专利名称：用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种模具及其使用方法，具体来说，涉及一种用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具及其使用方法。
背景技术：
纤维增强复合材料(英文简称FRP)具有高强度、低比重、耐腐蚀等优点，在当前建筑工程中的应用前景十分广阔。同时FRP空间网格在继承传统FRP材料高强度、低比重、耐腐蚀等优点的基础上，还可以克服传统建材的一些缺点，其技术优势主要体现在
FRP空间网格的连续纤维呈双向分布，无论是纵向、环向还是网格交叉部位均具有相当 大的强度，且其生产工艺的特点保证了节点间不会发生传统箍筋与纵向钢筋的相对错动，与混凝土有着良好的锚固和机械咬合作用，可以充分发挥纤维材料的高强度和高弹性模量。由于采用的是预先固化好的FRP材料，施工中FRP网格的材料性能稳定可靠，效果能得到有效的保证。FRP空间网格采用内埋式，不同于传统FRP片材的外贴式，FRP空间网格受到混凝土保护在耐久性、防火性、抗冲击性等方面均得到了极大的提高。FRP材料自身具有良好的耐久性、耐腐蚀性，可以有效地减少混凝土保护层的厚度。固化好的FRP空间网格不需要进行特殊的加工处理，可以直接安装使用，使施工更加方便快捷。FRP空间网格由于无磁性，可以代替钢筋用于医院、实验室等对磁性要求很高的特殊建筑。FRP空间网格使用方便，施工简单迅捷，可部分替代钢筋使用于新建混凝土结构中，特别是梁、柱等主要结构构件，成为在特殊条件下应用时的一种基本材料，可形成一种新的体系，而不仅仅是对传统FRP材料的补充。
发明内容
技术问题本发明所要解决的技术问题是提供一种用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，该模具通过调节双向螺纹丝杆和限位丝杆，以及接长槽道杆生产不同截面大小、任意长度的FRP空间网格，具备反复利用，拆装便捷的优点；同时，还提供该模具的使用方法，用于制作纤维增强复合材料空间网格，操作简单便捷。技术方案为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是
一种用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，该模具包括2η个长度相等且相互平行的槽道杆，η为大于等于2的整数，每个槽道杆沿其径向开有环形槽，且环形槽至少为三个，环形槽沿槽道杆轴向分布；每个槽道杆沿其轴向开有一个条形槽，该条形槽的槽底与槽道杆上每个环形槽的槽底相切；相邻两个槽道杆的两端之间通过螺母，以及双向螺纹丝杆或者限位丝杆连接。进一步，所述的η等于2，槽道杆包括第一槽道杆、第二槽道杆、第三槽道杆和第四槽道杆，第一槽道杆的两端和第二槽道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第三槽道杆的两端和第四槽道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第一槽道杆的两端和第三槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第二槽道杆的两端和第四槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接。进一步，所述的η等于3，槽道杆包括第一槽道杆、第二槽道杆、第三槽道杆、第四槽道杆、第五槽道杆和第六槽道杆，第一槽道杆的两端和第二槽道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第三槽道杆的两端和第四槽道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第五槽道杆的两端和第六槽道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第一槽道杆的两端和第三槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第三槽道杆的两端和第五槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第二槽道杆的两端和第四槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第四槽道杆的两端和第六槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接。