[发明专利]一种用于制造树脂基纤维复合材料缠绕单向板的模具及方法

说明书

本发明涉及一种用于制造树脂基纤维复合材料缠绕单向板的模具及方法，其包括顶板、底板、限位板、脱模棒和垫片组成的缠绕组件，与缠绕机床套设的连接杆、顶针连接杆，以及用于尺寸限位的盖板。限位板为厚度1mm的金属长片，针对不同类型的试样自行定义其数量。采用本技术方案，缠绕单向板的层厚可自行定义，以满足不同测试类型的试样尺寸需求，试样尺寸及性能稳定，同时模具组件的装配、拆卸及试样脱模简单便捷，提高制样效率。

技术领域

本发明涉及复合材料缠绕设备技术领域，具体是一种用于制造树脂基纤维复合材料缠绕单向板的模具组件。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料由于性能协同效应带来的比重小、比强度和比模量大等特点，同时兼具性能的方向可设计性，在航天航空领域应用广泛。在其众多成型方法中，湿法缠绕工艺技术成熟，常见于火箭发动机领域。该工艺方法核心技术路径是将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照预先设定的规律缠绕到芯模上，固化脱模后得到复合材料制品。

针对树脂基复合材料缠绕成型构件的性能水平，对其机械强度进行测试时需要制备标准试样，最为常见的是缠绕单向板试样，其性能水平直接反应层合结构的强弱程度，具有重要参考价值。对于不同类型机械性能，各类测试标准规定的单向试样厚度大小不一，单一模具只能针对特定试样类型，且通常会存在脱模困难的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术问题中存在的问题进行改进，提供一种用于制造树脂基纤维复合材料缠绕单向板的模具组件，以解决现有技术中模具单一、试样尺寸性能不稳定及脱模困难等问题。

本发明解决技术的方案是：一种用于制造树脂基纤维复合材料缠绕单向板的模具，在于包括缠绕组件、连接杆、顶针连接杆以及盖板；

所述的缠绕组件为组合式结构，包括顶板、底板、限位板、脱模棒和垫片；所述底板两端设置同方向的凸起台阶，顶板放置在所述凸起台阶面上，限位板包含四组，分别置于顶板与底板的两侧且与所述凸起台阶同长度方向放置，所述顶板、底板、限位板上同位置处均设有通孔，利用所述通孔使用六角头螺栓和六角螺母进行定位及装配；所述脱模棒、垫片通过圆柱头螺栓与底板台阶处端面连接形成脱模位置；所述底板与脱模棒相邻的端面安装用于与缠绕机床套设的连接杆和顶针连接杆；所述的盖板用于缠绕工序完成后与所述顶板、底板进行连接进行尺寸限位。

进一步的，所述的限位板为固定厚度的金属长片，根据需要制备的复合材料单向试样的标准厚度确定每组限位板的数量。

进一步的，限位板为厚度1mm的金属长片。

进一步的，所述脱模棒有两根，均为半圆形长条状且带有一定长度平端面，每根脱模棒的平端面分别在底板的两个凸起台阶端面处实现与底板的连接，每个凸起台阶端面与所述的平端面之间安装垫片。

进一步的，所述的连接杆包括连接杆和顶针连接杆；所述连接杆上设置拔销，通过拔销与底板上对应的销孔实现连接，所述顶针连接杆设有顶针孔，缠绕机床自带顶针抵住所述顶针孔。

进一步的，所述的销孔与拔销均为鸭嘴型。

依据所述的模具实施的缠绕方法，包括如下步骤：

(1)通过六角头螺栓配合六角螺母将顶板、底板与限位板定位并连接，限位板个数根据试样厚度需求设置，再通过圆柱头螺栓将脱模棒、垫片与底板定位并连接，形成缠绕组件；

(2)将连接杆、顶针连接杆与缠绕组件安装到位，再整体安装到纤维缠绕设备，按既定缠绕工艺将纤维缠绕在顶板与限位板形成凹槽内，缠绕完成后将盖板通过六角头螺栓和六角螺母安装到位，送入烘箱内按照既定固化工艺进行固化成型；

(3)固化完成后，先将连接杆、顶针连接杆、盖板及限位板拆卸，移除垫片后抽出脱模棒，然后将试样沿着连接杆方向整体推出，完成脱模处理。

本发明与现有技术相比的有益效果是：