CN217197051U - 一种管梁成型工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种管梁成型工装，涉及复合材料技术领域，包括下模、上模、芯模、端盖以及封头；其中，所述下模包括下模腔；所述下模腔的两侧均设置有铺贴部；所述芯模适于安装于所述下模腔内；所述上模包括上模腔；所述下模与所述上模可拆卸连接；所述芯模的材质为聚苯乙烯泡沫；所述端盖以及所述封头分别安装于所述模腔的两端；所述端盖上设置有与所述模腔相通的气孔。本实用新型提供的管梁成型工装，铺贴过程中，可以先将预浸料在下模腔以及铺贴部进行初步铺贴后，再将芯模放置于初步铺贴的预浸料中进行下一步操作，从而使得芯模能够在下模的支撑下进行预浸料的回转铺贴等操作，以避免芯模因重力等原因发生形变，降低脱模难度。

Description

一种管梁成型工装

技术领域

本实用新型涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种管梁成型工装。

背景技术

近年来，无人机作为智能机械的代表已广泛应用于军事、城市管理、探测、抢险救灾等各行各业，无人机的迅速发展对其总体性能提出了更高的要求，尤其是重量和安全性。

管梁是一种受力形式合理的结构元件，基于其结构特点，使得管梁具有优异的强度等力学性能，且封闭的管状试件能避免自由边缘应力分布不均匀的问题；由于复合材料具有比强度高、比刚度高、耐腐蚀、可设计性强等一系列的优点，使得复合材料管梁得到了广泛的应用。

由于复合材料管状梁为封闭结构，成型比较困难，且对于大长度的复合材料管梁，如长度不小于10m的复合材料管梁，在其成型时，由于模具自身重力的影响，易于产生形变，导致脱模困难，且其刚度也难以保证，使得大长度复合材料管梁的成型难度较大。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是现有的大长度复合材料管梁成型难度较大。

为解决上述问题，本实用新型提供一种管梁成型工装，包括下模、上模、芯模、端盖以及封头；其中，

所述下模包括下模腔，所述下模腔用于铺贴预浸料；

所述下模腔的两侧均设置有铺贴部；

所述芯模适于安装于所述下模腔内，以实现对所述预浸料的回转铺贴；

所述上模包括上模腔；

所述下模与所述上模可拆卸连接，所述下模腔与所述上模腔围合构成模腔；

所述芯模的材质为聚苯乙烯泡沫；

所述端盖以及所述封头分别安装于所述模腔的两端；

所述端盖上设置有与所述模腔相通的气孔。

可选地，所述下模包括至少两个可拆卸连接的下模本体，每一所述下模本体上均设置有第一凹槽，若干所述第一凹槽拼合构成所述下模腔。

可选地，所述上模包括至少两个可拆卸连接的上模本体，每一所述上模本体上均设置有第二凹槽，若干所述第二凹槽拼合构成所述上模腔。

可选地，所述下模本体的长度大于所述上模本体的长度。

可选地，所述下模本体的长度为所述上模本体长度的二倍。

可选地，相邻所述下模本体之间、相邻所述上模本体之间、所述下模与所述上模之间、所述端盖与所述下模之间、所述端盖与所述上模之间、所述封头与所述下模之间、所述封头与所述上模之间均设置有密封垫圈。

可选地，还包括设置于所述上模上方的封板。

可选地，还包括连接于所述下模下方的底座。

可选地，所述下模、所述上模以及所述底座上均设置有吊环。

与现有技术相比，本实用新型提供的管梁成型工装具有如下优势：

本实用新型提供的管梁成型工装，通过在下模上设置位于下模腔两侧的铺贴部，使得复合材料管梁成型过程中，能够通过整块的预浸料来对管梁进行成型，提高管梁的力学性能；同时，由于铺贴过程中，可以先将预浸料在下模腔以及铺贴部进行初步铺贴后，再将芯模放置于初步铺贴的预浸料中进行下一步操作，从而使得芯模能够在下模的支撑下进行预浸料的回转铺贴等操作，以避免芯模因重力等原因发生形变，降低脱模难度；同时，芯模采用受热收缩的聚苯乙烯泡沫，使得该芯模一方面在预浸料铺贴过程中对预浸料进行支撑等作用，另一方面又在成型过程中收缩，与成型后复合材料管梁分离，保证芯模能够顺利脱出，进一步降低难度，使得该管梁成型工装能够对大长度的复合材料管梁进行成型。

