CN113172808A - 鼓形轴管的成形模具及其脱模方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力传动系统技术领域，尤其涉及一种鼓形轴管的成形模具，包括本体，本体为中心沿轴向贯通形成通孔的回转体，本体沿纵向分割形成有多个分体，多个分体沿周向拼接构成回转体，各个分体的纵向最大实体尺寸均小于通孔的最小直径，其中至少一个分体的横截面的两侧边线相对横截面的外圆弧的两端点所在径向线朝相邻分体偏转并使横截面的外圆弧弦长小于横截面的内圆弧弦长；本体具有成形段，成形段的外周面轮廓与鼓形轴管的内周面轮廓相同。还涉及该模具的脱模方法，主要是通过依次逐个按压分体的两端使其脱离鼓形轴管而落入通孔中并从通孔中取出，实现脱模。具有结构简洁、脱模方便的优点。

Description

鼓形轴管的成形模具及其脱模方法

技术领域

本发明涉及动力传动系统技术领域，尤其涉及一种鼓形轴管的成形模具及其脱模方法。

背景技术

动力传动轴是将发动机/电动机等驱动单元的动力传递到被驱动单元的关键零部件。在动力传递过程中，传动轴承受着巨大的动态变化的扭矩载荷，因此传动轴的强度、重量及NVH(Noise、Vibration、Harshness/噪音、振动、异响)等性能对其功能有着显著影响。纤维复合材料轴管具有高强度、高刚度、轻量化等综合优势，所以使用纤维复合材料轴管的动力传动轴是有效的发展方向。

制作动力传动轴的纤维复合材料轴管通常由碳纤维、硼纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等纤维丝束在成形模具上缠绕并粘结固化而成，其缠绕成形方法通常为：用清洁剂将成形模具表面清理干净，将脱模剂均匀涂覆于成形模具表面，以适当的缠绕速度和缠绕张力将预浸胶的纤维丝束按照一定的路径方案缠绕于成形模具的外周面上形成纤维复合材料层，按照一定的升温速率升温至一定温度并保温一定时间，再冷却至室温后脱模得到纤维复合材料轴管。

目前，可用于动力传动轴的纤维复合材料轴管有等直径轴管、中间细两端粗的凹形轴管、鼓形轴管。鼓形轴管是一种变直径轴管，可以是单峰鼓形、双峰鼓形、多峰鼓形，也可以是既有峰又有谷的波浪式鼓形等类似的变直径的轮廓形状。鼓形轴管的一种结构可以参见公开号为CN112434389A的发明专利中公开的变直径轴管，其具有前端管段和后端管段，在所述前端管段和后端管段之间，还包括多个圆锥管段和多个不同直径的中部管段，所述前端管段、中部管段和后端管段均为圆柱管段，相邻两个圆柱管段之间由所述圆锥管段过渡连接。

其中，等直径轴管和中间细两端粗的凹形轴管在其成形模具上完成缠绕成形后，比较容易将成形模具从成形的轴管内部脱出，即容易实现脱模；而鼓形轴管在其成形模具上完成缠绕成形后，其成形模具的脱模则相对困难。现有技术中，由于缺乏结构简洁且脱模方便的鼓形轴管的成形模具，动力传动轴通常使用的是纤维复合材料等直径轴管或中间细两端粗的凹形轴管，纤维复合材料鼓形轴管的生产和使用则受到了限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简洁、脱模方便的鼓形轴管的成形模具，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种鼓形轴管的成形模具，鼓形轴管是由纤维复合材料制成的变直径轴管，成形模具包括本体，本体为中心沿轴向贯通形成通孔的回转体，本体沿纵向分割形成有多个分体，多个分体沿周向拼接构成回转体，各个分体的纵向最大实体尺寸均小于通孔的最小直径，其中至少一个分体的横截面的两侧边线相对横截面的外圆弧的两端点所在径向线朝相邻分体偏转并使横截面的外圆弧弦长小于横截面的内圆弧弦长；本体具有成形段，成形段的外周面轮廓与鼓形轴管的内周面轮廓相同。

优选地，其中至少一个分体的横截面的外圆弧的两端点所在径向线之间的夹角为α，其横截面的两侧边线相对其横截面的外圆弧的两端点所在径向线朝相邻分体偏转的角度为β，且满足：α/2<β<(α/2)+3°。