进一步，所述的η等于4，槽道杆包括第一槽道杆、第二槽道杆、第三槽道杆、第四槽道杆、第五槽道杆、第六槽道杆、第七槽道杆和第八槽道杆，第一槽道杆的两端和第二槽 道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第三槽道杆的两端和第四槽道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第五槽道杆的两端和第六槽道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第七槽道杆的两端和第八槽道杆的两端分别通过一根双向螺纹丝杆连接，第一槽道杆的两端和第三槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第三槽道杆的两端和第五槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第五槽道杆的两端和第七槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第二槽道杆的两端和第四槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第四槽道杆的两端和第六槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接，第六槽道杆的两端和第八槽道杆的两端分别通过一根限位丝杆连接。进一步，所述的环形槽的截面和条形槽的截面均为U形，所述的每个槽道杆由单根槽道杆构成，或者由至少两根槽道杆拼接而成。上述用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具的使用方法，该使用方法包括如下步骤
第一步连接槽道杆首先，排布2η个槽道杆，η为大于等于2的整数，将奇数号槽道杆顺序排布，将偶数号顺序排布，且每个奇数号槽道杆与一个偶数号槽道杆相对，槽道杆相互平行，相邻槽道杆端部之间的连线形成正多边形或者矩形，所述的奇数号槽道杆是第一槽道杆、第三槽道杆、…、第2η-1槽道杆(2η-1)，所述的偶数号槽道杆是第二槽道杆、第四槽道杆、…、第2η槽道杆(2η);然后，每个槽道杆的端部设置贯通光滑孔和螺纹孔；接着，在奇数号槽道杆的端部设置右旋螺纹孔，在偶数号槽道杆的端部设置左旋螺纹孔；最后，将双向螺纹丝杆分别穿入相对的奇数号槽道杆和偶数号槽道杆两端的螺纹孔中，固定连接槽道杆，将限位丝杆分别穿过相邻的偶数号槽道杆端部的贯通光滑孔，固定连接偶数号槽道杆，将限位丝杆分别穿过相邻的奇数号槽道杆端部的贯通光滑孔，固定连接奇数号槽道杆，且每个限位丝杆的两端各设一对限位螺母，每对限位螺母分别位于限位丝杆穿过的贯通光滑孔的两端；
第二步调整槽道杆位置用扳手依次旋动双向螺纹丝杆至预定位置，调整限位丝杆两端的限位螺母至预定位置，待槽道杆均到达预定位置后，用扳手依次旋紧限位丝杆上的限位螺母；第三步使用后拆卸首先卸下位于限位丝杆两端外侧的限位螺母，然后用扳手旋松位于限位丝杆两端内侧的限位螺母，拆除限位丝杆，随后用扳手继续依次旋紧双向螺纹丝杆，使槽道杆间距减小，直至脱离纤维复合材料空间交叉网格，将槽道杆从纤维复合材料空间交叉网格中取出。有益效果与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果
(I)本发明的技术方案填补了国内制备纤维复合增强材料(FRP)空间交叉网格的空白，使得FRP制品形式更多样化。(2)本发明的技术方案考虑了纤维复合增强材料(FRP)空间交叉网格的多种形式，通过设计双向螺纹丝杆，限位丝杆，限位螺母等构件，调节双向螺纹丝杆及限位丝杆的相对位置，以及将槽道杆接长，生产截面大小、任意长度的FRP空间网格。模具大小可调且组装便捷，槽道杆、双向螺纹丝杆、限位螺杆可根据实际需要将多套模具组合。
(3)本发明的技术方案同时考虑了模具的拆卸和重复使用性。待FRP空间交叉网格经高温固化后，调节双向螺纹丝杆及限位丝杆可将模具从FRP空间网格内部取出，可快速投入下一次生产。
图1是本发明中槽道杆的结构示意图。图2是本发明中槽道杆的局部放大图。图3是本发明中实施例1结构的侧视图。图4是本发明中实施例2结构的侧视图。 图5是本发明中实施例3结构的侧视图。图中有第一槽道杆1、第二槽道杆2、第三槽道杆3、第四槽道杆4、第五槽道杆5、第六槽道杆6、第七槽道杆7、第八槽道杆8、双向螺纹丝杆9、限位丝杆10、环形槽11、条形槽12。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。如图1至图5所示，本发明的一种用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，包括2n个长度相等且相互平行的槽道杆。η为大于等于2的整数。每个槽道杆沿其径向开有环形槽11，且环形槽11至少为三个。环形槽11沿槽道杆轴向分布。每个槽道杆沿其轴向开有一个条形槽12。条形槽12呈直线为佳。条形槽12的槽底与槽道杆上每个环形槽11的槽底相切。相邻两个槽道杆的两端之间通过螺母，以及双向螺纹丝杆9或者限位丝杆10连接。该双向螺纹丝杆9的一端采用右旋螺纹攻丝，另一端采用左旋螺纹攻丝，双向螺纹丝杆9中部不设螺纹，双向螺纹丝杆9中部设置至少一对相互平行的平面。旋动双向螺纹丝杆9，即可调整与其相连的两根槽道杆之间的距离。槽道杆的截面可为圆形、矩形或其他形状。进一步，所述的环形槽11的截面和条形槽12的截面均优选为U形。制成U形，可以方便制备纤维增强复合材料空间网格后的脱模工序，并且在制备过程中可使得纤维束分布更为均匀，提升网格整体性能。环形槽11的截面为U形，该截面为经过环形槽11的轴线的平面。条形槽12的截面为U形，该截面为垂直于条形槽12延伸方向的平面。每个槽道杆的长度可根据实际需求改变。每个槽道杆可由单根槽道杆构成，也可由至少两根槽道杆拼接而成。下面根据附图举三个实施例。实施例1
