CN112339298B - 一种大尺寸筒体成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大尺寸筒体成型方法，包括：步骤1，制备内壁成型阴模；步骤2，基于内壁成型阴模采用真空灌注工艺，对内壁进行整体成型；步骤3，在保留内壁成型阴模基础上，在内壁内表面上组装内部骨架；步骤4，制备分瓣外壁成型阴模，分瓣外壁成型阴模具有分瓣外壁成型面；步骤5，基于分瓣外壁成型阴模采用真空灌注工艺，对外壁进行分瓣成型，获取对应数量的分瓣外壁；步骤6，将分瓣外壁依次安装在内部骨架上并与内壁的两端相接，脱除内壁成型阴模，得到筒体的主体结构。其通过设计与制备内壁成型阴模，使得筒体的内壁能够一次性整体成型，不仅大大减少了工艺复杂度，还大大提高了内壁成型精度，并有效的提升了内壁的承载能力。

Description

一种大尺寸筒体成型方法

技术领域

本发明涉及筒体成型技术领域，具体是一种大尺寸筒体成型方法。

背景技术

在较多机械设备中，都会用到筒体结构的部件，例如气垫船上的空气导流管、风力设备上的风筒等。对于金属材料的筒体，可以采用压铸焊接成型的方式；对于硬度较高的高分子材料的筒体，可以采用热塑成型的方法。但是对于复合材料的筒体，特别是大尺寸筒体，如气垫船上的空气导流管，成型基本都采用真空灌注的方法。气垫船上的空气导流管通常包括内壁、外壁以及中间的加强结构，现有技术中对于复合材料的空气导流管，其成型方法为对内壁、外壁分别进行分瓣真空灌注，最终将分瓣内壁、分瓣外壁以及加强结构进行组装连接，采用该方法不仅使得制备工艺更加复杂，同时由于内壁为筒体的主要受力面，当采用分瓣组装的形式制备内壁时，内壁结构可能的变形会导致内壁圆周的精度降低影响使用，还会造成筒体内壁承载性能较差的问题，但若是采用现有技术中的双面模具对内壁进行整体成型时型腔内的压力为多个大气压，此时又会由于成型面较大，导致双面模具承受的载荷较大，变形严重。

发明内容

针对上述现有技术中存在的一项或多项不足，本发明提供一种大尺寸筒体成型方法，其通过制备内壁成型阴模，使得内壁能够一次性整体成型，不仅大大减少了工艺复杂度，还有效的提升了内壁型面精度和承载能力。

为实现上述目的，本发明提供一种大尺寸筒体成型方法，所述筒体包括内壁、外壁以及位于内壁与外壁之间的内部骨架，所述筒体的筒径为7-10m、长度为3-5m；所述大尺寸筒体成型方法具体包括如下步骤：

步骤1，制备内壁成型阴模，所述内壁成型阴模上具有筒状结构的内壁成型面，所述内壁成型面的两端具有向对向延伸的过渡成型面；

步骤2，基于内壁成型阴模采用真空灌注工艺，对内壁进行整体成型；

步骤3，在保留内壁成型阴模的基础上，在内壁内表面上组装内部骨架；

步骤4，制备分瓣外壁成型阴模，所述分瓣外壁成型阴模具有分瓣外壁成型面；

步骤5，基于分瓣外壁成型阴模采用真空灌注工艺，对外壁进行分瓣成型，获取对应数量的分瓣外壁；

步骤6，将分瓣外壁依次安装在内部骨架上并与内壁的两端相接，脱除内壁成型阴模，得到筒体的主体结构。

在其中一个实施例中，步骤1中，所述内壁成型阴模包括前缘段阴模与后缘段阴模，所述前缘段阴模上具有包括第一内壁成型面与过渡成型面的前缘成型面，所述后缘段阴模上具有包括第二内壁成型面与过渡成型面的后缘成型面，所述前缘段阴模与后缘段阴模可拆卸的固定相连，且所述第一内壁成型面与第二内壁成型面共同组成内壁成型面。

