半圆弧形状，且沿第一限位环的两端分别向远离第一限位环的方向延伸设置第一固定部和第二固定部；第二连接部412包括第二限位环，在本实施例中第二限位环为半圆弧形状，且沿第二限位环的两端分别向远离第二限位环的方向延伸设置第三固定部和第四固定部，当第一限位环套在第一刚性磨具的外部，第二限位环套在第二刚性模具2的外部后，第一固定部与第三固定部通过螺钉相连接，第二固定部与第四固定部通过螺钉相连接，将第一刚性模具1和第二刚性模具2进行固定。
优选地，第二封端42包括连接基座423，连接基座423的一端与第一刚性模具1和第二刚性模具2相连接，连接基座423的另一端与第一刚性模具1和第二刚性模具2相连接。本实施例中，连接基座423与第一刚性模具1和第二刚性模具2的连接方式不做限制，在一些优选的实施例中，连接基座423与第一刚性模具1和第二刚性模具2螺钉相连接，连接方便且连接牢固。
优选地，连接基座423上靠近柔性内模3的一侧设置第三连接部421，第三连接部421适于与柔性内模3相连接，连接基座423上远离柔性内模3的一侧设置第四连接部422，且第四连接部422适于与外部气压机相连接。本实施例中对于第三连接部421和第四连接部422的形状不做任何限制，在一些优选的实施例中，第三连接部421为圆台结构，第四连接部422为圆柱结构，结构简单。且第三连接部421靠近柔性内模3的端面的直径小于第三连接部421远离柔性内模3的端面的直径，即第三连接部421包括连接大端和连接小端，连接大端的直径大于柔性内模3的直径，连接小端的直径小于柔性内模3的直径，使部分第三连接部421能够插入到柔性内膜的内部。
优选地，第三连接部421和第四连接部422内部设置相互连通的通孔，在一些具体实施例中，第三连接部421上设置第一通孔，第四连接部422上设置第二通孔，第二通孔与外部气压相连通，第一通孔与柔性内模3相连通，且第一通孔和第二通孔相连通。
本实施例的空心螺旋管件的成型模具相对于现有技术的优势在于：
本实施例的空心螺旋管件的成型模具通过刚性模具和柔性模具组合，能够制备出空心复合材料弹簧，且柔性模具和端部封装4的使用，使得复合材料弹簧在成型过程中的成型压力可调控，且制得的空心螺旋管件成型效果好。
本发明另一个实施例还提供了一种空心螺旋管件的成型方法，采用如上所述的空心螺旋管件的成型模具，包括如下步骤：
步骤S1:在吹塑成型或3D打印成型的柔性内模3上铺设复合材料层，本实施例中的复合材料为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和芳纶纤维复合材料，且纤维为连续纤维或短切纤维；
步骤S2:将铺设复合材料层的柔性内模3放置到第一刚性模具1上，将第二刚性模具2与第一刚性模具1固定连接，形成模具腔，具体地，将第二刚性模具2与第一刚性模具1相扣合，并通过螺钉固定连接；
步骤S3:将两个端部封装4分别连接在模具腔的两端，并将端部封装4与柔性内模3、第一刚性模具1和第二刚性模具2相连接，并将端部封装4与气压机相连接，具体地，将第一连接部411扣合在第一刚性模具1的外部，将第二连接部412扣合在第二刚性模具2的外部，并将第三连接部421与柔性内模3对接，并通过第三连接部421挤压柔性内模3向刚性模具贴紧，以此保证端部封装4与柔性内模3连接的气密性，同时将连接基座423分别与第一刚性模具1和第二刚性模具2通过螺钉相连接，将其中一个端部封装4上的第四连接部422与外部气压机相连接，另一个端部封装4上的第四连接部422封死或与阀门相连接；
步骤S4:将装配好的成型模具至于烘箱中，使复合材料固化，复合材料固化的条件为：将温度加热至40℃至60℃，并保温30分钟至1小时后，打开气压机，使柔性内模3中的压力为0.1Mpa至0.8Mpa，继续升温80℃至160℃，使复合材料固化2小时至10小时；
步骤S5:固化完成后，关闭气压机，将第一刚性模具1与第二刚性模具2分离，并抽出柔性内模3，完成空心螺旋管件的制备。