如图3所示，该用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具中，槽道杆包括第一槽道杆1、第二槽道杆2、第三槽道杆3和第四槽道杆4四个槽道杆。也就是说，所述的η等于2。第一槽道杆I的两端和第二槽道杆2的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第三槽道杆3的两端和第四槽道杆4的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第一槽道杆I的两端和第三槽道杆3的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第二槽道杆2的两端和第四槽道杆4的两端分别通过一根限位丝杆10连接。
作为优选，上述的四个槽道杆围成横截面为正方形或者矩形的立方体。这样利用该模具制作的纤维增强复合材料空间网格是横截面为正方形或者矩形的立方体。当然，四个槽道杆还可以围成其他形状。实施例2
如图4所示，该用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具中，槽道杆包括第一槽道杆1、第二槽道杆2、第三槽道杆3、第四槽道杆4、第五槽道杆5和第六槽道杆6六个槽道杆。也就是说，所述的η等于3。第一槽道杆I的两端和第二槽道杆2的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第三槽道杆3的两端和第四槽道杆4的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第五槽道杆5的两端和第六槽道杆6的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第一槽道杆I的两端和第三槽道杆3的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第三槽道杆3的两端和第五槽道杆5的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第二槽道杆2的两端和第四槽道杆4的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第四槽道杆4的两端和第六槽道杆6的两端分别通过一根限位丝杆10连接。作为优选，上述的六个槽道杆围成横截面为正六边形或者矩形的棱柱体。这样，利用该模具制作的纤维增强复合材料空间网格是横截面为正六边形或者矩形的棱柱体。当然，六个槽道杆还可以围成其他形状。实施例3
如图5所示，该用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具中，槽道杆包括第一槽道杆1、第二槽道杆2、第三槽道杆3、第四槽道杆4、第五槽道杆5、第六槽道杆6、第七槽道杆7和第八槽道杆8八个槽道杆。也就是说，所述的η等于4。第一槽道杆I的两端和第二槽道杆2的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第三槽道杆3的两端和第四槽道杆4的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第五槽道杆5的两端和第六槽道杆6的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第七槽道杆7的两端和第八槽道杆8的两端分别通过一根双向螺纹丝杆9连接。第一槽道杆I的两端和第三槽道杆3的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第三槽道杆3的两端和第五槽道杆5的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第五槽道杆5的两端和第七槽道杆7的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第二槽道杆2的两端和第四槽道杆4的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第四槽道杆4的两端和第六槽道杆6的两端分别通过一根限位丝杆10连接。第六槽道杆6的两端和第八槽道杆8的两端分别通过一根限位丝杆10连接。作为优选，上述的八个槽道杆围成横截面为正八边形或者矩形的棱柱体。这样，利用该模具制作的纤维增强复合材料空间网格是横截面为正八边形或者矩形的棱柱体。当然，八个槽道杆还可以围成其他形状。上述用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具的使用方法，包括如下步骤 第一步连接槽道杆首先，排布2η个槽道杆，η为大于等于2的整数，将奇数号槽道杆
