一种复合材料origami结构吸能装置的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种复合材料origami结构吸能装置的制备方法，首先将origami橡胶型腔和支撑气囊进行组装，给支撑气囊充轻质气体，再进行origami橡胶型腔表面处理，然后在橡胶型腔表面铺设纤维布并通过真空灌注工艺使纤维布充分浸渍树脂，并固化成型，最后经过脱模工序即可获得复合材料origami结构吸能装置。与现有技术相比，本发明专利技术极大程度上解决了采用金属材料制作origami吸能结构时制作成本高、自重大并且origami结构形状尺寸受到限制的问题，适用于制造各种形状和尺寸的origami吸能结构，易于制造并且制造成本低，简单实用易于操作和推广。

A method for preparing composite origami structure energy absorbing device

The invention relates to a preparation method of a composite material origami energy absorption device. First, the origami rubber cavity and the supporting air bag are assembled, the supporting air bag is filled with light gas, and then the surface of the origami rubber cavity is processed, then the fiber cloth is laid on the rubber cavity surface and the fiber cloth is fully made through the vacuum filling process. Finally, the origami structure energy absorbing device of composite material can be obtained through demoulding process. Compared with the existing technology, the invention greatly solves the problem that the manufacturing of origami energy absorption structure with metal materials is high, self important and the shape and size of origami structure is limited. It is suitable for the manufacture of various shapes and sizes of the origami energy absorption structure, easy to make and manufacture low cost, simple and practical and easy to use. In operation and promotion.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料origami结构吸能装置的制备方法
本专利技术涉及成型工艺
，尤其是涉及一种复合材料origami结构吸能装置的制备方法。
技术介绍
现有的origami吸能装置主要为金属材料制成，通过固定金属圆筒一端，并在金属圆筒另一端施加扭转载荷，通过控制旋转的方向、载荷和速度以及时间得到金属材料制成的origami吸能装置。但由于金属材料自重大，整套制造设备成本高，并且此种方法只能制备较为简单origamipattern形式，因此，若能提供一种自重小、成本低并且origamipattern形式可设计的origami结构吸能装置制备方法，则必然具有重大应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种复合材料origami结构吸能装置的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种复合材料origami结构吸能装置的制备方法，包括以下步骤：(1)橡胶型腔与支撑气囊组装：按照预成型复合材料origami结构的壳体设计橡胶型腔，然后，将设计好的橡胶型腔套在固定设置的支撑气囊外表面，最后，通过气囊充气口对支撑气囊充气，使得支撑气囊膨胀并支撑所述橡胶型腔；(2)橡胶型腔表面处理：清洗橡胶型腔表面，再在其表面依次涂抹一层隔离剂和脱模剂；(3)复合材料origami结构铺设：按照设计要求将裁剪好的铺设多层纤维布，纤维布与纤维布之间采用定型剂定型；(4)固化成型：采用真空灌注工艺往纤维布表面均匀浸渍树脂与固化剂，使得纤维布与树脂、固化剂充分混合，完成后，转移到固化室按成型所需温度和时间固化；(5)脱模：固化完成后，排出支撑气囊内部气体，依次拆除支撑气囊与橡胶型腔，即得到由纤维布与树脂复合而成的复合材料origami结构吸能装置。优选的，步骤(1)中的支撑气囊采用固定支架固定组装。优选的，步骤(1)中橡胶型腔采用外表面与复合材料origami结构匹配的橡胶平面件弯成圆筒状并胶接形成。优选的，步骤(2)中所述的隔离剂可以为(广州桐达化工工程有限公司YZS-01橡胶隔离剂)等；所述的脱模剂可以为(东恒化工环氧树脂脱模剂820-NC)等。优选的，步骤(3)中上下层纤维布的重叠位置错开，保证各层纤维布围绕形成的缝隙都能被其他层所遮挡掉。优选的，步骤(4)中，真空灌注工艺中采用真空薄膜构建真空体系，并在形成真空负压环境下时使得真空薄膜紧贴铺设的纤维布表面。优选的，步骤(4)中，固化的温度小于橡胶型腔和支撑气囊等材料体系的玻璃化转变温度。本专利技术通过将origami橡胶型腔和支撑气囊进行组装，给支撑气囊充轻质气体，再进行origami橡胶型腔表面处理，然后在橡胶型腔表面铺设纤维布并通过真空灌注工艺使纤维布充分浸渍树脂，并固化成型，最后经过脱模工序即可获得复合材料origami吸能结构。本专利技术通过设计不同尺寸的支撑气囊即可得到所需吸能装置的尺寸，通过设计不同的橡胶型腔origamipattern得到所需吸能装置的origamipattern(折纸模式)形式，极大程度上解决了采用金属材料制作origami吸能结构时制作成本高、自重大并且origami结构形状尺寸受到限制的问题。