一种层间增强复合材料吸能圆管的模具的制作方法

1.本实用新型属于复合材料加工技术领域，特别是涉及一种层间增强复合材料吸能圆管的模具。


背景技术：

2.目前常用的吸能装置多采用金属结构。随着结构轻量化设计的需求，传统金属钢、铝合金吸能结构已难满足防撞吸能需求。纤维复合材料由于具有高的比强度、比刚度等力学特性，以及可设计性、轻量化特点，在轨道交通、航空航天等领域应用越来越广泛。
3.相比传统金属材料，复合材料能够提高结构的比吸能，同时又具有减重效果。纤维复合材料在纤维方向的比刚、强度优于金属材料，但是复合材料的层间性能比金属材料低很多。在吸能装置受到外部撞击时，复合材料结构在承载过程中，层间应力超出材料容许值产生分层，降低了吸能效率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种层间增强复合材料吸能圆管的模具，以解决复合材料圆管层间承载能力低的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种层间增强复合材料吸能圆管的模具，包括网格骨架和分瓣单元，所述网格骨架由横、纵交叉梁结构分割成若干模块单元，所述模块单元呈凹型，所述分瓣单元呈凸型，能够嵌入模具骨架的各个模块单元内。
6.更进一步的，所述网格骨架的各个模块单元的内侧周边设置有螺纹孔和一号定位销孔。
7.更进一步的，所述分瓣单元的边缘处均匀设置有若干通孔。
8.更进一步的，若干通孔与网格骨架的模块单元的孔位一一对应。
9.更进一步的，通孔分为螺纹紧固通孔、二号定位销孔和拆卸模具用顶丝孔。
10.与现有技术相比，本实用新型所述的一种层间增强复合材料吸能圆管的模具的有益效果是：
11.(1)本实用新型所述的层间增强复合材料吸能圆管的模具为骨架结构+分瓣单元组合模式，拆卸、组装简单。
12.(2)本实用新型在完成层间连续纤维增强时，便于操作，经过层间增强后的产品，复合材料圆管吸能性能、承载能力有较大的提高。
13.(3)本实用新型制备的产品，成本与三维编制产品相比，成本较低，该方法适合于工程应用及产品量产。
附图说明
14.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在
附图中：
15.图1为本实用新型所述的一种层间增强复合材料吸能圆管的结构示意图；
16.图2为本实用新型所述的一种层间增强复合材料吸能圆管的侧视图；
17.图3为本实用新型所述的模具骨架的结构示意图；
18.图4为本实用新型所述的模具骨架的侧视图；
19.图5为本实用新型所述的模具骨架的模块单元的半侧的结构示意图；
20.图6为本实用新型所述的模具骨架和分瓣单元的整体结构示意图；
21.图7为图6的侧视图；
22.图8为本实用新型所述的分瓣单元的结构示意图；
23.图9为模具组装的示意图；
24.图10为模具组装完成的示意图；
25.图11为产品成型完成示意图；
26.图12为拆卸分瓣单元示意图；
27.图13为拆卸分瓣单元的产品上的顺序示意图；
28.图14为拆卸分瓣单元的模具上的顺序示意图；
29.图15为产品层间增强纤维连续方向示意图；
30.图16为产品层间增强示意图；
31.其中图13-图15上标记的
“‑
1”、
“‑2”“‑3”“‑4”“‑5”“‑
6”表示对分瓣单元的标记，图15的线条表示连续纤维走向为1-2-3-4-5-6。
32.图中：1-复合材料吸能管，2-网格骨架，3-模块单元，4-分瓣单元，5-螺纹紧固通孔，6-螺栓孔，7-定位销孔，8-二号定位销孔，9-顶丝孔。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.一、具体实施方式一，参见图1-8说明本实施方式，一种层间增强复合材料吸能圆管的模具，包括网格骨架2和分瓣单元4，所述网格骨架2由横、纵交叉梁结构分割成若干模块单元3，所述模块单元3呈凹型，所述分瓣单元4呈凸型，能够嵌入模具骨架2的各个模块单元3内。
35.层间增强复合材料吸能圆管的模具包括网格骨架2和分瓣单元4。
36.所述网格骨架2由横、纵交叉梁结构组成(如图3-4所示)。该骨架结构作为圆管模具的支撑结构，各分瓣单元4安装连接在骨架结构中。
37.网格骨架2的各个模块单元3呈凹型，在周边的设置有螺纹孔6和一号定位销孔7，与分瓣单元4进行销孔定位后，螺栓紧固连接(如图5所示)。
38.所述分瓣单元4呈凸型，分布在网格骨架2的各个模块单元3内(如图6-7所示)。
39.在分瓣单元4的边缘处，均匀设置有通孔，与网格骨架2的模块单元3的孔位一一对应，通孔分为螺纹紧固通孔5、二号定位销孔8和拆卸模具用顶丝孔9(如图8所示)。
40.所述层间增强复合材料吸能圆管的成型方法，具体包括以下步骤：
41.(1)模具安装，将分瓣单元4对应安装在相应网格骨架2的模块单元3上，如图9所示。模具组装完成如图10所示。
42.(2)将组装完成的模具，进行工艺成型。复合材料吸能管(如图1-2所示)为圆形管状结构，工艺成型方式可以采用缠绕成型、铺放成型、手糊成型、rtm(树脂传递模塑料成型工艺)等成型。产品成型完毕后如图11所示。
43.(3)此时产品尚未进行层间连续纤维增强，这是模具设计和工艺设计的关键。由于模具设计为网格骨架2+分瓣单元4组合可拆卸模式，在产品工艺成型后，从圆管内侧，将分瓣单元4从网格骨架2上一一取出，如图12所示。
44.拆卸分瓣单元4首先将二号定位销孔8取出，然后拆除螺栓紧固件，最后通过顶丝孔9将分瓣单元4起出。拆卸分瓣单元4时，需要按照层间增强纤维连续方向拆卸，如连续纤维走向1-2-3-4-5-6，则先拆卸该处孔位对应的分瓣单元4，如图13-14所示。
45.(4)拆卸部分分瓣单元4后，将增强纤维按照设计位置，贯穿产品厚度方向，进行产品层间增强。
46.在管体本体预成型后，通过可拆卸模具，在管体层间进行层间z向连续纤维补强，增加了管体的层间承载能力，提高了吸能效率。
47.已拆卸分瓣单元4处，增强纤维贯穿产品后，将分瓣单元4安装回原位，继续拆卸下面分瓣单元4，继续增强产品剩余部分这样保证了整体产品层间增强纤维的连续性。产品全部层间增强后如图16所示。
48.(5)已拆卸分瓣单元4处，增强纤维贯穿产品后，将分瓣单元4安装回原位，继续拆卸下面分瓣单元4，继续增强产品剩余部分，这样保证了整体产品层间增强纤维的连续性；
49.(6)产品层间增强后，进行固化。
50.产品固化后进行脱模时，将骨架模具和分瓣单元保持整体脱模，保证脱模时的刚度。
51.增强纤维选择碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维。
52.基体材料选择环氧树脂、聚氨酯树脂或聚酯树脂。
53.该种模具设计方法和层间增强方法适合圆形、四边形、六边形等多边形结构的设计和成型。
54.以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。