一种模具工装及纤维缠绕固化系统的制作方法

本实用新型属于纤维缠绕设备技术领域，具体涉及一种模具工装及纤维缠绕固化系统。

背景技术：

随着社会的迅速发展和人们生活水平的提高，纤维缠绕制品已广泛应用于日常生活和工业生产当中，其应用领域越来越广，应用形式也越来越多。通常情况下，纤维缠绕制品具有强度高、模量大、可设计性、抗腐蚀性、耐久性能好以及热膨胀系数与混凝土的相近等特性。这些特性使得纤维缠绕制品能满足结构的大跨、高耸、重载、轻质高强设计，满足结构在恶劣条件下的应用需要，以及满足现代建筑施工工业化发展的要求。因此，纤维缠绕制品被越来越广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。

纤维缠绕工艺是纤维缠绕制品生产的关键工艺之一。在现有技术中，大多需要将缠绕有待固化处理制品的芯模放入固化炉中进行固化。由于固化炉外部温度较芯模内部温度更高，因而制品往往沿径向由外向内进行固化。这种固化形式对于缠绕多层的产品结构而言，由于外层受热固化在先，内层受热慢(较外层温度低)，极易由于热膨胀效应造成制品分层，影响制品的合格率。

鉴于此，在本申请人的在先专利cn2017156491u中，公开了一种芯模，其中，通过在模具内部设置开设有若干孔洞的芯轴，由其向模具内部通入冷却气体，实现对芯模外筒体的冷却，能一定程度上缓解制品冷却过程中的热膨胀效应，提升制品的成型质量，提高制品的合格率。但是，由于气体由设置在芯轴上的气孔进入芯模内部，使得气体进入模具内部时会产生气流分布不佳的问题，造成整个模具存在冷热分布不均匀的问题，使得模具各部位的制品冷却温度不同，冷却不能同步，造成某些部位任然会产生热膨胀效应，影响纤维绕制品的质量。同时，上述结构在对该模具内部通入高温气体时，通常会导致模具内部气体保持一定的正压，使得模芯存在溢出高温气流的潜在风险，不仅会造成能耗的损失，还存在操作人员被烫伤的风险。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种模具工装及纤维缠绕固化系统，可以使得模具部件内气流的稳定传热，保障模具的冷热分布均匀，提升纤维缠绕制品的制备效率和精度，降低纤维缠绕制品的制备成本。

为实现上述目的，本实用新型的一个方面，提供了一种模具工装，包括支撑架、驱动电机以及设于支撑架上的模具部件；

所述模具部件包括呈中空筒状的筒体，所述筒体的两端分别设置有端盖，所述端盖的端面上同轴设置有转动轴，且所述转动轴上开设有连通所述筒体内部的通孔；且所述筒体的内周壁面上沿轴向间隔设置有多个呈环状的挡风板。

作为本实用新型的进一步改进，至少一个所述挡风板的环向上开设有至少一个贯穿其板体两端面的通风孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述通风孔为弧形孔、圆形孔、方孔、多边形孔中的一种或多种。

作为本实用新型的进一步改进，所述挡风板至少为三个，其中包括分设于所述筒体两端的第一挡风板和设于两所述第一挡风板之间的至少一个第二挡风板，所述第一挡风板或者所述第二挡风板上开设有若干通风孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述筒体的内周壁面上间隔设置有若干温度传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述转动轴上连通所述筒体内的通孔沿轴向开设，其轴线与所述转动轴的轴线平行或重合。

本实用新型的另一个方面，提供了一种纤维缠绕固化系统，包括所述的模具工装，和风机、加热部件以及风量调节阀；

所述风机的两个接口分别以管道连通所述模具部件一端的转动轴和所述加热部件的一端，用于实现所述筒体内的气体循环；且所述加热部件的另一端与所述模具部件另一端的转动轴以管道连通；以及所述风量调节阀设置在所述管道上。

作为本实用新型的进一步改进，还包括控制台，其分别与所述风机、所述加热部件、所述驱动电机、所述风量调节阀以电连接，以控制对应部件的工作。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的模具工装，其通过筒体和筒体两端端盖，以及端盖上转动轴的对应设置，对应取消了现有技术中伸入筒体内的芯轴，使得进入模具工装内部的气流更为平稳，有效地提高了筒体内部气场的稳定性，使得模具工装的筒体上温度分布更为均匀；其次，通过在模具工装内部设置若干挡风板，由其对通入模具工装内部的不规则气流进行阻挡，进一步的使得模具工装内部的温度场分布均匀，减小或者避免纤维缠绕制品在缠绕制备时各部位出现温差，提高纤维缠绕制品的成品质量。

(2)本实用新型的模具工装，其通过在模具部件内部设置若干个第一挡风板、第二挡风板，不仅能够对模具部件提供支撑，提高模具部件整体强度，扩宽该带固化功能的模具工装的适用范围，而且其能够扰乱模具部件内部不均匀气流，实现气流温度场的紊流，进一步地提高纤维缠绕制品的质量。