在其中一个实施例中，步骤1中，所述制备内壁成型阴模，具体包括：

步骤1.1，制备前缘段分瓣阳模与后缘段分瓣阳模，并在基础平台上组装、密封并校正前缘段分瓣阳模与后缘段分瓣阳模，得到前缘段阳模与后缘段阳模；

步骤1.2，在前缘段阳模与后缘段阳模上分别翻制前缘段阴模与后缘段阴模；

步骤1.3，采用机械连接方式连接前缘段阴模与后缘段阴模，并在前缘段阴模与后缘段阴模的组合法兰面内采用o型圈密封。

在其中一个实施例中，步骤2中，所述基于内壁成型阴模采用真空灌注工艺，对内壁进行整体成型，具体为：

在内壁成型面与过渡成型面共同组成的工作面上依次铺设外蒙皮材料、芯材与内蒙皮材料后，采用真空灌注工艺成型出内壁。

在其中一个实施例中，步骤3中，所述内部骨架包括若干翼型肋与弧型梁；所述在内壁内表面上组装内部骨架，具体包括：

步骤3.1，将翼型肋沿筒体的周向等间隔的安装固定在内壁内表面上；

步骤3.2，在相邻的两个翼型肋之间沿筒体的轴向间隔布置若干弧型梁，所有的弧型梁在翼型肋上构成多层的圈型梁。

在其中一个实施例中，步骤3.1中，在所述翼型肋与内壁的接口处糊制有复合材料层，以加强连接。

在其中一个实施例中，步骤6中，在分瓣外壁安装过程具体为：在翼型肋及圈型梁外壁均匀涂抹结构胶后，粘接成型后的分瓣外壁，使分瓣外壁与筒体内部的翼型肋、圈型梁粘接紧密。

在其中一个实施例中，在分瓣外壁与翼型肋、圈型梁的接口处糊制复合材料层，以加强连接。

本发明提供的一种大尺寸筒体成型方法，其通过设计与制备内壁成型阴模，使得筒体的内壁能够一次性整体成型，不仅大大减少了工艺复杂度，还有效的提升了内壁的型面精度和承载能力；同时在留内壁成型阴模的基础上组装内部骨架与外壁，有效的保证了筒体组装的质量与效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中大尺寸筒体成型方法的流程示意图；

图2为本发明实施例前缘段阳模的结构示意图；

图3为本发明实施例前缘段阴模的结构示意图；

图4为本发明实施例后缘段阴模的结构示意图；

图5为本发明实施例内部骨架的安装结构示意图；

图6为本发明实施例分瓣外壁的安装结构示意图。

附图标号：基础平台1、前缘段分瓣阳模2、前缘段阳模3、前缘段阴模4、后缘段阴模5、翼型肋6、圈型梁7、分瓣外壁8。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本实施例所公开的一种大尺寸筒体成型方法，该筒体包括内壁、外壁以及位于内壁与外壁之间的内部骨架，其中，内壁与外壁的两端通过两个环形的过渡壁相连，过渡壁的剖面型线可为弧线或直线，且过渡壁与内壁同时成型，以便于后续过程中外壁的组装。具体地，本实施例中的大尺寸筒体为气垫船上的空气导流管，该筒体的筒径为7-10m、长度为3-5m，即内壁与外壁的直径为7-10m、长度为3-5m。参考图1，本实施例中的大尺寸筒体成型方法具体包括如下步骤：

步骤1，制备内壁成型阴模，内壁成型阴模上具有筒状结构的内壁成型面，内壁成型面的两端具有向对向延伸的过渡成型面。

其中，内壁成型阴模包括前缘段阴模与后缘段阴模，前缘段阴模上具有包括第一内壁成型面与过渡成型面的前缘成型面，后缘段阴模上具有包括第二内壁成型面与过渡成型面的后缘成型面，前缘段阴模与后缘段阴模可拆卸的固定相连，且第一内壁成型面与第二内壁成型面共同组成内壁成型面。且前缘段阴模上与前缘成型面相对的面上，以及后缘段阴模上与后缘成型面相对的面上均具有钢材桁架，以用于增强前缘段阴模与后缘段阴模的承载能力。本实施例中，前缘段阴模与后缘段阴模通过螺栓与第一法兰连接，其中第一法兰并未图示，且第一法兰位于前缘段阴模、后缘段阴模上筒体结构的内侧。且前缘段阴模与后缘段阴模之间第一法兰的组合法兰面内采用o型圈密封。本实施例中，采用单面模具作为内壁成型阴模，使得内壁成型过程中内壁的内表面与外表面的压力均为一个大气压，进而使得内壁成型阴模所承受的载荷较小，避免了模具变形严重的问题。

