一种纤维缠绕复合材料圆筒芯模及圆筒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维缠绕复合材料圆筒芯模及圆筒的制备方法，包括左芯轴、左封头、圆柱模具、右封头和右芯轴，所述左封头和所述右封头分别设置于所述圆柱模具的两端，且所述左封头通过所述左芯轴固定，所述右封头通过所述右芯轴固定；所述左封头和所述右封头与所述圆柱模具的两端面之间分别设置有切割间隙；本发明专利技术通过在圆筒芯模两端安装椭球形封头，保证了在缠绕过程中螺旋缠绕线型模式的平稳性，提高了生产效率；通过在固化完成之后切除封头上的纤维从而保证了复合材料圆筒内部张力的存在，提高了复合材料圆筒的力学性能。提高了复合材料圆筒的力学性能。提高了复合材料圆筒的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维缠绕复合材料圆筒芯模及圆筒的制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维复合材料
，特别是涉及一种纤维缠绕复合材料圆筒芯模及圆筒的制备方法。

技术介绍

[0002]目前，碳纤维复合材料，是以碳纤维为增强相，树脂为基体的复合材料，该类材料具有高比强度、高比模量等优异性能，在军事、航空、工业领域得到了广泛应用。近年来，基于复合材料良好的吸能性以及汽车、飞行器等被动安全防护领域的需求，国内外学者对复合材料圆筒在轴向压缩载荷下的破坏形式、开展了系列研究，无论是试验研究还是理论分析，主要集中在复合材料薄壁圆筒轴压下的屈曲载荷的确定。
[0003]对于复合材料圆筒轴向压缩试验，首先是复合材料圆筒的制备。复合材料圆筒在缠绕成型过程中包含环向缠绕和螺旋缠绕两种线型模式。环向缠绕是指芯模旋转一周，导丝头近似移动一个纱片宽度的缠绕；螺旋缠绕是芯模绕自轴匀速转动，导丝头以特定速度沿芯模轴线方向往复运动的缠绕方式。
[0004]对于复合材料圆筒结构，包含内层和外层。内层是指由环向缠绕和螺旋缠绕线型模式组成的承力部分，外层是指由环向缠绕线型模式组成的加强层部分，加强层的目的是防止在压缩试验中由于端部过薄从而导致结构提前破坏而不发生屈曲破坏。
[0005]现有的纤维缠绕圆筒的模具为圆柱形模具，在缠绕过程中将模具装夹在缠绕机上完成环向缠绕和螺旋缠绕，在完成缠绕之后将圆筒端面的纤维剪掉，再将圆筒放入固化炉固化，完成固化之后将圆筒从固化炉取出再脱去芯模，得到成品。
[0006]现有技术的缺点是螺旋缠绕在圆筒芯模端面容易滑纱，即纤维在端面容易滑动，保证不了准确的线型，目前的解决办法是降低缠绕速度，在纤维经过端面时工人用手扶住纤维不让纤维发生滑移；在缠绕完成之后剪去端面的纤维再进行固化会导致复合材料圆筒内部丧失一定的张力，从而降低复合材料圆筒的力学性能。这种解决办法虽然能够解决滑纱问题，但是增加了工人劳动强度，并且降低缠绕速度导致生产效率降低。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种纤维缠绕复合材料圆筒芯模及圆筒的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过在圆筒芯模两端安装封头，保证了在缠绕过程中螺旋缠绕线型模式的平稳性，提高了生产效率；通过在固化完成之后切除封头上的纤维从而保证了复合材料圆筒内部张力的存在，提高了复合材料圆筒的力学性能。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]本专利技术提供一种纤维缠绕复合材料圆筒芯模，包括左芯轴、左封头、圆柱模具、右封头和右芯轴，所述左封头和所述右封头分别设置于所述圆柱模具的两端，且所述左封头通过所述左芯轴固定，所述右封头通过所述右芯轴固定；所述左封头和所述右封头与所述圆柱模具的两端面之间分别设置有切割间隙。
[0010]优选地，圆柱模具的两端面的中心处设置有朝向所述圆柱模具内部开设的螺纹孔，所述左芯轴和所述右芯轴通过所述螺纹孔与所述圆柱模具连接。
