CN204894497U - 一种用于制作树脂基纤维复合材料nol环的缠绕模具组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件，其包括芯轴、用于带动芯轴转动的传动机构以及设置在芯轴上的单环缠绕模具，单环缠绕模具为由两个平行的侧面和一个圆周面围合而成的圆柱形模具，单环缠绕模具的中部设有沿其轴线方向延伸的、贯穿于侧面的轴孔，以将所述单环缠绕模具套设在所述芯轴上，所述单环缠绕模具圆周面上设有绕圆周方向延伸的环形凹槽，所述环形凹槽沿轴线方向的宽度为h，所述环形凹槽沿径向内凹的深度为d，4mm≤h≤8mm，1mm≤d≤3mm。采用本技术方案，可省去制备NOL环的切割步骤，降低因切割给纤维带来的损耗，使测试数据更真实地反应树脂基复合材料的实际强度。

Description

一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件

技术领域

本实用新型涉及复合材料的缠绕设备技术领域，具体是一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件。

背景技术

树脂基纤维复合材料制品具有强度高、可靠性高、质量轻和耐腐蚀等优点，被广泛地应用于石油、化工、建筑、航空和环保等领域。在目前的技术中，常采用缠绕成型工艺制作树脂基纤维复合材料制品。该工艺方法首先将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模，最终得到树脂基纤维复合材料制品。

为了掌握树脂基纤维复合材料制品的性能特点，通常需要对树脂基纤维复合材料的机械强度进行测试。在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复合材料NOL环。NOL环性能的好坏是衡量纤维与树脂基体界面浸润性、粘接性及其在应力状态下传递应力能力的尺度，因此能够有效反映树脂基纤维复合材料的机械性能。通常情况下，在制作NOL环时，首先采用圆筒形状的缠绕芯模，将树脂基复合材料缠绕后，固化成型，再对环的外表面进行切割，得到标准中规定尺寸的NOL环。但是这种先缠绕后切割成环的方法存在一个问题，即切割后环的强度有所降低。这是因为从圆筒上切取环时，一些连续纤维被切断，降低了环的承载能力，使得测试结果不能真实地反映树脂基纤维复合材料的力学性能。

实用新型内容

本实用新型旨在针对现有技术中存在的问题作出改进，提供一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件，以解决现有技术中采用圆筒形状模具缠绕复合材料后再切割成环的方法会导致NOL环强度降低、影响测试结果等问题。

本实用新型提供一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件,所述缠绕模具组件包括芯轴和用于带动所述芯轴转动的传动机构,所述缠绕模具组件还包括设置在所述芯轴上的一个或多个单环缠绕模具，所述单环缠绕模具为由两个平行的侧面和一个圆周面围合而成的圆柱形模具，所述单环缠绕模具的中部设有沿其轴线方向延伸的、贯穿于所述侧面的轴孔，以将所述单环缠绕模具套设在所述芯轴上，所述单环缠绕模具圆周面上设有绕圆周方向延伸的环形凹槽，所述环形凹槽沿轴线方向的宽度为h，所述环形凹槽沿径向内凹的深度为d，4mm≤h≤8mm，1mm≤d≤3mm。

其中，4mm≤h≤8mm是指h为4～8mm内的任一点值，例如，h＝4mm、h＝5mm、h＝6mm、h＝7mm或h＝8mm。类似地，1mm≤d≤3mm是指d为1～3mm内的任一点值，例如，d＝1mm、d＝1.2mm、d＝1.5mm或2mm。

优选地，d＝6mm，h＝1.5mm。

可以理解的是，在本实用新型中，所述单环缠绕模具的数量可根据需要制作的树脂基纤维复合材料NOL环的数量确定，例如，设置1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个所述单环缠绕模具。

优选地，所述芯轴上设有六个所述单环缠绕模具。

进一步地，所述单环缠绕模具由位于中间的主体轴和分别位于所述主体轴两侧的套环组合而成，所述主体轴包括圆柱形部件，所述圆柱形部件的直径为D1，所述圆柱形部件沿轴线方向的宽度为H1，所述圆柱形部件的两侧设有从所述圆柱形部件两个平行侧面分别向外凸出、沿所述圆柱形部件的轴线方向延伸形成的凸起部件，所述单环缠绕模具的轴孔位于所述主体轴的中心轴线处并贯穿于所述主体轴；