优选地，分体设有至少三个，分体的数量由成形模具脱模时所需要的各个分体的强度、刚度和经济性的原则确定。

优选地，多个分体的横截面的面积相等。

优选地，本体还具有分别设于成形段的左端面和右端面上的左延伸段和右延伸段。

优选地，左延伸段由成形段的左端面沿轴向向左等直径延伸形成，右延伸段由成形段的右端面沿轴向向右等直径延伸形成。

优选地，成形模具还包括左圆盘和右圆盘，左圆盘上开设有左环形槽，左延伸段与左环形槽插接配合；右圆盘上开设有右环形槽，右延伸段与右环形槽插接配合。

优选地，左延伸段的长度为L1+δ1，右延伸段的长度为L2+δ2，δ1和δ2均为工艺间隙；左环形槽的深度为L3且满足：L3＝L1，右环形槽的深度为L4且满足：L4＝L2。

优选地，通孔为等直径通孔或变直径通孔，变直径通孔的轮廓与本体的外周面轮廓相似。

进一步地，本发明还提供一种如上所述的鼓形轴管的成形模具的脱模方法，脱模方法为：将一个横截面的两侧边线相对横截面的外圆弧的两端点所在径向线朝相邻分体偏转并使横截面的外圆弧弦长小于横截面的内圆弧弦长的分体作为第一个脱模分体，按压第一个脱模分体的左右两端，使第一个脱模分体脱离缠绕在成形段上的鼓形轴管并落入通孔中，将第一个脱模分体从通孔中取出，然后从与第一个脱模分体相邻的一个分体开始依次通过按压分体的左右两端使分体脱离鼓形轴管落入通孔中后将分体从通孔中取出的方式逐个取出剩余分体。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

将本体沿纵向分割形成多个分体，在进行鼓形轴管缠绕成形时，多个分体沿周向拼接构成完整的本体，提供进行鼓形轴管缠绕成形的成形段；在鼓形轴管缠绕成形完成后，可以通过将多个分体逐个脱离鼓形轴管而落入通孔中并从通孔中取出，实现脱模，具有结构简洁、脱模方便的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的鼓形轴管的成形模具的纵剖面示意图。

图2是本发明实施例的鼓形轴管的成形模具中，本体的纵剖面示意图。

图3是本发明实施例的鼓形轴管的成形模具中，本体的横截面示意图。

图4是本发明实施例的鼓形轴管的成形模具中，左圆盘的纵剖面示意图。

图5是本发明实施例的鼓形轴管的成形模具中，右圆盘的纵剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 本体

11、12、13、14 分体

11a、12a、13a、14a 分体的横截面

10 通孔

101 成形段

102 左延伸段

103 右延伸段

2 左圆盘

20 左环形槽

3 右圆盘

30 右环形槽

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图5所示，本发明的鼓形轴管的成形模具的一种实施例。本实施例中的鼓形轴管是由纤维复合材料制成的变直径轴管，其可以是单峰鼓形、双峰鼓形、多峰鼓形，也可以是既有峰又有谷的波浪式鼓形等类似的变直径的轮廓形状。

参见图1和图2，本实施例的鼓形轴管的成形模具包括本体1，本体1具有成形段101，成形段101的外周面轮廓与鼓形轴管的内周面轮廓相同，成形段101为所需成形的鼓形轴管成形过程中的本体1上的实际工作段，即工作时，通过在成形段101的外周面上缠绕并缠满纤维复合材料丝束，获得内周面轮廓与成形段101外周面轮廓相同的鼓形轴管。因此，成形段101的外周面轮廓的形状尺寸根据所需成形的鼓形轴管的内周面轮廓的形状尺寸确定，并不局限于某种单一形状尺寸。

参见图2和图3，本体1为中心沿轴向贯通形成通孔10的回转体，本体1沿纵向分割形成有多个分体11、12、13、14，多个分体11、12、13、14沿周向拼接构成回转体，各个分体11、12、13、14的纵向最大实体尺寸均小于通孔10的最小直径d，使得任意单个分体11、12、13、14都能从通孔10中通过。由此，在成形段101上的鼓形轴管缠绕成形完成后，可以将多个分体11、12、13、14逐个脱离鼓形轴管并从通孔10中取出，实现脱模。

