CN112743720B - 一种小口径水溶性芯模脱模工具 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工技术领域，针对封闭腔整体成型的碳纤维复合材料成型工艺中水溶性芯模脱模工序设计的一款脱模工具，包括：差速机构、脱模钻头机构、注水机构和传送机构，差速机构同时驱动脱模钻头机构和传送机构自转，实现开孔、扩张、刮砂，清砂等功能，注水机构向水溶性芯模内注水，实现融砂的功能，避免了脱模工艺孔直径过大影响碳纤维件局部强度，脱模工艺孔直径过小使封闭腔内部的水溶性芯模清理困难，效率低下的现象，提高了基于小口径脱模工艺孔的水溶性芯模脱模效率，同时实现集开孔、注水融砂、刮砂、清砂一体的多功能脱模操作，且可以通过小口径工艺孔实现大面积脱模操作。

Description

一种小口径水溶性芯模脱模工具

技术领域

本发明属于机械加工领域，特别涉及一种针对封闭腔整体成型的碳纤维复合材料成型工艺中水溶性芯模的脱模工具。

背景技术

整体成型的碳纤维复合材料产品，成型后需对封闭腔内部的水溶性芯模进行清除。清除水溶性芯模时需要在碳纤维本体上适当位置开设脱模工艺孔，通过工艺孔向水溶性芯模浸水，水溶性芯模接触水后将由坚硬致密变松软，以便通过人工机械外力将芯模分解后掏出。脱模工艺孔直径过大将影响碳纤维件局部强度，脱模工艺孔直径过小使封闭腔内部的水溶性芯模清理困难，效率低下。

发明内容

本发明为了提高基于小口径脱模工艺孔的水溶性芯模脱模效率，本发明设计一种小口径多功能水溶性芯模脱模工具，实现集开孔、注水融砂、刮砂、清砂一体的多功能脱模操作，且可以通过小口径工艺孔实现大面积脱模操作。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种小口径水溶性芯模脱模工具，包括：差速机构、用于开孔和刮砂的脱模钻头机构、用于注水融砂的注水机构和用于清砂的传送机构；

脱模钻头机构和传送机构分别与差速机构连接，差速机构同时驱动脱模钻头机构和传送机构转动；

脱模钻头机构包括圆筒型的螺纹筒，注水机构固定在螺纹筒的筒壁上，传送机构置于螺纹筒内并与螺纹筒同轴设置。

优选地，差速机构包括：动力输入轴、固定在动力输入轴上的第一驱动锥齿轮和第二驱动锥齿轮、与第一驱动锥齿轮啮合的第一从动锥齿轮和与第一从动锥齿轮同轴固定连接的空心输出轴，第一驱动锥齿轮的直径大于第二驱动锥齿轮的直径，第二驱动锥齿轮与传送机构连接，空心输出轴与脱模钻头机构过盈配合。

优选地，脱模钻头机构还包括：轴向进给刀具体、与轴向进给刀具体配合用于周向扩展、刮砂的刀具带、与刀具带上端抵接为其提供扩张力的悬挂式螺母。

优选地，轴向进给刀具体包括：螺纹筒、设置在螺纹筒两端与空心输出轴过盈配合的轴套和用于开口的中空刀头；螺纹筒的内部中空，外表面两端为光面、中间设有外螺纹面；轴套的侧壁开设有排砂口；中空刀头的直径大于螺纹筒直径。

优选地，传送机构包括：螺旋传送带和设置在螺旋传送带一端的第二从动锥齿轮，第二从动锥齿轮与第二驱动锥齿轮啮合，螺旋传送带的外径与螺纹筒的内径相适配。

优选地，刀具带包括：内径略大于螺纹筒外径的圆环、对称分布的弧形钻头带，钻头带的一端与圆环固定连接，另一端与中空刀头固定连接，使得圆环沿螺纹筒上下移动时，钻头带相应的扩张与收缩。

优选地，悬挂式螺母设有内螺纹，在轴向进给刀具体工作时，悬挂式螺母沿螺纹柱旋转下行，推动圆环向下运动，压缩钻头带使其周向扩张。

优选地，悬挂式螺母上固定安装有可伸缩的悬挂杆，悬挂杆的延伸方向与螺纹筒的轴向平行，悬挂杆的另一端插入差速器壳体的底部连接。

优选地，注水机构包括：上水管道和至少两个多点离散式注水器，上水管道分别与至少两个多点离散式注水器连通。

优选地，多点离散式注水器的数量为两根，平行设置；上水管道顶端相连通，底端分别与两根多点离散式注水器连通。

本发明能够取得以下技术效果：

1、本发明在动力的传动上采取了同侧联动差速机构，该机构可同侧传动不同的转速，分别满足清砂与传送砂芯转速上的不同需求。

2、本发明在功能上具有较大优势，集碳纤维结构件表面开孔、注水融砂、刮砂、螺旋清砂多种功能与一体，压缩了脱模工序的操作时间。

3、本发明可在保障脱模效率的前提下有效减小碳纤维上的脱模工艺孔口径，从而降低因脱模对碳纤维本体造成的损伤。

4、本发明在动力输入方式上简单易操作，可控性强。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种小口径水溶性芯模脱模工具的整体外观示意图；