(3)本实用新型的纤维缠绕固化系统，其通过对应设置风量调节阀、风机和加热部件，利用风量调节阀对密封空间内部的气流压强进行灵活的调节，使得该筒体内部的压强可以始终保持在负压，避免高温气体的泄漏，减少气体泄漏可能导致的耗能增加和人员受伤，提升纤维缠绕固化系统应用的安全性和可靠性。

(4)本实用新型的模具工装及纤维缠绕固化系统，其结构简单，易于生产，且操作简便的同时具有良好的定模效果；通过设置完整的纤维缠绕固化系统，使得模具工装内部始终保持在安全的气压范围，进而提高该模具工装及纤维缠绕固化系统的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中模具工装的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中模具工装的i处局部放大图；

图3是本实用新型实施例中模具工装的内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例中第一挡风板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一中第二挡风板的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二中第二挡风板的结构示意图；

图7是本实用新型实施例中模具工装及纤维缠绕固化系统的整体结构俯视图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.支撑架，2.驱动电机，3.模具部件，301.筒体，302.端盖，303.第一挡风板，304.第二挡风板，305.通风孔；4.风机，5.加热部件，6.风量调节阀，7.控制台，701.控制线路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

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”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

本实用新型优选实施例中的模具工装如图1～6中所示。其中，该模具工装包括模具部件3和用于支撑该模具部件3的支撑架1，以及对应该模具部件3设置的驱动电机2。具体地，模具部件3的两端活动设置在支撑架1上，并可在驱动电机2的驱动下进行绕轴转动，进而完成纤维制品的缠绕制备。

进一步地，优选实施例中支撑架1如图1中所示，其底部为水平设置的工字型钢架，且该工字型钢架两端的中部分别沿竖向设置有钢制立柱，并在该立柱与工字型钢架的连接处分别设置有若干个加强筋，用于保证支撑架1设置的稳定性和可靠性。

同时，在两立柱的顶部分别设置有可拆卸的紧固装置，用于对模具部件3的两端进行活动固定。在优选实施例中，紧固装置由扣件和设置在扣件上的若干滚轮，以及设置在立柱顶部的若干滚轮组成，如图2中所示。利用上述紧固装置，可将模具部件3两端的转动轴活动固定，并使得上述转动轴可发生绕轴转动。

进一步地，用于驱动模具部件3转动的驱动电机2优选设置于支撑架1的立柱侧面，如图1中所示，以为模具部件3提供稳定的驱动力，保障模具部件3能够保持可控的匀速转动。

具体而言，驱动电机2的安装底座固定连接于立柱的侧面上，其主轴穿过立柱上预留的通孔，该主轴的轴线平行于模具部件3的轴线。进一步地，对应驱动电机2的主轴和模具部件3一端的转动轴设置有传动组件。在优选实施例中，上述传动组件为链条，并在电机主轴和对应转动轴的外周上设置有传动齿轮，使得链条可与两传动齿轮对应匹配，继而实现驱动电机2对模具部件3的驱动。当然，优选实施例中的传动组件不局限于上述形式，其也可以根据实际需要优选为别的结构或者形式，例如齿轮直接传动或者皮带传动等。并对应在该主轴的端部上设置有传动组件。

进一步地，优选实施例中的模具部件3设于支撑架1顶部，其包括呈筒状结构的筒体301和设置于筒体301两端的端盖302，两端盖302上同轴设置有转动轴，转动轴上对应开设有连通筒体301内部的通孔，用于筒体301内气流的进入和排出。如图2中所示，在转动轴侧面沿环向间隔设置有连接端盖302外端面的若干加强筋，以提高转动轴与端盖302的连接强度。同时，筒体301的内部沿轴向间隔设置有多个呈圆环形的挡风板，不仅能够为筒体301提供支撑，提高筒体301整体强度，而且利用挡风板的设置，能有效降低筒体301内部的风速，使得气体在筒体301内可以更加稳定的流通，并填满筒体301内的各位置，并使得筒体301内部的温度分布更为均匀。除将挡风板设置为间隔设置的多个圆环外，还可以将其设置为沿筒体301内壁呈螺旋线状延伸的形式(类似于螺母的内牙线)，且进一步优选上述螺旋线状的挡风板与筒体301同轴。此外，筒体301的内周壁面上间隔设置有若干温度传感器，用以实时监测筒体301内的温度分布。