参见图3，各分体11、12、13、14中，至少有一个分体11的横截面11a的两侧边线AB、GH相对横截面11a的外圆弧AG的两端点A、G所在径向线AO、GO朝相邻分体12、14偏转并使横截面11a的外圆弧AG弦长小于横截面11a的内圆弧BH弦长，即：至少有分体11的横截面11a的一侧边线AB相对横截面11a的外圆弧AG的一端点A所在径向线AO以端点A为中心朝一相邻分体12偏转，且分体11的横截面11a的另一侧边线GH相对横截面11a的外圆弧AG的另一端点G所在径向线GO以端点G为中心朝另一相邻分体14偏转，从而使得分体11的横截面11a的外圆弧AG弦长小于横截面11a的内圆弧BH弦长，分体11的横截面11a形状大致呈外边窄、内边宽的近似梯形形状。该横截面11a的形状能够使得分体11比较容易从相邻的两分体12、14之间朝通孔10内脱出，因此可以在成形段101上的鼓形轴管缠绕成形完成后，以该分体11为突破口进行脱模，将该分体11作为脱模时的第一个脱模分体，能够比较容易且顺利地实现分体11脱离鼓形轴管并落入通孔10中，而后将分体11从通孔10中取出，即完成了分体11的脱模，然后可以从与分体11相邻的一个分体12开始依次通过使分体12、13、14脱离鼓形轴管落入通孔10中后将分体12、13、14从通孔10中取出的方式逐个取出剩余分体12、13、14，完成剩余分体12、13、14的脱模。

由此，本实施例的鼓形轴管的成形模具，将本体1沿纵向分割形成多个分体11、12、13、14，在进行鼓形轴管缠绕成形时，多个分体11、12、13、14沿周向拼接构成完整的本体1，提供进行鼓形轴管缠绕成形的成形段101；在鼓形轴管缠绕成形完成后，可以通过将各个分体11、12、13、14逐个脱离鼓形轴管而落入通孔10中并从通孔10中取出，实现脱模，具有结构简洁、脱模方便的优点。

本实施例中，分体11、12、13、14的横截面11a、12a、13a、14a的两侧边线AB、GH、CD、EF即为本体1的横截面上各分体11、12、13、14之间的分割线，O为本体1的横截面的圆心，亦为通孔10的圆心。

参见图3，优选地，分体11的横截面11a的外圆弧AG的两端点A、G所在径向线AO、GO之间的夹角为α，分体11的横截面11a的两侧边线AB、GH相对其横截面11a的外圆弧AG的两端点A、G所在径向线AO、GO朝相邻分体12、14偏转的角度为β，且满足：α/2<β<(α/2)+3°。其中，侧边线AB相对径向线AO朝相邻分体12偏转的角度与侧边线GH相对径向线GO朝相邻分体14偏转的角度在满足上述条件的前提下，可以设为相等，也可以设为不相等。夹角α的大小由所需的分体11的横截面11a的面积确定。

本体1的通孔10的最小直径d限制了各分体11、12、13、14的最大许可横截面尺寸，亦即限制了各分体11、12、13、14的纵向最大实体尺寸，在本体1的尺寸已确定的情况下，分体的数量越多，则单个分体的横截面尺寸就越小，也就越容易实现脱模，但是，分体的横截面尺寸越小，其强度和刚度就越小，存在脱模时有分体被大幅压弯或者被压断的可能性，会导致脱模困难甚至脱模失败的情况发生，而且经济性较差。因此，优选地，分体设有至少三个，并且，分体的数量由成形模具脱模时所需要的各个分体的强度、刚度和经济性的原则确定。在既考虑本体1通孔10的最小直径d约束条件，满足任意单个分体都能从通孔10中通过的前提，又充分考虑各分体强度、刚度和经济性要求的情况下，参见图3，本实施例中优选地将本体1沿纵向分割形成四个分体，即设有四个分体，分别为分体11、分体12、分体13和分体14，其中有一个分体13的横截面13a的两侧边线CD、EF与横截面13a的径向线CO、EO相重合，即：分体13的横截面13a的一侧边线CD与横截面13a的外圆弧CE的一端点C所在径向线CO相重合，分体13的横截面13a的另一侧边线EF与横截面13a的外圆弧CE的另一端点E所在径向线EO相重合。由此，分体13的横截面13a的外圆弧CE弦长大于横截面13a的内圆弧DF弦长，分体13的横截面13a的形状大致呈外边宽、内边窄的近似梯形形状。分体12位于分体11的一侧边与分体13的一侧边之间，因此，分体12的横截面12a的两侧边线分别与分体11的横截面11a的一侧边线AB和分体13的横截面13a的一侧边线CD相重合，分体12的横截面12a的外圆弧AC弦长大于横截面12a的内圆弧BD弦长，分体12的横截面12a的形状大致呈外边宽、内边窄的近似梯形形状。分体14位于分体11的另一侧边与分体13的另一侧边之间，因此，分体14的横截面14a的两侧边线分别与分体11的横截面11a的另一侧边线GH和分体13的横截面13a的另一侧边线EF相重合，分体14的横截面14a的外圆弧GE弦长大于横截面14a的内圆弧HF弦长，分体14的横截面14a的形状大致呈外边宽、内边窄的近似梯形形状。由此，在拼接时，分体11、分体12、分体13和分体14可以被可靠地相互卡紧在一起形成完整的本体1，确保鼓形轴管在本体1上缠绕成形的顺利进行；在脱模时，又可以以分体11为突破口被依次顺利脱模取出。