图2是图1的爆炸图；

图3是本发明一个实施例的差速机构的爆炸图；

图4是本发明一个实施例的脱模钻头机构的示意图；

图5是本发明一个实施例的注水机构的示意图；

图6是本发明一个实施例的传送机构与差速机构的装配示意图。

附图标记：

差速机构1、动力输入轴11、传动轴承12、第一驱动锥齿轮13、第二驱动锥齿轮14、支撑轴承15、差速器壳体16、第一从动锥齿轮17、空心轴固定轴承18、空心输出轴19、

脱模钻头机构2、刀具带21、圆环211、钻头带212、轴向进给刀具体22、轴套221、螺纹筒222、中空刀头223、排砂口224、悬挂式螺母23、悬挂杆24、

注水机构3、上水管道31、多点离散式注水器32、

传送机构4、螺旋传送带41、芯轴轴承42、第二从动锥齿轮43。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明的目的是提供一种小口径多功能水溶性芯模脱模工具以解决目前人工清理封闭腔碳纤维结构件水溶性芯模工作时间长、效率低的问题。下面将对本发明提供的一种小口径多功能水溶性芯模脱模工具，通过具体实施例来进行详细说明。

图1为本发明的整体外观示意图，结合图2的爆炸图对每部分的功能及整体工作方式进行说明。

差速机构1与脱模钻头机构2和传送机构4连接，传送机构4置于脱模钻头机构2的圆筒型的螺纹筒222内，且与螺纹筒222同轴设置；注水机构3固定在螺纹筒222筒壁内，且设有注水口；使得差速机构1在运转时，可以同时驱动脱模钻头机构2、传送机构4自转，实现开孔、扩张、注水融砂、刮砂和清砂等一系列脱模操作。

如图3差速机构1的爆炸图所示，动力输入轴11通过具有一定间隔的传动轴承12和支撑轴承15固定在差速器壳体16内；动力输入轴11上还固定有第一驱动锥齿轮13和第二驱动锥齿轮14，第一驱动锥齿轮13与第一从动锥齿轮17啮合，第一从动齿锥轮17又与空心输出轴19固定连接，空心输出轴19一端通过固定在差速器壳体16内部的空心轴固定轴承18与差速器壳体16连接，同时，空心输出轴19另一端与脱模钻头机构2过盈配合，使得第一从动锥齿轮17受力转动时能够带动脱模钻头机构2自转。

在本发明的一个优选实施例中，由于第一驱动锥齿轮13的半径大于第二驱动锥齿轮14的半径，使得脱模钻头机构2和传送机构4可以以不同转速同时自转，即实现了刮砂速度与清砂速度不同的目的。

如图4所示，轴向进给刀具体22的一端为与空心输出轴19过盈配合的轴套221，一端为用于对芯模进行开口操作的中空刀头223，中间为内部中空、外表面两端为光面、中间设有外螺纹面的螺纹筒222。

刀具带21的圆环211内径略大于螺纹筒222的外径，圆环211的两侧对称固定有钻头带212，钻头带212的另一端与中空刀头223固定连接，使得圆环211沿螺纹筒222向下移动时，钻头带212受挤压而扩展且轴向进给刀具体22自转时能够带动钻头带212一同旋转。

设有内螺纹的悬挂式螺母23一面与圆环211抵接，另一面固定有一对可伸缩的悬挂杆24，悬挂杆24的另一端与差速器壳体16底端可拆卸连接，使得螺纹筒222自转时，悬挂式螺母23可沿螺纹筒222的螺纹面旋转下行，且不产生相对滑动，同时推动圆环211向下运动，压缩钻头带212使其周向扩张，从而加大中部旋转直径实现扩展刮砂范围的功能。

在本发明的另一个实施例中，脱模钻头机构2由两种以上材料构成，其中用于周向扩展的钻头带212采用受挤压力后可以产生大弹性变形的形状记忆合金等超弹性材料制作，钻头带212上的刀刃与前端刀头的刀刃采用硬质耐磨材料制作；