上述步骤1中，制备内壁成型阴模具体包括：

步骤1.1，为了便于加工制造，首先根据尺寸设计，将前缘段阳模设计成五等分的结构，随后制备五个前缘段分瓣阳模，并在基础平台1上组装、密封并校正五个前缘段分瓣阳模2，得到前缘段阳模3，即图2所示；并采用与前缘段阳模相同的制备方法制备后缘段阳模。前缘段分瓣阳模上具有第一内壁成型面、过渡成型面、前缘段法兰成型面，后缘段分瓣阳模上具有第二内壁成型面、过渡成型面、后缘段法兰成型面。其中，前缘段内向法兰成型阴模面、后缘段内向法兰成型阴模面用于成型上述的第一法兰。

步骤1.2，在前缘段阳模与后缘段阳模上分别翻制前缘段阴模4与后缘段阴模5，即图3与图4所示；

步骤1.3，采用机械连接方式连接前缘段阴模与后缘段阴模，并在前缘段阴模与后缘段阴模第一法兰的组合法兰面内采用o型圈密封。

步骤2，基于内壁成型阴模采用真空灌注工艺，对内壁进行整体成型。该成型过程具体为：在内壁成型面与过渡成型面所共同组成的工作面上依次铺设外蒙皮材料、芯材与内蒙皮材料后，采用真空灌注工艺成型出内壁与过渡壁。需要注意的是，为了便于安装导流支臂，有时需要在内壁外表面上设置能够嵌入导流支臂等部件的凹槽，基于此，可以在内壁成型阴模的内壁成型面上布置与凹槽形状匹配的凸块，凸块可以热塑成型，也可以直接切割成型，将成型后的凸块基于筒体的结构设计安装在内壁成型面上的对应位置。

步骤3，在保留内壁成型阴模的基础上，在内壁内表面上组装内部骨架。其中，内部骨架包括若干翼型肋6与弧型梁；其中，在内壁内表面上组装内部骨架，具体包括：

步骤3.1，将翼型肋6沿筒体的周向等间隔的胶结固定在内壁内表面上；优选地，在翼型肋6与内壁的接口处糊制有复合材料层，以加强连接；

步骤3.2，在相邻的两个翼型肋6之间沿筒体的轴向间隔胶结布置若干弧型梁，所有的弧型梁在翼型肋上构成多层的圈型梁7，即图5所示。

本实施例中，在干翼型肋与弧型梁组装完成后，还需检查翼型肋与圈型梁外形，打磨多余部分，修补不足之处，使翼型肋及圈型梁外形符合设计要求。

步骤4，在外壁的成型过程中，首先制备分瓣外壁成型阳模，随后在分瓣外壁成型阳模上翻制分瓣外壁成型阴模，分瓣外壁成型阴模具有分瓣外壁成型面。其中，采用与前缘段阳模相同的原理设计，将本为筒状结构的外壁等分为若干的分瓣外壁，因此只需制备一个分瓣外壁成型阳模与一个分瓣外壁成型阴模即可；

步骤5，基于分瓣外壁成型阴模采用真空灌注工艺，对外壁进行分瓣成型，获取对应数量的分瓣外壁，其过程为：在分瓣外壁成型面上依次铺设外蒙皮材料、芯材与内蒙皮材料后，采用真空灌注工艺成型出分瓣外壁；