附图说明

图1为本实用新型中管梁成型工装的局部爆炸图；

图2为本实用新型中管梁成型工装的结构简图；

图3为本实用新型中下模的结构简图；

图4为本实用新型中上模的结构简图；

图5为本实用新型中上模与封板的结构简图；

图6为本实用新型中底座的结构简图。

附图标记说明：

1-下模；11-下模腔；12-铺贴部；13-下模本体；2-上模；21-上模腔；22-上模本体；3芯模；4-端盖；41-气孔；5-封头；6-封板；7- 底座；71-钢支架；72-侧板；73-顶板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”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，仅是为了简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

为解决现有的大长度复合材料管梁成型难度较大的问题，本实用新型提供一种管梁成型工装，参见图1、图2所示，该管梁成型工装包括下模1、上模2、芯模3、端盖4以及封头5；其中，下模 1包括下模腔11，该下模腔11用于铺贴预浸料；下模腔11的形状及尺寸根据待成型的管梁的外形而定；下模腔11的两侧均设置有铺贴部12，该铺贴部12为下模腔11两侧向外延伸的平面结构，下模腔11的内壁与铺贴部12为连续结构，共同构成预浸料初步铺贴的铺贴面；本申请优选铺贴部12相对于上模2的外侧向外延伸 20mm～40mm，一方面用于铺贴预浸料，另一方面用于真空袋的密封；芯模3适于安装于下模腔11内，以实现对预浸料的回转铺贴；该芯模3的形状及尺寸根据待成型的管梁的内腔而定；上模2包括上模腔21；下模1与上模2可拆卸连接，下模1与上模2相连后，下模腔11与上模腔21围合构成与待成型的管梁外形相适配的模腔；为便于将芯模3脱出，利用聚苯乙烯泡沫受热后收缩的特性，本申请优选芯模3的材质为聚苯乙烯泡沫；端盖4以及封头5分别安装于模腔的两端，通过端盖4以及封头5，使得模腔形成封闭结构；进一步在端盖4上设置有与模腔相通的气孔41，以便于通过该气孔 4对模腔内抽真空或充气。

使用该管梁成型工装时，首先根据待成型管梁的尺寸，裁剪预浸料，其中预浸料的宽度根据管梁的外径而定，以便于通过整块的预浸料来对管梁进行成型，提高管梁的力学性能；将该预浸料的中间部分铺贴于下模腔11中，两侧剩余的预浸料铺贴于下模腔11两侧的铺贴部12；本申请优选铺贴部12处相邻预浸料层之间放置有隔离膜，防止相邻预浸料层之间产生粘连；进一步优选相邻预浸料层之间相互错开，完成预浸料的初步铺贴；然后将芯模3放置于下模腔11中铺贴好的预浸料上，并将铺贴于铺贴部12处的预浸料铺贴于芯模3上，两侧的预浸料于芯模3上搭接或对接，完成预浸料的回转铺贴；也可根据需要，先在芯模3的外侧套设真空袋或气囊后，再将芯模3放置于下模腔11中铺贴好的预浸料上，并将铺贴于铺贴部12处的预浸料铺贴于芯模3上，两侧的预浸料于芯模3上搭接或对接，完成预浸料的回转铺贴；再将上模2与下模1合模，下模腔11与上模腔21围合构成模腔，芯模3以及铺贴于芯模3外侧的预浸料位于模腔内；将端盖4以及封头5分别安装于模腔的两端，将置于管梁内部的气囊开口处于端盖4进行胶接，对该管梁成型模具整体进行相应的成型工艺即可。

成型完成后，将上模2、端盖4以及封头5从下模1上拆卸下来，由于芯模3受热过程中收缩，从而能够轻松地将收缩后的芯模 3取出，得到成型后的管梁；由于芯模3的材质为聚苯乙烯泡沫，为兼顾脱模难度以及安全，本申请优选固化过程中的温度范围为 100℃～200℃。