优选地，至少一个挡风板上沿环向间隔开设有多个通风孔305，利用通风孔305的开设，使得气体掠过挡风板时，可以更加稳定，避免筒体内存在气体不能到达的区域，提高筒体301内温度的传递速率，减少筒体301内不规则气流的产生，实现气流温度场的紊流。进一步具体地，在优选实施例中，上述挡风板的设置形式如图3中所示，其包括分设于筒体最两侧并呈圆环形的第一挡风板303和对应设置于两第一挡风板303之间的若干第二挡风板304，第一挡风板303为完整的圆环形结构，如图4中所示；第二挡风板304在呈圆环形的板体上间隔开设有多个通风孔305。

在一个优选实施例中，第二挡风板304上开设的通风孔305如图5中所示，即通风孔305为沿环向间隔开设的弧形孔，且多个通风孔305呈等间隔开设。显然，在实际制作时，第二挡风板304上的通风孔305也可以根据实际需要设置为别的形式，例如在如图6所示的另一个优选实施例中，其通风孔305设置为圆孔形。此外，通风孔305也可以根据设置需要优选设计为三角孔、椭圆形孔、多边形孔、异形孔等其他形式，且同一挡风板上的多个通风孔305可以等间隔开设，也可以不等间隔开设，在此不做赘述。

通过上述设置，可以得到能均匀受热、均匀冷却的模具工装，保证纤维缠绕制品制备过程中的均匀受热、均匀冷却。在此基础上，配套设置了针对筒体301内气体循环的相关组件，并对应得到了如图7中所示的纤维缠绕固化系统。

具体而言，在上述模具工装的基础上，还对应设置了风机4、加热部件5。其中，风机4的两个气口分别与加热部件5的一端和模具部件3一端的转动轴以管道对应连通，且加热部件5的另一端与模具部件3另一端的转动轴以管道连通，形成密封的气体循环管路。在实际工作时，风机4可将经加热部件5加热后的气体抽入到模具部件3中，且完成传热后的气体经管道流入加热部件5进行加热。或者，风机4将筒体301内完成传热的气体经风机4抽入至加热部件5中，并在加热部件5中完成加热后从筒体301背离连接风机4的一端进入筒体301。

进一步地，在管路上还设置有风量调节阀6，用于调节筒体301内部的静压分布，确保模具部件3内通入热气时，其筒体301内的气压始终保持在负压状态，利用上述设置，不仅能避免循环管路内部气流外泄所导致的额外耗能，还能够防止高温气流泄漏可能造成的人员烫伤。

在实际设置时，风量调节阀6既可以设置在风机4两侧的管线上，也可设置在加热部件5两端的管线上。举例来说，若风量调节阀6设置在风机4排风口侧的管线上，如果想要往筒体301中通入高温气体并保证筒体301内的气体处于负压状态，此时，需要在筒体301内气流稳定后逐渐将风量调节阀6的阀口由大调小，使得筒体301的内部气压稳定保持在某一负压状态。若风量调节阀6设置在风机4抽风口侧的管线上，如果想要往筒体301中通入高温气体并保证筒体301内的气体处于负压状态，此时，需要在筒体301内气流稳定后将风量调节阀6的阀口逐渐由小调大，使得筒体301内部的气压始终保持在负压状态。

进一步优选地，通入模具部件3内进行传热的介质也可以为液态介质，例如导热油或者其他传导性能良好的液态物质，加热部件5可对完成传热后的液态介质进行加热，并经由泵机(替代上述风机)泵送至筒体301内。同时，还可优选对应纤维缠绕固化系统内的各部件设置控制台7，由其对各部件的工作进行精确控制。具体地，控制台7可与驱动电机2、模具部件3、风机4(液态介质时为泵机)、加热部件5以及风量调节阀6(液态介质时为流量调节阀)分别通过控制线路701连接，并对系统运行过程中的各数据、参数进行实时监控，确保整个系统工作的准确性和可靠性。

本实用新型优选实施例中的模具工装，通过筒体301两端设置带有中空轴的端盖302进行气流的导入和导出，且在其内部设置若干第一挡风板303、第二挡风板304，对气流进行紊流，继而确保筒体301外表温度均匀；此外，通过设置风量调节阀6以调节内部气流压强，使得模具部件3内部保持负压。

本实用新型的模具工装与现有技术方案相比，具有如下优势：

(1)本申请模具部件3两端设置有带有中空轴的端盖302，使得气流由该中空轴直接进入模具部件3内部，能够使得气流保持较为稳定的流动形式，继而保持该筒体301温度的均匀分布，提高纤维缠绕制品的质量；

(2)模具部件3内部设置若干个第一挡风板303、第二挡风板304，不仅能够对模具部件3提供支撑，提高模具部件3整体强度，扩宽模具工装的适用范围，而且其能够扰乱模具部件3内部不均匀气流，实现气流温度场的紊流，进一步地提高纤维缠绕制品的质量；

(3)通过设置风量调节阀6对密封空间内部的气流压强进行灵活的调节，以使得该密封空间内部压强保持在负压，避免发生泄漏导致耗能增加以及高温气流泄漏导致人员受伤，继而提高模具工装的安全性和可靠性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。