较佳地，多个分体11、12、13、14的横截面11a、12a、13a、14a的面积相等，有利于使每个分体的横截面尺寸最小化的同时使其强度和刚度最大化。本实施例中，将本体1沿纵向四等分分割形成四个横截面11a、12a、13a、14a面积相等的分体11、12、13、14。

进一步，参见图2，优选地，本体1还具有左延伸段102和右延伸段103，左延伸段102设于成形段101的左端面上，右延伸段103设于成形段101的右端面上。较佳地，左延伸段102由成形段101的左端面沿轴向向左等直径延伸形成，即左延伸段102的内径d1和外径D1分别与成形段101的左端面的内径和外径相等；右延伸段103由成形段101的右端面沿轴向向右等直径延伸形成，即右延伸段103的内径d2和外径D2分别与成形段101的右端面的内径和外径相等。

参见图1，优选地，本实施例的鼓形轴管的成形模具还包括左圆盘2和右圆盘3，左圆盘2上开设有左环形槽20，本体1的左延伸段102与左环形槽20插接配合；右圆盘3上开设有右环形槽30，本体1的右延伸段103与右环形槽30插接配合。

较佳地，参见图1和图4，左圆盘2上的左环形槽20的内径d3和外径D3分别与本体1左延伸段102的内径d1和外径D1相等，以保证本体1的左延伸段102插入左圆盘2上的左环形槽20内时与左环形槽20紧密配合。

较佳地，参见图1和图5，右圆盘3上的右环形槽30的内径d4和外径D4分别与本体1右延伸段103的内径d2和外径D2相等，以保证本体1的右延伸段103插入右圆盘3上的右环形槽30内时与右环形槽30紧密配合。

进一步，本实施例中，参见图2、图4和图5，本体1左延伸段102的长度为L1+δ1，本体1右延伸段103的长度为L2+δ2，δ1和δ2均为工艺间隙，该工艺间隙的大小可以根据所需成形的鼓形轴管的成形工艺确定。左圆盘2上的左环形槽20的深度为L3且满足：L3＝L1，右圆盘3上的右环形槽30的深度为L4且满足：L4＝L2。由此，可进一步保证本体1左延伸段102插入左圆盘2上的左环形槽20内时与左环形槽20紧密配合的稳固性以及右延伸段103插入右圆盘3上的右环形槽30内时与右环形槽30紧密配合的稳固性。L1、L3和L2、L4的大小并不局限，可以由制造工艺确定。

本实施例中，本体1通孔10的直径大小并不局限，通孔10可以为等直径通孔，通孔10也可以为变直径通孔10。优选地，通孔10采用变直径通孔10，且变直径通孔10的轮廓与本体1的外周面轮廓相似。较佳地，本体1的壁厚分布按照所需成形的鼓形轴管成形时所需要的本体1的强度、刚度以及轻量化的原则进行确定，由此可以确定通孔10的最小直径d大小以及本体1左延伸段102的内径d1大小和右延伸段103的内径d2大小。

进一步地，本实施例还提供一种本实施例上述鼓形轴管的成形模具的脱模方法，该脱模方法为：将一个横截面的两侧边线相对横截面的外圆弧的两端点所在径向线朝相邻分体偏转并使横截面的外圆弧弦长小于横截面的内圆弧弦长的分体作为第一个脱模分体，即将分体11作为第一个脱模分体，按压第一个脱模分体11的左右两端，使第一个脱模分体11脱离缠绕在成形段101上的鼓形轴管并落入通孔10中，将第一个脱模分体11从通孔10中取出，然后从与第一个脱模分体11相邻的一个分体12开始依次通过按压分体12、13、14的左右两端使分体12、13、14脱离鼓形轴管落入通孔10中后将分体12、13、14从通孔10中取出的方式逐个取出剩余分体12、13、14，完成剩余分体12、13、14脱模。

具体地，本实施例的鼓形轴管的成形模具的脱模方法于本体1成形段101上的鼓形轴管缠绕成形完成后进行，依次包括以下步骤。

步骤一、沿轴向向左拆下左圆盘2，沿轴向向右拆下右圆盘3。

步骤二、沿径向朝通孔10的中心同时按压分体11的左右两端，使分体11脱离缠绕在成形段101上的鼓形轴管并落入通孔10中，然后将落入通孔10中的分体11从通孔10中取出。