本专利技术的制备方法适用于制造各种形状和尺寸的origami吸能结构，易于制造并且制造成本低，简单实用易于操作和推广。与现有技术相比，本专利技术的制备方法实用性强，只需要改变橡胶型腔形状即可用于制造各种origamipattern形式，成本低、自重小，并且吸能效果好的复合材料origami结构吸能装置。附图说明图1为本专利技术的制备流程图；图2-1为本专利技术的橡胶型腔的平面时的示意图；图2-2为本专利技术的橡胶型腔的弯成圆筒状后的搭接示意图；图2-3为本专利技术的橡胶型腔的搭接部位的放大示意图；图3为橡胶型腔、支撑气囊与固定支架组装时的示意图；图4为真空环境形成前的构建示意图；图5为真空环境形成后的构建示意图；图6为本专利技术固化成型后整套制备装置的剖视图；图7为本专利技术制备的吸能装置的剖视图；图8为“狗骨头”形式的origamipattern的橡胶型腔示意图；图9为“斜纹式”origamipattern的橡胶型腔示意图；图中，1-固定支架，2-支撑气囊，3-气囊充气口，4-橡胶型腔，5-轻质气体，6-隔离剂，7-脱模剂，8-真空薄膜，9-复合材料origami结构吸能装置。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种复合材料origami结构吸能装置9的制备方法，其流程如图1所示，具体步骤如下：步骤一、橡胶型腔4和支撑气囊2组装工序按照预成型复合材料壳体设计要求设计并布置固定支架1、支撑气囊2、气囊充气口3、橡胶型腔4。如图2-1、图2-2和图2-3所示，先将平面状态下的橡胶型腔4完成圆筒状，并用胶接剂(3M公司DP460型号结构胶水)将搭接处粘接好。接着，将粘接好的橡胶型腔4嵌套在支撑气囊2外表面的指定区域，然后通过气囊充气口3给支撑气囊2充入轻质气体5使支撑气囊2膨胀到预定设计的尺寸，搭建好的装置如图3所示。步骤二、橡胶型腔4表面处理工序先采用常规清洗剂对橡胶型腔4表面进行清洗，为防止橡胶跟树脂发生化学反应，在其表面均匀涂抹一层隔离剂6(本实施例采用广州桐达化工工程有限公司YZS-01橡胶隔离剂)，然后按照设计需求复合材料origami结构吸能装置9需要从橡胶型腔4表面脱模，将脱模剂7(本实施例采用东恒化工环氧树脂脱模剂820-NC)均匀涂覆在隔离剂6的表面上。步骤三、复合材料铺设工序按需求裁剪好纤维布，然后按设计要求将纤维布铺贴到橡胶型腔4表面，为使纤维布定型，先在橡胶型腔4表面喷洒定型剂，铺设第一层纤维布，之后的纤维布层与层之间也通过定型剂固定；为保证复合材料origami结构吸能装置9的力学性能，每一层纤维布的重叠位置错开。步骤四、固化成型工序使用真空薄膜8构造真空体系，真空体系的构造前后分别如图4和图5所示，采用真空灌注工艺(形成真空后，因大气压差使真空薄膜8紧贴铺设的纤维布表面，并且树脂在真空压差引导下从进口向出口均匀流动)使得纤维布充分与树脂和固化剂混合，整个阶段一定要保证真空体系不漏气；导流工序完成之后，不破坏真空体系，将复合材料origami结构吸能装置9半成品和其它装置一并转移到固化室，按照成型所需的温度和时间要求进行固化，其中固化温度应小于橡胶型腔4和支撑气囊2等材料体系的玻璃化转变温度，固化完成后的整套装置如图6所示。步骤五、脱模工序将支撑气囊2内部轻质气体5排出，先将支撑气囊2拆除。再将橡胶型腔4从复合材料origami结构吸能装置9成品内拆除或者将橡胶型腔4切割后取出，获得复合材料origami吸能装置，其结构如图7所示。本专利技术还可以根据需要采用如图8和图9的橡胶型腔4制备相应origamipattern的复合材料origami吸能装置。上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和使用专利技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本专利技术不限于上述实施例，本领域技术人员根据本专利技术的揭示，不脱离本专利技术范畴所做出的改进和修改都应该在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料origami结构吸能装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)橡胶型腔与支撑气囊组装：按照预成型复合材料origami结构的壳体设计橡胶型腔，然后，将设计好的橡胶型腔套在固定设置的支撑气囊外表面，最后，通过气囊充气口对支撑气囊充气，使得支撑气囊膨胀并支撑所述橡胶型腔；(2)橡胶型腔表面处理：清洗橡胶型腔表面，再在其表面依次涂抹一层隔离剂和脱模剂；(3)复合材料origami结构铺设：按照设计要求将裁剪好的铺设多层纤维布，纤维布与纤维布之间采用定型剂定型；(4)固化成型：采用真空灌注工艺往纤维布表面均匀浸渍树脂与固化剂，使得纤维布与树脂、固化剂充分混合，完成后，转移到固化室按成型所需温度和时间固化；(5)脱模：固化完成后，排出支撑气囊内部气体，依次拆除支撑气囊与橡胶型腔，即得到由纤维布与树脂复合而成的复合材料origami结构吸能装置。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料origami结构吸能装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)橡胶型腔与支撑气囊组装：按照预成型复合材料origami结构的壳体设计橡胶型腔，然后，将设计好的橡胶型腔套在固定设置的支撑气囊外表面，最后，通过气囊充气口对支撑气囊充气，使得支撑气囊膨胀并支撑所述橡胶型腔；(2)橡胶型腔表面处理：清洗橡胶型腔表面，再在其表面依次涂抹一层隔离剂和脱模剂；(3)复合材料origami结构铺设：按照设计要求将裁剪好的铺设多层纤维布，纤维布与纤维布之间采用定型剂定型；(4)固化成型：采用真空灌注工艺往纤维布表面均匀浸渍树脂与固化剂，使得纤维布与树脂、固化剂充分混合，完成后，转移到固化室按成型所需温度和时间固化；(5)脱模：固化完成后，排出支撑气囊内部气体，依次拆除支撑气囊与橡胶型腔，即得到由纤维布与树脂复合而成的复合材料origami结构吸能装置。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海涛，周翔，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31