顺序排布，将偶数号顺序排布，且每个奇数号槽道杆与一个偶数号槽道杆相对，槽道杆相互平行，相邻槽道杆端部之间的连线形成正多边形或者矩形，所述的奇数号槽道杆是第一槽道杆1、第三槽道杆3、…、第2η-1槽道杆2η-1，所述的偶数号槽道杆是第二槽道杆2、第四
槽道杆4、···、第2η槽道杆2η ;然后，每个槽道杆的端部设置贯通光滑孔和螺纹孔；接着，在奇数号槽道杆的端部设置右旋螺纹孔，在偶数号槽道杆的端部设置左旋螺纹孔；最后，将双向螺纹丝杆9分别穿入相对的奇数号槽道杆和偶数号槽道杆两端的螺纹孔中，固定连接槽道杆，将限位丝杆10分别穿过相邻的奇数号槽道杆端部的贯通光滑孔，固定连接奇数号槽道杆，将限位丝杆10分别穿过相邻的偶数号槽道杆端部的贯通光滑孔，固定连接偶数号槽道杆，且每个限位丝杆10的两端各设一对限位螺母，每对限位螺母分别位于限位丝杆10穿过的贯通光滑孔的两端；
第二步调整槽道杆位置用扳手依次旋动双向螺纹丝杆9至预定位置，调整限位丝杆10两端的限位螺母至预定位置，待槽道杆均到达预定位置后，用扳手依次旋紧限位丝杆10上的限位螺母；
第三步使用后拆卸首先卸下位于限位丝杆10两端外侧的限位螺母，然后用扳手旋松位于限位丝杆10两端内侧的限位螺母，拆除限位丝杆10，随后用扳手继续依次旋紧双向螺纹丝杆9，使槽道杆间距减小，直至脱离纤维复合材料空间交叉网格，将槽道杆从纤维复合材料空间交叉网格中取出。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，其特征在于，该模具包括2η个长度相等且相互平行的槽道杆，η为大于等于2的整数，每个槽道杆沿其径向开有环形槽(11)，且环形槽(11)至少为三个，环形槽(11)沿槽道杆轴向分布；每个槽道杆沿其轴向开有一个条形槽(12 )，该条形槽(12 )的槽底与槽道杆上每个环形槽(11)的槽底相切；相邻两个槽道杆的两端之间通过螺母，以及双向螺纹丝杆(9)或者限位丝杆(10)连接。
2.按照权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，其特征在于，所述的η等于2，槽道杆包括第一槽道杆(I)、第二槽道杆(2)、第三槽道杆(3)和第四槽道杆(4)，第一槽道杆(I)的两端和第二槽道杆(2)的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9)连接，第三槽道杆(3)的两端和第四槽道杆(4)的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9)连接，第一槽道杆(I)的两端和第三槽道杆(3)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第二槽道杆(2)的两端和第四槽道杆(4)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接。
3.按照权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，其特征在于，所述的四个槽道杆围成横截面为正方形或者矩形的立方体。
4.按照权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，其特征在于，所述的η等于3，槽道杆包括第一槽道杆(I)、第二槽道杆(2)、第三槽道杆(3)、第四槽道杆(4)、第五槽道杆(5)和第六槽道杆(6)，第一槽道杆(I)的两端和第二槽道杆(2)的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9)连接，第三槽道杆(3)的两端和第四槽道杆(4)的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9 )连接，第五槽道杆(5 )的两端和第六槽道杆(6 )的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9)连接，第一槽道杆(I)的两端和第三槽道杆(3)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第三槽道杆(3)的两端和第五槽道杆(5)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第二槽道杆(2)的两端和第四槽道杆(4)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第四槽道杆(4)的两端和第六槽道杆(6)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接。
5.按照权利要求4所述的用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，其特征在于，所述的六个槽道杆围成横截面为正六边形或者矩形的棱柱体。
