CN117470615A - Nol环制备工装及nol环制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种NOL环制备工装及NOL环制备方法，包括锁紧结构、多个基环和多个间隔环，基环的外径小于间隔环的外径，基环的外径不小于间隔环的内径，NOL环制备工装具有缠绕工作状态和打磨工作状态；在缠绕工作状态，多个基环和间隔环同轴且间隔设置，间隔环和基环的端面止抵，以形成第一组件；每个基环的外环面与相邻的两个间隔环的端面围合成环状的缠绕空间；在打磨工作状态，多个基环同轴且沿轴向依次设置，相邻基环的端面止抵，以形成第二组件；锁紧结构能够与多个基环连接，以使得多个基环和间隔环保持成第一组件，或使得多个基环保持成第二组件。

Description

NOL环制备工装及NOL环制备方法

技术领域

本申请涉及实验装备领域，更具体地涉及一种NOL环制备工装及NOL环制备方法。

背景技术

国家标准GB/T1458-2008中规定了纤维缠绕增强塑料环试验的力学性能试验方法，在该标准中所采用的环形试样称为NOL环。在NOL环制作过程中，通常是把预浸料纤维缠绕到工装上，然后对完成缠绕的预浸料纤维进行固化，打磨（尺寸精加工），得到NOL环。

由于NOL环是用于测试用的，通常测试需要多组相同或相似的样品，或是需要每组样品包括多个参数略有变化的对比样品，因此一次试验通常需要制备多个NOL环。若每个NOL环都单独制作，则制作过程耗时耗力耗成本。

此外，固化后得到的NOL环是以一定的预紧力缠绕在工装上的，NOL环从工装上取下比较困难，容易造成NOL环损伤。

发明内容

本申请的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种NOL环制备工装及NOL环制备方法。

本申请的第一方面，提供一种NOL环制备工装，包括锁紧结构、多个基环和多个间隔环，基环的外径小于间隔环的外径，基环的外径不小于间隔环的内径，NOL环制备工装具有缠绕工作状态和打磨工作状态。

在缠绕工作状态，多个基环和间隔环同轴且间隔设置，间隔环和基环的端面止抵，以形成第一组件；每个基环的外环面与相邻的两个间隔环的端面之间围合成环状的缠绕空间；在打磨工作状态，多个基环同轴且沿轴向依次设置，相邻基环的端面止抵，以形成第二组件；锁紧结构能够与多个基环连接，以使得多个基环和间隔环保持成第一组件，或使得多个基环保持成第二组件。

在至少一个实施方式中，锁紧结构包括与基环同轴的中轴，中轴具有螺纹段以及凸出于自身外圆面的挡板部，中轴在挡板部和螺纹段之间的部分为固定段。在缠绕工作状态，第一组件同轴套设于固定段外部；挡板部和螺纹段的锁紧螺母能够分别止抵于第一组件的两端。在打磨工作状态，第二组件同轴套设于固定段外部；挡板部和螺纹段的锁紧螺母能够止抵于第二组件的两端。

在至少一个实施方式中，基环和间隔环分别具有多个定位孔，第一组件和第二组件中的多个定位孔对位成多列定位孔组件，每列定位孔组件中穿设有一个定位杆。

在至少一个实施方式中，间隔环的两端分别设有与自身同轴的圆槽，基环的外径等于圆槽的内径，基环的两端能够部分地插接至相邻圆槽中。

在至少一个实施方式中，间隔环包括对称的两个分环，分环包括基部，两个分环中基部的端面贴合，两个基部中相远离的端面处设有与自身同轴的环状凸缘，以形成圆槽。

在至少一个实施方式中，还包括顶出结构，顶出结构包括环体和螺栓，基环上具有多个螺孔，环体上具有与螺孔对位的安装孔，螺栓的头端能够穿过安装孔后与螺孔配合，环体的端面设有朝向基环的顶出件，顶出件用于顶出基环处的NOL环。