步骤三、沿径向偏向分体11脱模后留下的空档的方向朝通孔10的中心同时按压分体12的左右两端，使分体12脱离缠绕在成形段101上的鼓形轴管并落入通孔10中，然后将落入通孔10中的分体11从通孔10中取出。

步骤四、对剩余的分体13、14依次使用步骤三的方式进行脱模，逐个将分体13、14取出。

完成全部分体的脱模，即完成了鼓形轴管的成形模具的脱模。整个脱模过程操作十分快捷方便。

综上所述，本发明基于所需成形的纤维复合材料鼓形轴管的内周面的轮廓形状，依据该鼓形轴管成形过程中所需要的成形模具本体1及其各分体11、12、13、14的强度和刚度要求，并按照顺利脱模和经济性以及轻量化的原则设计确定的鼓形轴管的成形模具及其脱模方法，具有结构简洁可靠、功能实用方便、应用范围广阔的优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种鼓形轴管的成形模具，所述鼓形轴管是由纤维复合材料制成的变直径轴管，其特征在于，所述成形模具包括本体，所述本体为中心沿轴向贯通形成通孔的回转体，所述本体沿纵向分割形成有多个分体，多个所述分体沿周向拼接构成所述回转体，各个所述分体的纵向最大实体尺寸均小于所述通孔的最小直径，其中至少一个所述分体的横截面的两侧边线相对所述横截面的外圆弧的两端点所在径向线朝相邻分体偏转并使所述横截面的外圆弧弦长小于所述横截面的内圆弧弦长；所述本体具有成形段，所述成形段的外周面轮廓与所述鼓形轴管的内周面轮廓相同。

2.根据权利要求1所述的鼓形轴管的成形模具，其特征在于，其中至少一个所述分体的横截面的外圆弧的两端点所在径向线之间的夹角为α，其横截面的两侧边线相对其横截面的外圆弧的两端点所在径向线朝相邻分体偏转的角度为β，且满足：α/2<β<(α/2)+3°。

3.根据权利要求1所述的鼓形轴管的成形模具，其特征在于，所述分体设有至少三个，所述分体的数量由所述成形模具脱模时所需要的各个所述分体的强度、刚度和经济性的原则确定。

4.根据权利要求1所述的鼓形轴管的成形模具，其特征在于，多个所述分体的横截面的面积相等。

5.根据权利要求1所述的鼓形轴管的成形模具，其特征在于，所述本体还具有分别设于所述成形段的左端面和右端面上的左延伸段和右延伸段。

6.根据权利要求5所述的鼓形轴管的成形模具，其特征在于，所述左延伸段由所述成形段的左端面沿轴向向左等直径延伸形成，所述右延伸段由所述成形段的右端面沿轴向向右等直径延伸形成。

7.根据权利要求6所述的鼓形轴管的成形模具，其特征在于，所述成形模具还包括左圆盘和右圆盘，所述左圆盘上开设有左环形槽，所述左延伸段与所述左环形槽插接配合；所述右圆盘上开设有右环形槽，所述右延伸段与所述右环形槽插接配合。

8.根据权利要求7所述的鼓形轴管的成形模具，其特征在于，所述左延伸段的长度为L1+δ1，所述右延伸段的长度为L2+δ2，δ1和δ2均为工艺间隙；所述左环形槽的深度为L3且满足：L3＝L1，所述右环形槽的深度为L4且满足：L4＝L2。

9.根据权利要求1所述的鼓形轴管的成形模具，其特征在于，所述通孔为等直径通孔或变直径通孔，所述变直径通孔的轮廓与所述本体的外周面轮廓相似。

10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的鼓形轴管的成形模具的脱模方法，其特征在于，所述脱模方法为：将一个横截面的两侧边线相对所述横截面的外圆弧的两端点所在径向线朝相邻分体偏转并使所述横截面的外圆弧弦长小于所述横截面的内圆弧弦长的分体作为第一个脱模分体，按压所述第一个脱模分体的左右两端，使所述第一个脱模分体脱离缠绕在所述成形段上的鼓形轴管并落入所述通孔中，将所述第一个脱模分体从所述通孔中取出，然后从与所述第一个脱模分体相邻的一个分体开始依次通过按压分体的左右两端使分体脱离鼓形轴管落入所述通孔中后将分体从所述通孔中取出的方式逐个取出剩余分体。

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