所述套环是中间为空心的圆环部件，从所述套环的外边缘沿所述套环的轴线、朝向所述主体轴方向凸伸形成一圈侧壁，所述套环的外径为D2，所述侧壁沿所述套环的轴线方向凸伸出的宽度为H2，其中，d＝D2-D1，h＝H1-2*H2；

所述主体轴的凸起部件嵌设在所述套环的空心中，所述套环的侧壁包围在所述主体轴的圆柱形部件的部分圆周面上，使所述套环与所述主体轴组合在一起，所述圆柱形部件露在所述套环侧壁外部的圆周面以及所述套环的外侧圆周面共同形成所述单环缠绕模具的所述圆周面，所述凸起部件的侧面以及所述圆环部件的环形侧面共同形成所述单环缠绕模具的所述两平行侧面，且所述圆柱形部件露在所述套环侧壁外部的圆周面以及所述套环侧壁之间形成所述环形凹槽。

进一步地，所述主体轴和所述套环上均设有沿其轴线方向贯穿设置的螺纹孔，所述主体轴和位于所述主体轴两侧的所述套环通过螺丝穿过螺纹孔的螺接方式组合形成所述单环缠绕模具。

进一步地，所述单环缠绕模具为一体化结构。

进一步地，所述芯轴外表面设有部分外螺纹，所述单环缠绕模具的轴孔为表面设有内螺纹的螺纹孔，所述螺纹孔与所述外螺纹配合，使所述芯轴与所述单环缠绕模具连接。

进一步地，所述传动机构的定轴上设有尖锥，所述尖锥抵顶住所述芯轴设有外螺纹的一端。

进一步地，所述传动机构的转动轴上设有夹具，所述夹具夹持所述芯轴远离外螺纹的一端。

与现有技术相比，有益效果如下：

在本实用新型的技术方案中，采用单环缠绕模具对浸过树脂胶液的纤维材料进行缠绕，由于单元缠绕模具的环形凹槽尺寸规范，可以制得尺寸精确、符合测试标准要求的树脂基纤维复合材料NOL环，可直接用于性能测试试验，因此无需像使用环向圆筒缠绕模具进行缠绕时，还要对缠绕制品进行二次加工才能制得单环。省去切割这一加工步骤，可以大大降低因切割给纤维带来的损耗，从而使测试数据可以更加真实地反应树脂基复合材料的实际强度。此外，在本实用新型的缠绕模具组件中，可以设置多个单环缠绕模具进行连续缠绕，使得单批次制得的产品数量不因单环缠绕模具而受到影响。

附图说明

图1是实施例二缠绕模具组件的结构示意图。

图2是实施例二缠绕模具组件的分解示意图。

图3是实施例二中单环缠绕模具的结构示意图(未示出螺丝)。

图4是实施例二中单环缠绕模具的分解示意图(未示出螺丝)。

图5是图3中单环缠绕模具的正视图。

图6是图4中单环缠绕模具的正视图。

图7是图4中单环缠绕模具的套环的侧视图。

图8是图4中单环缠绕模具的主体轴的侧视图。

图9是实施例三缠绕模具组件的结构示意图。

图10是实施例三缠绕模具组件的分解示意图。

图11是实施例三中单环缠绕模具的结构示意图(未示出螺丝)。

图12是图11中单环缠绕模具的正视图。

具体实施方式

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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，用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的部件或组成部分，并非用于表明或暗示所指示部件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面结合实施例和附图对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例一

本实施例提供一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件,所述缠绕模具组件包括芯轴和用于带动所述芯轴转动的传动机构,其特征在于：所述缠绕模具组件还包括设置在所述芯轴上的一个或多个单环缠绕模具，所述单环缠绕模具为由两个平行的侧面和一个圆周面围合而成的圆柱形模具，所述单环缠绕模具的中部设有沿其轴线方向延伸的、贯穿于所述侧面的轴孔，以将所述单环缠绕模具套设在所述芯轴上，所述单环缠绕模具圆周面上设有绕圆周方向延伸的环形凹槽，所述环形凹槽沿轴线方向的宽度为h，所述环形凹槽沿径向内凹的深度为d，4mm≤h≤8mm，1mm≤d≤3mm。

