消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置的制作方法

本实用新型消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置，属于芯模制造技术领域。

背景技术：

因纤维缠绕成型制得产品相比传统加工产品具有强度高、重量轻、可靠性高、产品质量稳定（芯模精度越高，产品质量越高）、成本低（在同一产品上，可合理配选若干种材料使其再复合，达到最佳的技术经济效果）等特点，现众多产品，如压力容器、导弹发射管、飞机机体等都采用芯模缠绕成型的方法。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种，其中，又以湿法缠绕水平芯模应用最为普遍。而其中一些特殊的长圆柱型产品因其体积庞大，其芯模体型相应也十分庞大，且多采用钢铁等铁磁性金属材料打造，即使如此，直线度仍难保证。目前，为减小芯模水平工作时因自重产生的挠度对产品质量和性能、以及拔模难度的影响，多采用增加芯模壁厚进而提高芯模刚度进而减小其变形量的方法，其缺点也很明显：1、壁厚增加质量增加，成本增加，且芯模变得十分笨重；2、壁厚增加自重增加，壁厚增大对减小弯曲变形的收益愈加的不明显，故只能在一定程度上减小弯曲变形；3、在生产中随着缠绕、覆盖材料的增加，芯模会继续产生多余的变形量。

技术实现要素：

本实用新型鉴于以上问题而完成。本实用新型的目的在于提供一种主动调整芯模变形程度，消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置及方法。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置，包括芯模主体，芯模主体的两端上装有转轴，其特征在于：还包括龙门架、弧形电磁铁、弯曲变形测量仪和控制模块，芯模主体绕其中心轴可旋转地设置在龙门架的两侧立柱上，弧形电磁铁固定在龙门架的横梁上；

弯曲变形测量仪用于测量芯模主体的弯曲方向及程度，并将测量结果传输给控制模块；控制模块用于根据芯模主体的弯曲方向及程度，调节输入弧形电磁铁中的电流的大小，通过磁力调节对芯模主体的作用力从而消除弯曲变形。

进一步的，所述弧形电磁铁与所述芯模主体同心，并呈小于等于120°弧形环抱于所述芯模主体的正上方。

进一步的，所述龙门架的立柱包括底座，底座的上部轴承顶座，底座与轴承顶座将轴承固定，所述转轴与轴承配合。

进一步的，所述芯模主体由铁磁性材料制成，所述芯模主体的轴线与所述龙门架的横梁平行。

一种消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的方法，包括以下步骤：

在芯模主体的上方固定外部电磁铁；

获取芯模主体的直线度；

响应于芯模主体的直线度至超出设定的直线度阈值，调节外部电磁铁中线圈的电流，改变外部电磁铁对芯模主体的作用力，进而消除芯模主体的弯曲变形。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

1.本实用新型装置不需要对已有的芯模主体做任何改造，就可以实现对芯模主体弯曲变形的有力控制；2.即使在生产中缠绕、覆盖的材料加大了芯模重量也不会有多余的变形量产生，最大程度提高了芯模精度，进而提高了利用芯模缠绕出的产品的质量和精度。

附图说明

图1是本实用新型装置的一个实施例主视图的剖视图；

图2是本实用新型装置的一个实施例侧视图。

图中,1-龙门架，2-弧形电磁铁，3-芯模主体，4-轴承顶座，5-转轴，6-轴承，7-底座，8-弯曲变形测量仪。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1、图2所示，本实用新型一种消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置，包括芯模主体3，芯模主体3的两端上装有转轴5，还包括龙门架1、弧形电磁铁2、弯曲变形测量仪8和控制模块，芯模主体3绕其中心轴可旋转地设置在龙门架1的两侧立柱上，弧形电磁铁2固定在龙门架1的横梁上；芯模主体3采用常规芯轴结构，壁面较常规芯轴减薄，壁面材料需为铁磁性材料，相对磁导率μ远远大于1，能被磁体强烈吸引。芯模主体3的轴线与龙门架1的横梁平行。

弯曲变形测量仪8用于测量芯模主体3的弯曲方向及程度，并将测量结果传输给控制模块；控制模块用于根据芯模主体3的弯曲方向及程度，调节输入弧形电磁铁2中的电流的大小，通过磁力调节对芯模主体3的作用力从而消除弯曲变形。