步骤6，将分瓣外壁依次安装在内部骨架上并与内壁的两端相接，脱除内壁成型阴模，得到筒体的主体结构。其中，分瓣外壁安装过程具体为：按设计要求，在修整好的翼型肋及圈型梁外壁均匀涂抹结构胶后，粘接成型好的分瓣外壁8，使分瓣外壁8与筒体内部的翼型肋6、圈型梁粘接紧密，即图6所示。在接口处还可糊制适当厚度的复合材料层，以加强连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种大尺寸筒体成型方法，其特征在于，所述筒体包括内壁、外壁以及位于内壁与外壁之间的内部骨架，所述内壁与外壁的两端通过过渡壁相连，所述筒体的筒径为7-10m、长度为3-5m；所述大尺寸筒体成型方法具体包括如下步骤：

步骤1，制备内壁成型阴模，所述内壁成型阴模上具有筒体结构的内壁成型面，所述内壁成型面的两端具有向对向延伸且用于成型过渡壁的过渡成型面；

步骤2，基于内壁成型阴模采用真空灌注工艺，对内壁进行整体成型；

步骤3，在保留内壁成型阴模的基础上，在内壁内表面上组装内部骨架；

步骤4，制备分瓣外壁成型阴模，所述分瓣外壁成型阴模具有分瓣外壁成型面；

步骤5，基于分瓣外壁成型阴模采用真空灌注工艺，对外壁进行分瓣成型，获取对应数量的分瓣外壁；

步骤6，将分瓣外壁依次安装在内部骨架上并与内壁的两端相接，脱除内壁成型阴模，得到筒体的主体结构；

所述内壁成型阴模包括前缘段阴模与后缘段阴模，所述前缘段阴模上具有包括第一内壁成型面与过渡成型面的前缘成型面，所述后缘段阴模上具有包括第二内壁成型面与过渡成型面的后缘成型面，所述前缘段阴模与后缘段阴模可拆卸的固定相连，且所述第一内壁成型面与第二内壁成型面共同组成内壁成型面。

2.根据权利要求1所述大尺寸筒体成型方法，其特征在于，步骤1中，所述制备内壁成型阴模，具体包括：

步骤1.1，制备前缘段分瓣阳模与后缘段分瓣阳模，并在基础平台上组装、密封并校正前缘段分瓣阳模与后缘段分瓣阳模，得到前缘段阳模与后缘段阳模；

步骤1.2，在前缘段阳模与后缘段阳模上分别翻制前缘段阴模与后缘段阴模；

步骤1.3，采用机械连接方式连接前缘段阴模与后缘段阴模，并在前缘段阴模与后缘段阴模的组合法兰面内采用o型圈密封。

3.根据权利要求1或2所述大尺寸筒体成型方法，其特征在于，步骤2中，所述基于内壁成型阴模采用真空灌注工艺，对内壁进行整体成型，具体为：

在内壁成型面与过渡成型面共同组成的工作面上依次铺设外蒙皮材料、芯材与内蒙皮材料后，采用真空灌注工艺成型出内壁与过渡壁。

4.根据权利要求1或2所述大尺寸筒体成型方法，其特征在于，步骤3中，所述内部骨架包括若干翼型肋与弧型梁；所述在内壁内表面上组装内部骨架，具体包括：

步骤3.1，将翼型肋沿筒体的周向等间隔的安装固定在内壁内表面上；

步骤3.2，在相邻的两个翼型肋之间沿筒体的轴向间隔布置若干弧型梁，所有的弧型梁在翼型肋上构成多层的圈型梁。

5.根据权利要求4所述大尺寸筒体成型方法，其特征在于，步骤3.1中，在所述翼型肋与内壁的接口处糊制有复合材料层，以加强连接。

6.根据权利要求4所述大尺寸筒体成型方法，其特征在于，步骤6中，分瓣外壁安装过程具体为：在翼型肋及圈型梁外壁均匀涂抹结构胶后，粘接成型后的分瓣外壁，使分瓣外壁与筒体内部的翼型肋、圈型梁粘接紧密。

7.据权利要求6所述大尺寸筒体成型方法，其特征在于，在分瓣外壁与翼型肋、圈型梁的接口处糊制复合材料层，以加强连接。

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