在至少一个实施方式中，顶出件为环状结构，顶出件与环体同轴。

在至少一个实施方式中，顶出件的内径等于基环的外径，顶出件的外径不小于间隔环的外径。

本申请的第二方面，提供一种NOL环制备方法，包括以下步骤：

S1，将基环和间隔环安装成第一组件，在不同缠绕空间中分别缠绕纤维束，以形成多个NOL环。

S2，将第一组件和多个NOL环同时加热，以固化NOL环。

S3，将第一组件拆分，将多个基环安装成第二组件，同时对多个NOL环打磨。

S4，将第二组件拆分，将NOL环内侧的基环拆除。

本申请的第三方面，提供一种NOL环制备方法，包括以下步骤：

S1，将基环和间隔环安装成第一组件，在不同缠绕空间中分别缠绕纤维束，以形成多个NOL环。

S2，将第一组件和多个NOL环同时加热，以固化NOL环。

S3，将第一组件拆分，将多个基环安装成第二组件，同时对多个NOL环打磨。

S4，将第二组件拆分，将任一基环与顶出结构连接，顶出结构的螺栓向基环处螺孔运动带动顶出件将NOL环从所缠绕的基环处脱离；依次完成所有基环处NOL环的脱离。

以上一个或多个技术方案的有益效果在于：

本方案包括多个基环和多个间隔环，能够利用锁紧结构将基环与间隔环组成第一组件，或者将基环组装成第二组件。这种设置方式使得本方案的NOL环制备工装同时适用于NOL环缠绕工作状态和打磨状态的不同工况。当处于缠绕工作状态时，第一组件中多个缠绕空间能够同时完成多个NOL环的缠绕以及加热固化，以提高NOL环缠绕和固化的效率。当处于打磨工作状态时，第二组件由多个同轴的基环组成且不包括间隔环，此时NOL环凸出于基环的外环面且不会受到间隔环的阻碍，便于同步完成多个NOL环的打磨，以提高NOL环打磨效率。

本方案中，顶出结构包括环体和螺栓，基环上具有多个螺孔，环体上具有安装孔，螺栓的头端能够穿过安装孔后与螺孔配合，环体的端面设有朝向基环的顶出件。这种设置方式中，在螺栓头端向螺孔拧紧的过程中，该顶出件能够从侧面止抵NOL环，以沿基环轴向推动NOL环，便于将NOL环与其内侧的基环相互滑动，以便于取下NOL环。

附图说明

图1是本申请实施例1中第一组件通过锁紧结构锁紧的轴测示意图；

图2是本申请实施例1中第一组件和中轴的部分结构爆炸示意图；

图3是本申请实施例1中第一组件与锁紧结构的部分结构剖视图；

图4是图3中A部分的结构放大示意图；

图5是本申请实施例1中分环的轴测示意图；

图6是本申请实施例1中两个分环组成间隔环的示意图；

图7是本申请实施例1中第一组件中缠绕纤维束的示意图；

图8是本申请实施例1中第一组件中缠绕形成NOL环的剖视图；

图9是图8中B部分的结构放大示意图；

图10是本申请实施例1中NOL环加热固化后拆分第一组件的示意图；

图11是本申请实施例1中第二组件通过锁紧结构锁紧的结构示意图；

图12是图11沿轴向剖开的示意图；

图13是本申请实施例2中NOL环制备工装中设置顶出结构的示意图；

图14是本申请实施例2中采用顶出杆71作为顶出件的结构示意图。

附图标记：1、第一组件；2、顶出结构；3、纤维束；4、NOL环；5、第二组件；10、中轴；20、基环；30、间隔环；40、端板；50、锁紧螺母；60、端环；70、顶出环；71、顶出杆；80、螺栓；90、定位孔；100、环体；110、缠绕空间；

11、挡板部；12、固定段；120、键槽；13、螺纹段；14、端部轴段；15、锥孔；21、连接键；31、第一分环；32、第二分环；301、基部；302、环状凸缘；303、圆槽。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

实施例1

参照图1-图12，本发明的一个或多个实施例提供一种NOL环制备工装，包括锁紧结构、多个基环20和多个间隔环30。基环20的外径小于间隔环30的外径，且基环20的外径不小于间隔环30的内径。NOL环制备工装具有缠绕工作状态和打磨工作状态。在缠绕工作状态，多个基环20和间隔环30同轴且间隔设置，相邻的间隔环30和基环20的端面止抵，以形成第一组件1。每个基环20的外环面与相邻的两个间隔环30的端面之间围合成环状的缠绕空间110。在打磨工作状态，多个基环20同轴且沿轴向依次设置，相邻基环20的端面止抵，以形成第二组件5。锁紧结构能够安装到中轴、与基环20抵接，以使得多个基环20和间隔环30保持成第一组件1，或使得多个基环20保持成第二组件5。