弧形电磁铁2与芯模主体3同心，并呈小于等于120°弧形环抱于芯模主体3的正上方。通电后,弧形电磁铁2的内径弧面与外径弧面分别为磁场两极。

龙门架1的立柱包括底座7，底座7的上部轴承顶座4，底座7与轴承顶座4将轴承6固定，转轴5与轴承6配合。水平安装的芯模主体3仅可在底座7上沿轴向自由转动，此时因为芯模主体3较大的长径比，芯模主体3中部表现出向下的弯曲变形。

芯模在工作时，转轴5开始旋转。首先由弯曲变形测量仪8检测芯模主体3的弯曲方向、弯曲程度，并反馈给控制模块，控制模块控制输入弧形电磁铁2的电流或电压，进而改变弧形电磁铁2对芯模主体3的吸引力，从而改变、消除芯模主体3的弯曲变形。弯曲变形测量仪8布置于芯模主体正下方或正上方。

具体的，弯曲变形测量仪8检测到芯模主体3存在向下的弯曲变形，并将一信号反馈给控制模块，控制模块不断增大输入弧形电磁铁2的电流或电压，弧形电磁铁2产生的磁场不断增强，对对芯模主体3的吸引力力不断增大，帮助芯模主体3克服大量重力，使得芯模主体3的弯曲变形逐渐消失，当弯曲变形测量仪8检测到芯模主体3变形消失，控制模块不再增大输入弧形电磁铁2的电流或电压。随着材料不断缠绕、裹覆在芯模主体3表面，其质量增加，挠度再次产生，控制模块再次增大输入弧形电磁铁2的电流或电压，时刻保证芯模主体3变形量为零或最小。

当芯模工作结束后，在弧形电磁铁2内通入与工作时相反的电流，弧形电磁铁2外径弧面与内径弧面磁极，抵消芯模主体3的被磁化状态。

本实用新型还提供一种消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的方法，包括以下步骤：

在芯模主体的上方固定外部电磁铁；

获取芯模主体的直线度；

响应于芯模主体的直线度至超出设定的直线度阈值，调节外部电磁铁中线圈的电流，改变外部电磁铁对芯模主体的作用力，进而消除芯模主体的弯曲变形。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本实用新型，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

技术特征：

1.一种消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置，包括芯模主体（3），芯模主体（3）的两端上装有转轴（5），其特征在于：还包括龙门架（1）、弧形电磁铁（2）、弯曲变形测量仪（8）和控制模块，芯模主体（3）绕其中心轴可旋转地设置在龙门架（1）的两侧立柱上，弧形电磁铁（2）固定在龙门架（1）的横梁上；

弯曲变形测量仪（8）用于测量芯模主体（3）的弯曲方向及程度，并将测量结果传输给控制模块；控制模块用于根据芯模主体（3）的弯曲方向及程度，调节输入弧形电磁铁（2）中的电流的大小，通过磁力调节对芯模主体（3）的作用力从而消除弯曲变形。

2.根据权利要求1所述的消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置，其特征在于：所述弧形电磁铁（2）与所述芯模主体（3）同心，并呈小于等于120°弧形环抱于所述芯模主体（3）的正上方。

3.根据权利要求1所述的消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置，其特征在于：所述龙门架（1）的立柱包括底座（7），底座（7）的上部轴承顶座（4），底座（7）与轴承顶座（4）将轴承（6）固定，所述转轴（5）与轴承（6）配合。

4.根据权利要求1所述的消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置，其特征在于：所述芯模主体（3）由铁磁性材料制成，所述芯模主体（3）的轴线与所述龙门架（1）的横梁平行。

技术总结
本实用新型消除大长径比铁磁性圆柱型芯模弯曲变形的装置，属于芯模制造技术领域；该装置包括龙门架、弧形电磁铁、轴承、控制模块和弯曲变形测量仪，固定于龙门架上的弧形电磁铁环形怀抱于芯模主体正上方，通电后产生弧形电磁铁内径弧面和外径弧面成为磁铁两极，表现出对由铁磁性材料制成的芯模主体的吸引力，辅以电磁铁在弯曲变形测量仪检测信号指导下，实时调整磁场力大小，自适应矫正大长径比圆柱芯模的弯曲变形，即使在生产重缠绕、覆盖的材料加大了芯模重量也不会有多余的变形量产生，最大程度提高了芯模精度，进而提高了产品的质量和精度。

技术研发人员：张栋;沈兴全;武涛;石上瑶;董振;罗世通;张方超
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：2020.07.19
技术公布日：2020.12.25