实施例二

本实施例提供一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件，如图1、图2所示，该缠绕模具组件包括芯轴10、用于带动芯轴10转动的传动机构和设置在芯轴10上的六个单环缠绕模具20。

其中，芯轴10的表面一部分设有外螺纹，另一部分为光滑部。传动机构由设有尖锥31的定轴30和设有夹具41的转动轴40两部分组成。定轴30上的尖锥31抵顶住芯轴10设有外螺纹的一端，转动轴40上的夹具41则夹持住芯轴10的光滑部，即夹持住芯轴10远离外螺纹的一端。传动机构通过转动轴的转动，带动芯轴转动。

其中，单环缠绕模具20的中部设有表面为内螺纹的螺纹孔，可与芯轴10的外螺纹相配合，从而使单环缠绕模具20套设在芯轴10上，并随芯轴10的转动而转动。具体地，如图3至图6所示，单环缠绕模具20由位于中间的主体轴21和分别位于主体轴21两侧的第一套环22、第二套环23组合而成。主体轴21包括圆柱形部件211，该圆柱形部件的直径为D1，该圆柱形部件沿轴线方向(即图6中的左右方向)的宽度为H1。圆柱形部件211的两侧设有从该圆柱形部件211两个平行侧面分别向外凸出、沿圆柱形部件211的轴线方向延伸形成的第一凸起部件212、第二凸起部件213，用于配合连接套环。在主体轴21的中心位置处、沿主体轴21的轴线方向延伸形成轴孔24，该轴孔24贯穿于主体轴21，且轴孔24的表面设有内螺纹，也就是说，该轴孔24即为上述单环缠绕模具20的螺纹孔，单环缠绕模具20通过该轴孔24套设在芯轴10上。

第一套环22和第二套环23为相同结构，此处仅以第二套环23为例作具体说明。第二套环23是中间为空心231的圆环部件，从该第二套环23的外边缘沿套环的轴线方向(即图4中的左右方向)、朝向主体轴21凸伸形成一圈侧壁232，该第二套环23的外径为D2，该侧壁232沿套环的轴线方向(即图6中的左右方向)的宽度为H2。

在本实施例中，主体轴21的第一凸起部件212、第二凸起部件213分别嵌设在第一套环22、第二套环23的空心中，第一套环22、第二套环23的侧壁从两侧分别包围住主体轴21的圆柱形部件211的部分圆周面，从而使第一套环22、第二套环23和主体轴21之间形成环形凹槽25。该环形凹槽25沿轴线方向(即图5中的左右方向)的宽度h，h＝H1-2*H2，该环形凹槽沿径向方向的凹陷深度为d，d＝D2-D1，h＝6mm，d＝1.5mm。此外，结合图3至图8所示，在主体轴21和第一套环22、第二套环23的平行侧面上上均设有贯穿于侧面的的螺纹孔26，主体轴21和套环22、23通过用螺丝穿过螺纹孔的连接方式组合在一起，形成单环缠绕模具20。

结合图3至图5所示，从整体上看，本实施例的单环缠绕模具为由两个平行的侧面和一个圆周面围合而成的圆柱形模具。其中，两个平行的侧面分别是由第一凸起部件212的侧面以及与其位于同一平面上的套环22的环形侧面共同形成、第二凸起部件213的侧面以及与其位于同一平面上的套环23的环形侧面共同形成；单环缠绕模具的圆周面是由圆柱形部件211露在套环侧壁外部的圆周面、第一套环22外侧圆周面以及第二套环23外侧圆周面共同形成。沿轴线方向(即图中的左右方向)贯穿于该圆柱形模具的孔为轴孔24，在圆柱形模具的圆周面中部朝径向方向向内凹陷形成的凹槽即为环形凹槽25。

实施例三

本实施例提供一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件,如图9和图10所示，该缠绕模具组件包括芯轴10、用于带动所述芯轴转动的传动机构以及设置在所述芯轴上的单环缠绕模具20。

其中，芯轴10的表面一部分设有外螺纹，另一部分为光滑部。传动机构由设有尖锥31的定轴30和设有夹具41的转动轴40两部分组成。定轴30上的尖锥31抵顶住芯轴10设有外螺纹的一端，转动轴40上的夹具40则夹持住芯轴10的光滑部，即夹持住芯轴10远离外螺纹的一端。传动机构通过转动轴的转动，带动芯轴转动。