具体的，基环20的外径等于要缠绕的NOL环4的内径，间隔环30的外径不小于要缠绕的NOL环4的外径，进而使得纤维束3缠绕成的NOL环4被限制在每个环状的缠绕空间110中。

具体地，基环20和间隔环30为圆环状结构，基环20和间隔环30分别具有外圆侧面和内圆侧面。另外一些实施例中，该基环20和间隔环30可以采用非圆环状结构，只需要保证其具有外圆侧面即可。例如，基环20以及间隔环30的外环面为圆形，内环面为方形或者三角形等，该外环面和内环面的中心重合。在缠绕工作状态，相邻基环20与间隔环30的端面相互贴合。在打磨工作状态，相邻基环20的端面相互贴合。

在使用时，首先将基环20和间隔环30组装成缠绕工作状态时的第一组件1。该第一组件1的外周面形成有多个环状的缠绕空间110，相邻缠绕空间110通过间隔环30进行分隔。将纤维束3螺旋缠绕在每个基环20的外圆侧面，以形成环状的NOL环4。然后将第一组件1连同缠绕于第一组件1的多个NOL环4同时放入烘箱加热固化。

可知的，上述缠绕固化形成的NOL环4的外径不大于间隔环30的外径，当需要对NOL环4进行外轮廓打磨以提高其尺寸精度时：间隔环30会阻碍打磨器具对NOL环4进行打磨。因此，在打磨前将第一组件1拆分，然后将间隔环30去除，只将缠绕有NOL环4的基环20组装成第二组件5。此时NOL环4的两个端面以及外环面都外凸于第二组件5，便于利用打磨设备对多个NOL环4的外轮廓进行同步处理。

具体地，NOL环4制备工装处于缠绕工作状态或打磨工作状态时，第一组件1和第二组件5均呈圆柱状，以便于通过驱动第一组件1和第二组件5旋转，以降低多个NOL环4同步缠绕固化，以及打磨的难度。

本实施例中，多个基环20的尺寸相同，多个间隔环30的尺寸相同。另外一些实施例中，为了制作多个具有不同径向尺寸的NOL环：多个基环20的尺寸和/或多个间隔环的尺寸可以不同。

本实施例中，锁紧结构包括与基环20同轴的中轴10，中轴10具有螺纹段13以及凸出于自身外圆面的挡板部11，中轴10在挡板部11和螺纹段13之间的部分为固定段12。在缠绕工作状态，第一组件1同轴套设于固定段12外部。在打磨工作状态，第二组件5同轴套设于固定段12外部。挡板部11和螺纹段13的锁紧螺母50能够止抵于第一组件1或第二组件5的两端。具体地，为了防止锁紧螺母50松动，在中轴上还套设有端环60。

上述中轴10在挡板部11处背离固定段12的一侧形成端部轴段14，该端部轴段14的设置使得挡板部11远离中轴的端部。此时便于利用旋转驱动机构夹持中轴10的两端，以利于驱动中轴以及整个NOL环工装旋转。

本实施例中，当利用锁紧机构的中轴10锁紧第一组件1或第二组件5之后，中轴10的两端分别凸出于第一组件1和第二组件5，此时能够通过驱动中轴10旋转来驱动NOL环制备工装旋转。为了方便驱动中轴10旋转，在中轴10的两个端面处分别设置锥孔15，该锥孔15能够插入旋转驱动设备中的锥形顶尖。

本实施例中，NOL环制备工装还包括两个端板40，两个端板40同轴固定于第一组件1的两端，端板40具有外环面，该端板40的外环面直径等于间隔环30的外径。端板40的一个端面处同样设有用于部分包围基环20的圆槽303，该圆槽303由设于端板40端面的环状凸缘形成。此时，处于第一组件1两端的两个基环20处的缠绕空间110由端板40以及相邻间隔环30的端面围合形成。

本实施例中，为了避免中轴10和第一组件1或第二组件5之间发生相对转动：在中轴10处设有键槽120，第一组件1和第二组件5处设置连接键21；或者中轴10处设有连接键21，第一组件1和第二组件5处设置键槽120。

本实施例中，基环20的内径等于中轴10的外径，间隔环30的内径大于中轴10的外径，进而仅在基环20的内环面设置上述的键槽120或者连接键21。间隔环30的内环面与中轴10之间具有间隙，二者不接触，间隔环30的内周部分镂空起到了减重的作用。