6.按照权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，其特征在于，所述的η等于4，槽道杆包括第一槽道杆(I)、第二槽道杆(2)、第三槽道杆(3)、第四槽道杆(4)、第五槽道杆(5)、第六槽道杆(6)、第七槽道杆(7)和第八槽道杆(8)，第一槽道杆(I)的两端和第二槽道杆(2)的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9)连接，第三槽道杆(3)的两端和第四槽道杆(4)的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9)连接，第五槽道杆(5)的两端和第六槽道杆(6 )的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9 )连接，第七槽道杆(7 )的两端和第八槽道杆(8)的两端分别通过一根双向螺纹丝杆(9)连接，第一槽道杆(I)的两端和第三槽道杆(3)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第三槽道杆(3)的两端和第五槽道杆(5)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第五槽道杆(5)的两端和第七槽道杆(7)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第二槽道杆(2)的两端和第四槽道杆(4)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第四槽道杆(4)的两端和第六槽道杆(6)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接，第六槽道杆(6)的两端和第八槽道杆(8)的两端分别通过一根限位丝杆(10)连接。
7.按照权利要求6所述的用于制备纤维复合材料空间网格的模具，其特征在于，所述的八个槽道杆围成横截面为正八边形或者矩形的棱柱体。
8.按照权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料空间交叉网格的模具，其特征在于，所述的环形槽(11)的截面和条形槽(12)的截面均为U形，所述的每个槽道杆由单根槽道杆构成，或者由至少两根槽道杆拼接而成。
9.按照权利要求1所述的用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，其特征在于， 所述的双向螺纹丝杆(9)的一端采用右旋螺纹攻丝，另一端采用左旋螺纹攻丝，双向螺纹丝杆(9)中部不设螺纹，双向螺纹丝杆(9)中部设置至少一对相互平行的平面。
10.一种权利要求1所述用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具的使用方法，其特征在于，该使用方法包括如下步骤第一步连接槽道杆首先，排布2n个槽道杆，η为大于等于2的整数，将奇数号槽道杆顺序排布，将偶数号顺序排布，且每个奇数号槽道杆与一个偶数号槽道杆相对，槽道杆相互平行，相邻槽道杆端部之间的连线形成正多边形或者矩形，所述的奇数号槽道杆是第一槽道杆(I)、第三槽道杆(3)、…、第2η-1槽道杆(2η-1)，所述的偶数号槽道杆是第二槽道杆(2)、第四槽道杆(4)、…、第2η槽道杆(2n);然后，每个槽道杆的端部设置贯通光滑孔和螺纹孔；接着，在奇数号槽道杆的端部设置右旋螺纹孔，在偶数号槽道杆的端部设置左旋螺纹孔；最后，将双向螺纹丝杆(9)分别穿入相对的奇数号槽道杆和偶数号槽道杆两端的螺纹孔中，固定连接槽道杆，将限位丝杆(10)分别穿过相邻的偶数号槽道杆端部的贯通光滑孔，固定连接偶数号槽道杆，将限位丝杆(10)分别穿过相邻的奇数号槽道杆端部的贯通光滑孔，固定连接奇数号槽道杆，且每个限位丝杆(10)的两端各设一对限位螺母，每对限位螺母分别位于限位丝杆(10)穿过的贯通光滑孔的两端；第二步调整槽道杆位置用扳手依次旋动双向螺纹丝杆(9)至预定位置，调整限位丝杆(10)两端的限位螺母至预定位置，待槽道杆均到达预定位置后，用扳手依次旋紧限位丝杆(10)上的限位螺母；第三步使用后拆卸首先卸下位于限位丝杆(10)两端外侧的限位螺母，然后用扳手旋松位于限位丝杆(10)两端内侧的限位螺母，拆除限位丝杆(10)，随后用扳手继续依次旋紧双向螺纹丝杆(9)，使槽道杆间距减小，直至脱离纤维复合材料空间交叉网格，将槽道杆从纤维复合材料空间交叉网格中取出。
全文摘要
本发明公开了一种用于制备纤维增强复合材料空间网格的模具，该模具包括2n个长度相等且相互平行的槽道杆，n为大于等于2的整数，每个槽道杆沿其径向开有环形槽，且环形槽至少为三个，环形槽沿槽道杆轴向分布；每个槽道杆沿其轴向开有一个条形槽，该条形槽的槽底与槽道杆上每个环形槽的槽底相切；相邻两个槽道杆的两端之间通过螺母，以及双向螺纹丝杆或者限位丝杆连接。该模具通过调节双向螺纹丝杆和限位丝杆、接长槽道杆生产不同截面大小、任意长度的FRP空间网格，具备反复利用，拆装便捷的优点。同时，本发明公开了该模具的使用方法，用于制作纤维增强复合材料空间网格，操作简单便捷。
文档编号B29C33/00GK103009640SQ20121058163
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者朱虹, 吴智深, 朱中国, 刘建勋, 陈喆 申请人:东南大学, 江苏绿材谷新材料科技发展有限公司