CN201633212U - 一种内植形状记忆合金丝铺层复合材料的成型模具 - Google Patents
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Abstract
一种形状记忆合金丝内植复合材料的成型模具，它能够精确地控制形状记忆合金丝以设定的预伸长量和位置植入复合材料。模具由一个金属平板上模，一个带有凹槽的下模和下模盖板组成；其中，钢框组件被设计用来拉伸和固定形状记忆合金丝，它分为固定端和活动端，固定端固定在下模左侧，活动端与下模凹槽相耦合，能够沿凹槽来回滑动。固定端与活动端由两根相同的丝杠相连，在步进电机的带动下，丝杠同步转动可以控制活动端的滑移位移。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种形状记忆合金丝内植复合材料的成型模具。
背景技术
目前，形状记忆合金(Shape memory alloy，SMA)作为振动控制材料被越来越多地内植于复合材料结构中，用于复合材料结构的减振。SMA丝材容易植入复合材料，而且植入时，其预伸长量与位置可以人为地进行控制，因而具备应用优势。
由于内植SMA的复合材料的振动控制是通过SMA材料特性或相变驱动特性实现的，因此，应考虑合理地设计结构来实现预设的振动控制效果。例如，SMA丝的植入量、预伸长量、植入位置和方式等都是要考虑的重要因素。这些要素可以通过结构力学的理论计算和仿真分析等手段进行设计，在复合材料制品的加工成型过程中，如何能够精确地控制这些要素，实现复合材料预设性能是关键。
目前为止，关于内植SMA的复合材料研究多在实验室阶段。大多数研究者采用手工操作，仅有少数研究者借助自设计的装置固定SMA丝。欧美以及日本许多实验室的研究使用简单的夹具固定SMA丝，复合固化时，在夹具的中间放置模具，使夹具夹持的SMA丝参与模压，这样，经过预拉伸3～6％左右的SMA丝在复合材料固化成型过程中能够较稳定地保持预设伸长量，树脂固化后，SMA丝的预应变得到保存。该法制备复合材料不仅效率低下，而且加工过程中手工操作过多，夹具移动过程中也容易发生变形，容易造成SMA应变量的变化，产生很大的操作误差；当结构设计要采用SMA丝分多层同时植入时，设备条件无法达到。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种特殊结构的模具，使用该模具能够将复合材料纤维制品或其预浸料的铺层与SMA的排布、预拉伸在一起完成，而且对SMA丝的控制精确，从而克服手工内植的缺陷，争取内植形状记忆合金丝铺层复合材料的批量化生产。
本实用新型所采用的技术方案是：设计一种模具，该模具为组合式模具，分为上模，下模盖板，能够拉伸和固定形状记忆合金丝的钢框组件以及带凹槽的下模基座四部分，其中，钢框组件置于在下模凹槽中；钢框组件分为固定端和活动端，其中，固定端固定在下模左侧，活动端与下模凹槽相耦合，能够沿凹槽来回滑动；固定端与活动端有两根相同的丝杠相连，活动端底部具有供丝杠穿过的内螺纹，由两根丝杠同步转动可以控制活动端的滑移位移；固定端和活动端的上部有上夹板和紧固螺母，用于夹紧形状记忆合金丝，上夹板与钢框底座之间设有一层或几层隔距片；凹槽内固定一个控制电路驱动的步进电机，通过齿轮与两根丝杠啮合，步进电机能够控制丝杠同步转动，精确地控制钢框组件活动端的位移，凹槽外侧设有刻度标尺，还可进行目测调节。使用时将SMA丝的定长拉伸装置即钢框组件设计在模具内部，在夹持器内部加有不同厚度的隔距片以调节SMA丝的位置。钢框组件分为固定端和活动端，其中，固定端固定在下模左侧，活动端与下模凹槽相耦合，能够沿凹槽来回滑动。固定端与活动端有两根相同的丝杠相连，丝杠一侧顶在固定端底板底部，另一端穿过活动端底部的内螺纹，两根丝杠同步转动可以控制活动端的滑移位移。丝杠上面固定着齿轮，两根丝杠通过齿轮传动，在一个步进电机驱动下做同步转动，步进电机连接外部控制电路，可以自动控制电机的转动方向和转数。钢框组件的上部有上夹板和紧固螺母，用于夹紧形状记忆合金丝。为限制几层形状记忆合金丝的植入位置，依据需要，在上下夹板之间配有一组不同厚度的隔距片可供选择，要植于不同位置的形状记忆合金丝被夹紧在隔距片之间，而形状记忆合金丝的预拉伸是由电路控制步进电机完成。
本实用新型的有益效果是能够使SMA丝以设定的预伸长量和位置精确地植入复合材料，适合复合材料的连续化成型。
附图说明
图1为本发明中所使用模具的组合效果示意图；
图2为钢框组合体的侧视示意图；
图3为钢框组合体的俯视示意图；
图中1.金属平板上模；2.下模盖板；3.钢框组件；4.带有凹槽的下模；5.上钢框夹板；6.隔距片；7.固定的钢框底座；8.带有内螺纹的活动的钢框底座；9.紧固螺母；10.步进电机；11.丝杠；12.被固定在不同厚度层中的形状记忆合金丝。
具体实施方式
将钢框组件(3)的固定端(7)固定在下模(4)上，钢框底座的活动底座(8)的位置调节至原位，将下模盖板(2)盖在下模(4)上，形成完整的下模组件；
经涂脱模剂后，开始进行纤维制品或其预浸料的铺层，在设定的层中，平行植入形状记忆合金丝；铺层时，通过合理地选择钢框组件(3)内隔距片(6)的厚度，将内植在不同纤维制品层的形状记忆合金丝固定在不同的厚度位置上，在铺层结束后，对形状记忆合金丝其预加少量张力确保其平行顺直，使用紧固螺母(9)夹紧。
通过控制电路，启动步进电机(10)带动下模内的丝杠(11)转动，拉伸形状记忆合金丝至所设计的预伸长量后停止定位；在下模内纤维制品充入树脂，如铺层采用的为纤维预浸料，直接模压成型；如铺层采用的为纤维制品，充入树脂后，模压成型。
Claims (1)
1.一种用于内植形状记忆合金丝复合材料制备的成型模具，其特征在于：能够将形状记忆合金丝的铺层与预拉伸在复合材料的成型过程中一次性地完成，模具有以下特征：
1)所述的模具为组合式模具，分为上模，下模盖板，能够拉伸和固定形状记忆合金丝的钢框组件以及带凹槽的下模基座四部分，其中，钢框组件置于在下模凹槽中；
2)钢框组件分为固定端和活动端，其中，固定端固定在下模左侧，活动端与下模凹槽相耦合，能够沿凹槽来回滑动；固定端与活动端有两根相同的丝杠相连，活动端底部具有供丝杠穿过的内螺纹，由两根丝杠同步转动可以控制活动端的滑移位移；固定端和活动端的上部有上夹板和紧固螺母，用于夹紧形状记忆合金丝，上夹板与钢框底座之间设有一层或几层隔距片；
3)凹槽内固定一个控制电路驱动的步进电机，通过齿轮与两根丝杠啮合，步进电机能够控制丝杠同步转动，精确地控制钢框组件活动端的位移，凹槽外侧设有刻度标尺，还可进行目测调节。
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| EP4324629A1 (en) * | 2022-08-16 | 2024-02-21 | Rohr, Inc. | Forming a preform into a shaped body |
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