另外一些实施例中，该基环20以及间隔环30的内径均等于中轴10的外径，此时在基环20以及间隔环30的内环面上均设置有上述的键槽120或者连接键21。

另外一些实施例中，该中轴10的结构不变，但是中轴10与基环20以及间隔环30的中轴线相互平行。与之对应的，在基环20或者基环20与间隔环30上设置连接孔，该中轴10依次贯穿多个连接孔。连接孔相对于基环20或者间隔环30的中轴线偏置。

本实施例中，基环20和间隔环30分别具有多个定位孔90，第一组件1和第二组件5中的多个定位孔对位成多列定位孔组件，每列定位孔组件中穿设有一个定位杆（图中未示出）。具体的，该定位孔沿基环20或者间隔环30的周向均匀设置。

本实施例中，间隔环30的两端分别设有与自身同轴的圆槽303，基环20的外径等于圆槽303的内径，基环20的两端能够插接至相邻圆槽303中。

参见图3和图4，当基环20的两端分别插接至相邻圆槽303之后，该基环20的两个端面被包覆于间隔环30内部，这种设置方式能够避免缠绕过程在的纤维束3进入基环20端面与间隔环30之间的间隙。

本实施例中，间隔环30包括对称的两个分环（即为图示的第一分环31和第二分环32），分环包括基部301，两个分环中基部301的端面贴合，两个基部301中相远离的端面处设有与自身同轴的环状凸缘302，以形成圆槽303。本实施例间隔环30包括两个分环，能够方便间隔环的制作。另外一些实施方式中，间隔环也可以为一体成型结构。

本实施例还提供一种NOL环制备方法，包括以下步骤：

S1，将基环20和间隔环30安装成第一组件1，在不同缠绕空间110中分别缠绕纤维束3，以形成多个NOL环4。

具体的，S1中首先将多个基环20和间隔环30沿轴向间隔设置，将基环20以及间隔环30中相适配的定位孔对准以形成多个定位孔组件，然后在相应定位孔组件中分别插入定位杆。

S2，将第一组件1和多个NOL环4同时加热，以固化NOL环4。具体的，将第一组件1和多个NOL环4同时放置于烘箱中，对NOL环4进行均匀加热。

S3，将第一组件1拆分，将多个基环20安装成第二组件5，同时对多个NOL环4打磨。

S4，将第二组件拆分，将NOL环内侧的基环20拆除。

实施例2

如图13所示，本实施例与实施例1基本相同，提供一种NOL环制备工装，区别在于：

本实施例还包括顶出结构2，顶出结构2包括环体100和螺栓80。基环20上具有多个螺孔，环体100上具有与螺孔对位的安装孔。螺栓80的头端能够穿过安装孔后与螺孔配合，环体100的端面设有朝向基环20的顶出件，顶出件用于顶出基环20处的NOL环4。

在本实施例中，该螺孔和定位孔90可以为同一个孔。在安装顶出结构时，将定位孔90处的定位杆取出，以使得螺栓能够旋转进入螺孔中。另外一些实施例中，该螺孔与定位孔可以为不同的孔，其分别设置于基环和间隔环中。

本实施例中，顶出件为环状结构，即为图示的顶出环70。该顶出环70与环体100同轴。具体的，顶出环70的内径等于基环20的外径，顶出环70的外径不小于间隔环30的外径。

在顶出操作过程中，顶出环70的端部抵靠到NOL环4的端部。通过逐渐旋紧螺栓80，可以使得顶出环70与基环20之间的轴向距离不断减小，在该过程中，顶出环70将推动NOL环4逐渐脱离基环20。

如图14所示，另外一些实施例中，在不考虑均匀受力的情况下，该顶出件可以采用多个顶出杆71，多个顶出杆71沿环体100的周向均布设置。顶出杆71的轴线方向与环体100的轴线方向平行。

本实施例还提供一种NOL环制备方法，包括以下步骤：

S1，将基环20和间隔环30安装成第一组件1，在不同缠绕空间110中分别缠绕纤维束3，以形成多个NOL环4。

具体的，S1中首先将多个多个基环20和间隔环30沿轴向间隔设置，将基环20以及间隔环30中相适配的定位孔对准以形成多个定位孔组件，然后在相应定位孔组件中分别插入定位杆。