本实施例中的一种空心螺旋管件的成型方法通过使用刚性模具和柔性模具组合，能够制备出空心复合材料弹簧，且柔性模具和端部封装4的使用，使得复合材料弹簧在成型过程中的成型压力可调控，且制得的空心螺旋管件成型效果好。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空心螺旋管件的成型模具，其特征在于，包括第一刚性模具(1)、第二刚性模具(2)、柔性内模(3)和端部封装(4)，所述第一刚性模具(1)适于与所述第二刚性模具(2)相连接，且所述第一刚性模具(1)和所述第二刚性模具(2)连接后形成适于容纳所述柔性内模(3)的空腔，且所述柔性内模(3)、所述第一刚性模具(1)和所述第二刚性模具(2)分别与所述端部封装(4)相连接。
2.根据权利要求1所述的空心螺旋管件的成型模具，其特征在于，所述端部封装(4)包括第一封端(41)和第二封端(42)，所述第一封端(41)和所述第二封端(42)可拆卸连接，且所述第一封端(41)与所述第一刚性模具(1)和所述第二刚性模具(2)相连接，所述第二封端(42)与所述柔性内模(3)相连接。
3.根据权利要求2所述的空心螺旋管件的成型模具，其特征在于，所述第一封端(41)包括相互连接的第一连接部(411)和第二连接部(412)，且所述第一连接部(411)环绕所述第一刚性模具(1)的端部设置，所述第二连接部(412)环绕所述第二刚性模具(2)的端部设置。
4.根据权利要求2所述的空心螺旋管件的成型模具，其特征在于，所述第二封端(42)包括连接基座(423)，所述连接基座(423)上靠近所述柔性内模(3)的一侧设置第三连接部(421)，所述第三连接部(421)适于与所述柔性内模(3)相连接，所述连接基座(423)上远离所述柔性内模(3)的一侧设置第四连接部(422)，且所述第四连接部(422)适于与外部气压机相连接。
5.根据权利要求4所述的空心螺旋管件的成型模具，其特征在于,所述第三连接部(421)和所述第四连接部(422)内部设置相互连通的通孔，所述通孔的一端与外部气压相连通，所述通孔的另一端与所述柔性内模(3)相连通。
6.根据权利要求5所述的空心螺旋管件的成型模具，其特征在于，所述第三连接部(421)为圆台结构，且所述圆台结构靠近所述柔性内模(3)的端面的直径小于所述圆台结构远离所述柔性内模(3)的端面的直径，使部分所述第三连接部(421)插入到所述柔性内膜的内部。
7.根据权利要求1所述的空心螺旋管件的成型模具，其特征在于，所述第一刚性模具(1)包括第一本体(11)和第一限位部(12)，所述第一限位部(12)沿所述第一本体(11)的边缘向远离所述第一本体(11)的方向设置；所述第二刚性模具(2)包括第二本体和第二限位部，所述第二限位部沿所述第二本体的边缘向远离所述第二本体的方向设置，且所述第一限位部(12)与所述第二限位部相互连接。
8.根据权利要求7所述的空心螺旋管件的成型模具，其特征在于，所述第一本体(11)和所述第二本体的形状为螺旋状。
9.一种空心螺旋管件的成型方法，采用如权利要求1-8所述的空心螺旋管件的成型模具，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1:在吹塑成型或3D打印成型的柔性内模(3)上铺设复合材料层；
步骤S2:将铺设所述复合材料层的柔性内模(3)放置到第一刚性模具(1)上，将第二刚性模具(2)与所述第一刚性模具(1)固定连接；
步骤S3:将端部封装(4)与所述柔性内模(3)、所述第一刚性模具(1)和所述第二刚性模具(2)相连接，并将所述端部封装(4)与气压机相连接；
步骤S4:将装配好的成型模具至于烘箱中，使复合材料固化；
步骤S5:关闭所述气压机，将所述第一刚性模具(1)与所述第二刚性模具(2)分离，并抽出所述柔性内模(3)，完成空心螺旋管件的制备。
10.根据权利要求9所述的空心螺旋管件的成型方法，其特征在于,步骤S4中，所述复合材料固化的条件为：将温度加热至40℃至60℃，并保温30分钟至1小时后，打开所述气压机，使所述柔性内模(3)中的压力为0.1Mpa至0.8Mpa，继续升温80℃至160℃，使所述复合材料固化2小时至10小时。
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