其中对预浸料进行铺贴前，还需要在模具上铺贴隔离膜，以及制真空袋等操作，本申请对具体的成型方法不进行限定。

该管梁成型工装工作过程中，可根据需要在管梁内部加5～10个大气压，保证管梁的无损要求；外侧抽真空，将预浸料内固化产生的挥发气体排出，保证管梁的孔隙率要求，从而保证大长度复合材料管梁的质量。

本实用新型提供的管梁成型工装，通过在下模1上设置位于下模腔11两侧的铺贴部12，使得复合材料管梁成型过程中，能够通过整块的预浸料来对管梁进行成型，提高管梁的力学性能；同时，由于铺贴过程中，可以先将预浸料在下模腔11以及铺贴部12进行初步铺贴后，再将芯模3放置于初步铺贴的预浸料中进行下一步操作，从而使得芯模3能够在下模1的支撑下进行预浸料的回转铺贴等操作，以避免芯模3因重力等原因发生形变，降低脱模难度；同时，芯模3采用受热收缩的聚苯乙烯泡沫，使得该芯模3一方面在预浸料铺贴过程中对预浸料进行支撑等作用，另一方面又在成型过程中收缩，与成型后复合材料管梁分离，保证芯模3能够顺利脱出，进一步降低难度，使得该管梁成型工装能够对大长度的复合材料管梁进行成型。

为便于对大长度复合材料管梁进行成型，本申请优选下模1包括至少两个可拆卸连接的下模本体13，参见图3所示，每一下模本体13上均设置有第一凹槽，若干第一凹槽拼合构成下模腔11；并且，每一第一凹槽的两侧均设置有向外延伸的平面结构，若干平面结构拼合构成铺贴部12。

同样，本申请优选上模2包括至少两个可拆卸连接的上模本体 22，参见图4所示，每一上模本体22上均设置有第二凹槽，若干第二凹槽拼合构成上模腔21。

本申请通过将下模1和上模2均设置为分块结构，下模本体 13以及上模本体22分别单独成型，相邻下模本体13以及相邻上模本体22之间均可通过紧固件连接，从而能够在保证降低大长度复合材料管梁成型难度的同时，还降低了对加工设备、加工设备运载车辆尺寸的要求。

进一步的，本申请优选在下模本体13以及上模本体22上设置有若干纵筋以及横筋，以保证下模1以及上模2的刚度，进而保证管梁的刚度。

相邻下模本体13以及相邻上模本体22的长度可以相同，也可以不同；为降低制造难度以及装配难度，本申请优选相邻下模本体 13的尺寸相同，且相邻上模本体22的尺寸相同；进一步的，为兼顾成型难度以及复合材料管梁的质量，参见图1、图2所示，本申请优选下模本体13的长度大于上模本体22的长度。

进一步的，本申请优选下模本体13的长度为上模本体22长度的二倍，从而在保证成型质量的同时，有助于降低管梁成型工装的装配难度。

进一步的，为保证成型过程中的密封性，本申请优选相邻下模本体13之间、相邻上模本体22之间、下模1与下模2之间、端盖 4与下模1之间、端盖4与上模2之间、封头5与下模1之间、封头5与上模2之间均设置有密封垫圈；具体的，相邻下模本体13之间、相邻上模本体22之间、下模1与上模2之间、端盖4与下模 1之间、端盖4与上模2之间、封头5与下模1之间、封头5与上模2之间的连接处均设置有密封槽，以便于放置密封圈。

参见图5所示，为避免抽真空时真空袋被吸入，本申请优选管梁成型工装还包括设置于上模2上方的封板6。

参见图6所示，为提高管梁成型工装的刚度，本申请优选还包括连接于下模1下方的底座7。

通过设置底座7，一方面通过该底座7提高刚度，便于吊装，进行固化时可以使该底座7与复合材料管梁一同进入烘箱进行固化，保证大长度符合材料管梁的刚度；另一方面，本申请优选底座7的高度范围为600mm～800mm，以考虑人体工程学，便于操作人员操作。