其中，单环缠绕模具20为一体化结构，具体是由两个平行的侧面和一个圆周面围合而成的圆柱形模具。结合图11、图12所示，该单环缠绕模具20的中部设有沿其轴线方向(即图11中的左右方向)延伸的轴孔24，该轴孔24贯穿于单环缠绕模具20，且轴孔24表面设有内螺纹，可通过内螺纹与芯轴的外螺纹嵌合，将单环缠绕模具套设在芯轴上。该单环缠绕模具20的圆周面的中部朝单环缠绕模具20的径向方向向内凹陷形成环形凹槽25，该环形凹槽25沿轴线方向的宽度h＝6mm，该环形凹槽沿径向内凹的深度d＝1.5mm。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于制作树脂基纤维复合材料NOL环的缠绕模具组件,所述缠绕模具组件包括芯轴和用于带动所述芯轴转动的传动机构,其特征在于：所述缠绕模具组件还包括设置在所述芯轴上的一个或多个单环缠绕模具，所述单环缠绕模具为由两个平行的侧面和一个圆周面围合而成的圆柱形模具，所述单环缠绕模具的中部设有沿其轴线方向延伸的、贯穿于所述侧面的轴孔，以将所述单环缠绕模具套设在所述芯轴上，所述单环缠绕模具圆周面上设有绕圆周方向延伸的环形凹槽，所述环形凹槽沿轴线方向的宽度为h，所述环形凹槽沿径向内凹的深度为d，4mm≤h≤8mm，1mm≤d≤3mm。

2.根据权利要求1所述的缠绕模具组件，其特征在于：所述单环缠绕模具由位于中间的主体轴和分别位于所述主体轴两侧的套环组合而成，所述主体轴包括圆柱形部件，所述圆柱形部件的直径为D1，所述圆柱形部件沿轴线方向的宽度为H1，所述圆柱形部件的两侧设有从所述圆柱形部件两个平行侧面分别向外凸出、沿所述圆柱形部件的轴线方向延伸形成的凸起部件，所述单环缠绕模具的轴孔位于所述主体轴的中心轴线处并贯穿于所述主体轴；

所述套环是中间为空心的圆环部件，从所述套环的外边缘沿所述套环的轴线、朝向所述主体轴方向凸伸形成一圈侧壁，所述套环的外径为D2，所述侧壁沿所述套环的轴线方向凸伸出的宽度为H2,其中，d＝D2-D1，h＝H1-2*H2；

所述主体轴的凸起部件嵌设在所述套环的空心中，所述套环的侧壁包围在所述主体轴的圆柱形部件的部分圆周面上，使所述套环与所述主体轴组合在一起，所述圆柱形部件露在所述套环侧壁外部的圆周面以及所述套环的外侧圆周面共同形成所述单环缠绕模具的所述圆周面，所述凸起部件的侧面以及与其位于同一平面上的所述套环的环形侧面共同形成所述单环缠绕模具的侧面，且所述圆柱形部件露在所述套环侧壁外部的圆周面以及所述套环侧壁之间形成所述环形凹槽。

3.根据权利要求2所述的缠绕模具组件，其特征在于：所述主体轴和所述套环上均设有沿其轴线方向贯穿设置的螺纹孔，所述主体轴和位于所述主体轴两侧的所述套环通过螺丝穿过螺纹孔的螺接方式组合形成所述单环缠绕模具。

4.根据权利要求1所述的缠绕模具组件，其特征在于：进一步地，所述单环缠绕模具为一体化结构。

5.根据权利要求1至4任一项所述的缠绕模具组件，其特征在于：所述芯轴外表面设有部分外螺纹，所述单环缠绕模具的轴孔为表面设有内螺纹的螺纹孔，所述螺纹孔与所述外螺纹配合，使所述芯轴与所述单环缠绕模具连接。

6.根据权利要求1至4任一项所述的缠绕模具组件，其特征在于：所述传动机构的定轴上设有尖锥，所述尖锥抵顶住所述芯轴设有外螺纹的一端。

7.根据权利要求1至4任一项所述的缠绕模具组件，其特征在于：所述传动机构的转动轴上设有夹具，所述夹具夹持所述芯轴远离外螺纹的一端。

8.根据权利要求1至4任一项所述的缠绕模具组件，其特征在于：所述芯轴上设有六个所述单环缠绕模具。