在本发明的一个优选实施例中，螺纹筒222侧壁开设有与注水机构3形状适配的通槽，用以将注水机构3固定在轴向进给刀具体22腔内。参见图5，注水机构3由两个顶端连通，平行设置的上水管道31及两个多点离散式注水器32组成，上水管道31上端设有注水口，底端与多点离散式注水器32连通，可以使水溶性芯模均匀充分浸水，起到融砂的作用。

如图6为传送机构4与差速机构1的装配示意图，结合图4所示，螺旋传送带41通过固定在轴套221内的芯轴轴承42与螺纹筒222固定；螺旋传送带41的一端连接第二从动锥齿轮43，又第二从动锥齿轮43与差速机构1中的第二驱动锥齿轮14啮合，使得螺旋传送带41在差速机构1的驱动下可以自转，同时螺旋传送带41的另一端与中空刀头223配合进行传砂，将刮下来的砂向上传送至排砂口244，完成清砂。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，包括：差速机构（1）、用于开孔和刮砂的脱模钻头机构（2）、用于注水融砂的注水机构（3）和用于清砂的传送机构（4）；

所述脱模钻头机构（2）和所述传送机构（4）分别与所述差速机构（1）连接，所述差速机构（1）同时驱动所述脱模钻头机构（2）和所述传送机构（4）转动；

所述脱模钻头机构（2）包括圆筒型的螺纹筒（222），所述注水机构（3）固定在所述螺纹筒（222）的筒壁上，所述传送机构（4）置于所述螺纹筒（222）内并与所述螺纹筒（222）同轴设置；

所述差速机构（1）包括：差速器壳体（16）、动力输入轴（11）、固定在所述动力输入轴（11）上的第一驱动锥齿轮（13）和第二驱动锥齿轮（14）、与所述第一驱动锥齿轮（13）啮合的第一从动锥齿轮（17）和与所述第一从动锥齿轮（17）同轴固定连接的空心输出轴（19），所述第一驱动锥齿轮（13）的直径大于所述第二驱动锥齿轮（14）的直径，所述第二驱动锥齿轮（14）与所述传送机构（4）连接，所述空心输出轴（19）与所述脱模钻头机构（2）过盈配合。

2.根据权利要求1所述的小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，所述脱模钻头机构（2）还包括：轴向进给刀具体（22）、与所述轴向进给刀具体（22）配合用于周向扩展、刮砂的刀具带（21）、与所述刀具带（21）上端抵接为其提供扩张力的悬挂式螺母（23）。

3.根据权利要求2所述的小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，所述轴向进给刀具体（22）包括：螺纹筒（222）、设置在所述螺纹筒（222）两端与所述空心输出轴（19）过盈配合的轴套（221）和用于开口的中空刀头（223）；所述螺纹筒（222）的内部中空，外表面两端为光面、中间设有外螺纹面；所述轴套（221）的侧壁开设有排砂口（224）；所述中空刀头（223）的直径大于所述螺纹筒（222）直径。

4.根据权利要求1所述的小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，所述传送机构（4）包括：螺旋传送带（41）和设置在所述螺旋传送带（41）一端的第二从动锥齿轮（43），所述第二从动锥齿轮（43）与所述第二驱动锥齿轮（14）啮合，所述螺旋传送带（41）的外径与所述螺纹筒（222）的内径相适配。

5.根据权利要求3所述的小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，所述刀具带（21）包括：内径略大于所述螺纹筒（222）外径的圆环（211）、对称分布的弧形钻头带（212），所述钻头带（212）的一端与所述圆环（211）固定连接，另一端与所述中空刀头（223）固定连接，使得所述圆环（211）沿所述螺纹筒（222）上下移动时，所述钻头带（212）相应的扩张与收缩。

6.根据权利要求5所述的小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，所述悬挂式螺母（23）设有内螺纹，在所述轴向进给刀具体（22）工作时，所述悬挂式螺母（23）沿所述螺纹筒（222）旋转下行，推动所述圆环（211）向下运动，压缩所述钻头带（212）使其周向扩张。

7.根据权利要求6所述的小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，所述悬挂式螺母（23）上固定安装有可伸缩的悬挂杆（24），所述悬挂杆（24）的延伸方向与所述螺纹筒（222）的轴向平行，所述悬挂杆（24）的另一端插入所述差速器壳体（16）的底部连接。

8.根据权利要求1所述的小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，所述注水机构（3）包括：上水管道（31）和至少两个多点离散式注水器（32），所述上水管道（31）分别与所述至少两个多点离散式注水器（32）连通。

9.根据权利要求8所述的小口径水溶性芯模脱模工具，其特征在于，所述多点离散式注水器（32）的数量为两根，平行设置；所述上水管道（31）顶端相连通，底端分别与两根所述多点离散式注水器（32）连通。

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