具体的，本申请优选该底座7包括由方钢组成的钢支架71，安装于钢支架71侧边的侧板72，以及设置于钢支架71上端的顶板 73；其中钢支架7、侧板72以及顶板73通过焊接连接，使得底座 7具有足够的刚度；优选侧板72上设置有开口，以便于在保证底座 7刚度的同时，减轻底座7的重量，降低操作难度。

进一步的，本申请优选顶板73上设置有螺栓孔，下模1与顶板 73通过螺栓相连；对管梁成型模具装配过程中，首先将若干下模本体13与顶板73进行调平，用于解决多个下模本体13相连产生的误差；完成调平后，也可以将螺栓与下模本体1和顶板73焊接相连。

为便于吊装，本申请优选下模1、上模2以及底座7上均设置有吊环；对管梁成型工装进行整体搬运时，采用底座7上的吊环；优选底座7上左右两侧设置有数量相同、位置对称的吊环，起吊时可以利用多个吊点，以防止进行吊装时因工装自身重力造成制件的变形。

本实用新型针对大长度复合材料管梁成型过程中存在的问题，提供了一种适用于大长度复合材料管梁的成型工装，该工装中，底座7的设计，一方面保证了操作过程的便利性，另一方面利用底座 7刚度大的特点，保证了吊装时不会影响制件本身的质量，从而保证了成型的大长度复合材料管梁的刚度；下模1以及上模2采用了分块设计，降低了对加工设备、运载车辆尺寸的要求；通过密封槽、铺贴部12，采用整体密封，保证了工装的密封要求，从而有利于大长度复合材料管梁内部充压、外部抽真空，保证了复合材料管梁无损和孔隙率要求，推动大长度复合材料管梁在大型无人机领域的应用。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种管梁成型工装，其特征在于，包括下模(1)、上模(2)、芯模(3)、端盖(4)以及封头(5)；其中，

所述下模(1)包括下模腔(11)，所述下模腔(11)用于铺贴预浸料；

所述下模腔(11)的两侧均设置有铺贴部(12)；

所述芯模(3)适于安装于所述下模腔(11)内，以实现对所述预浸料的回转铺贴；

所述上模(2)包括上模腔(21)；

所述下模(1)与所述上模(2)可拆卸连接，所述下模腔(11)与所述上模腔(21)围合构成模腔；

所述芯模(3)的材质为聚苯乙烯泡沫；

所述端盖(4)以及所述封头(5)分别安装于所述模腔的两端；

所述端盖(4)上设置有与所述模腔相通的气孔(41)。

2.如权利要求1所述的管梁成型工装，其特征在于，所述下模(1)包括至少两个可拆卸连接的下模本体(13)，每一所述下模本体(13)上均设置有第一凹槽，若干所述第一凹槽拼合构成所述下模腔(11)。

3.如权利要求2所述的管梁成型工装，其特征在于，所述上模(2)包括至少两个可拆卸连接的上模本体(22)，每一所述上模本体(22)上均设置有第二凹槽，若干所述第二凹槽拼合构成所述上模腔(21)。

4.如权利要求3所述的管梁成型工装，其特征在于，所述下模本体(13)的长度大于所述上模本体(22)的长度。

5.如权利要求4所述的管梁成型工装，其特征在于，所述下模本体(13)的长度为所述上模本体(22)长度的二倍。

6.如权利要求4所述的管梁成型工装，其特征在于，相邻所述下模本体(13)之间、相邻所述上模本体(22)之间、所述下模(1)与所述上模(2)之间、所述端盖(4)与所述下模(1)之间、所述端盖(4)与所述上模(2)之间、所述封头(5)与所述下模(1)之间、所述封头(5)与所述上模(2)之间均设置有密封垫圈。

7.如权利要求1～6任一项所述的管梁成型工装，其特征在于，还包括设置于所述上模(2)上方的封板(6)。

8.如权利要求7所述的管梁成型工装，其特征在于，还包括连接于所述下模(1)下方的底座(7)。

9.如权利要求8所述的管梁成型工装，其特征在于，所述下模(1)、所述上模(2)以及所述底座(7)上均设置有吊环。

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