S2，将第一组件1和多个NOL环4同时加热，以固化NOL环4。具体的，将第一组件1和多个NOL环4同时放置于烘箱中，对NOL环4进行均匀加热。

S3，将第一组件1拆分，将多个基环20安装成第二组件5，同时对多个NOL环4打磨。

S4，将第二组件5拆分，将任一基环20与顶出结构连接，顶出结构的螺栓向基环处螺孔运动带动顶出件将NOL环从所缠绕的基环20处脱离；依次完成所有基环20处NOL环4的脱离。

具体地，螺栓80的头端向基环20的螺孔拧紧的过程中，该环体100与顶出件向基环20运动。当顶出件抵接基环20外圈的NOL环4的侧面，继续向基环20拧紧螺栓80会使得顶出件向NOL环4施加沿平行于基环20轴向的推力，该推力能够将所有NOL环4从第二组件5处推出。

S5，将顶出结构2和第二组件5拆分。

当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种组合和变型，而不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种NOL环制备工装，其特征在于，包括锁紧结构、多个基环和多个间隔环，所述基环的外径小于间隔环的外径，所述基环的外径不小于间隔环的内径，所述NOL环制备工装具有缠绕工作状态和打磨工作状态；

在缠绕工作状态，多个基环和间隔环同轴且间隔设置，所述间隔环和基环的端面止抵，以形成第一组件；每个基环的外环面与相邻的两个间隔环的端面之间围合成环状的缠绕空间；在打磨工作状态，多个基环同轴且沿轴向依次设置，相邻基环的端面止抵，以形成第二组件；

所述锁紧结构能够与多个基环连接，以使得多个基环和间隔环保持成第一组件，或使得多个基环保持成第二组件。

2.根据权利要求1所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述锁紧结构包括与基环同轴的中轴，所述中轴具有螺纹段以及凸出于自身外圆面的挡板部，所述中轴在挡板部和螺纹段之间的部分为固定段；

在缠绕工作状态，所述第一组件同轴套设于固定段外部，所述挡板部和螺纹段的锁紧螺母能够分别止抵于第一组件的两端；在打磨工作状态，所述第二组件同轴套设于固定段外部，所述挡板部和螺纹段的锁紧螺母能够分别止抵于第二组件的两端。

3.根据权利要求1所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述基环和间隔环分别具有多个定位孔，所述第一组件和第二组件中的多个定位孔对位成多列定位孔组件，每列定位孔组件中穿设有一个定位杆。

4.根据权利要求1所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述间隔环的两端分别设有与自身同轴的圆槽，所述基环的两端能够部分地插接至相邻圆槽中。

5.根据权利要求4所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述间隔环包括对称的两个分环，所述分环包括基部，两个分环中基部的端面贴合，两个基部中相远离的端面处设有与自身同轴的环状凸缘，以形成所述圆槽。

6.根据权利要求1所述的NOL环制备工装，其特征在于，还包括顶出结构，所述顶出结构包括环体和螺栓，所述基环上具有多个螺孔，所述环体上具有与所述螺孔对位的安装孔，所述螺栓的头端能够穿过安装孔后与螺孔配合，所述环体的端面设有朝向基环的顶出件，所述顶出件用于顶出基环处的NOL环。

7.根据权利要求6所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述顶出件为环状结构，所述顶出件与环体同轴。

8.根据权利要求7所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述顶出件的内径等于基环的外径，所述顶出件的外径不小于间隔环的外径。

9.一种NOL环制备方法，利用了权利要求1-8中任意一项所述的NOL环制备工装，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将基环和间隔环安装成第一组件，在不同缠绕空间中分别缠绕纤维束，以形成多个NOL环；

S2，将第一组件和多个NOL环同时加热，以固化NOL环；

S3，将第一组件拆分，将多个基环安装成第二组件，同时对多个NOL环打磨；

S4，将第二组件拆分，将NOL环内侧的基环拆除。

10.一种NOL环制备方法，利用了权利要求6-8中任意一项所述的NOL环制备工装，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将基环和间隔环安装成第一组件，在不同缠绕空间中分别缠绕纤维束，以形成多个NOL环；

S2，将第一组件和多个NOL环同时加热，以固化NOL环；

S3，将第一组件拆分，将多个基环安装成第二组件，同时对多个NOL环打磨；

S4，将第二组件拆分，将任一基环与顶出结构连接，顶出结构的螺栓向基环处螺孔运动带动顶出件将NOL环从所缠绕的基环处脱离；依次完成所有基环处NOL环的脱离。