[0011]优选地，左封头和所述右封头上沿着轴向设置有通孔，所述左芯轴穿过所述左封头的通孔连接所述圆柱模具，所述右芯轴穿过所述右封头的通孔连接所述圆柱模具，所述左芯轴和所述右芯轴上还分别设置有能够卡接所述左封头和所述右封头的台阶面。
[0012]优选地，左封头和所述右封头为半椭球形。
[0013]基于上述纤维缠绕复合材料圆筒芯模，本专利技术还提供了一种纤维缠绕复合材料圆筒制备方法，包括以下步骤：
[0014]1)、将左封头和右封头分别安装在左芯轴和右芯轴上，然后将左芯轴和右芯轴和圆柱模具进行连接，将芯轴拧紧得到圆筒芯模；
[0015]2)、将圆筒芯模的左芯轴和右芯轴分别装夹在纤维缠绕机上，然后将剪成片状的脱模布贴在左封头和右封头上，再通过一片脱模布对圆柱模具进行粘贴，使得整个圆筒芯模能被脱模布完全盖住；贴完脱模布之后在脱模布上均匀抹上脱模蜡；
[0016]3)、此时筒身的长度变为圆柱模具长度加上圆柱模具两侧与左封头和右封头之间的切割间隙的长度，把圆筒芯模的几何尺寸输入缠绕机，然后开始缠绕；在缠绕过程中分别对整个圆筒芯模进行环向缠绕和螺旋缠绕；当上述线型完成之后，对圆柱模具的左端面以右进行环向缠绕，在对圆柱模具的右端面以左进行环向缠绕，以便于能缠绕出加强层；当上述过程完成之后，缠绕过程结束；
[0017]4)、当缠绕过程结束之后，将整个圆筒芯模从缠绕机上拆下来送入固化炉，对整个制品进行高温固化；固化完成之后从固化炉里取出制品，通过切割机找准圆柱模具和左封头和右封头之间的切割间隙，对间隙进行切割，切割完成之后拆下左封头、右封头、左芯轴、右芯轴以及多余的纤维；
[0018]5)、将左芯轴和右芯轴重新安装在圆柱模具上，以便于在脱模机上对整个制品进行脱模，脱模完成之后得到复合材料圆筒，然后对复合材料圆筒的端面和外表面进行修整、打磨以及去毛刺工艺，最终得到复合材料圆筒制品。
[0019]本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0020]本专利技术提供的纤维缠绕复合材料圆筒芯模及圆筒的制备方法，在圆柱模具的左右端面安装封头保证缠绕过程中螺旋缠绕的稳定性，使得纤维不易滑脱；在左右封头和圆柱模具之间留有切割间隙，使得固化完成之后能够方便地对左右封头进行切割，取下左右封头以及多余的纤维；在固化完成之后切除左右封头，保证了复合材料圆筒内部张力的存在，提高了复合材料圆筒的力学性能。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术中纤维缠绕复合材料圆筒芯模的结构示意图；
[0023]图中：1
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左芯轴、2
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左封头、3
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圆柱模具、4
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右封头、5
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右芯轴。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术的目的是提供一种纤维缠绕复合材料圆筒芯模及圆筒的制备方法，以解决现有技术存在的问题。
[0026]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0027]本实施例中的纤维缠绕复合材料圆筒芯模，如图1所示，包括左芯轴1、左封头2、圆柱模具3、右封头4和右芯轴5，左封头2和右封头4分别设置于圆柱模具3的两端，且左封头2通过左芯轴1固定，右封头4通过右芯轴5固定；左封头2和右封头4与圆柱模具3的两端面之间分别设置有切割间隙。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维缠绕复合材料圆筒芯模，其特征在于：包括左芯轴、左封头、圆柱模具、右封头和右芯轴，所述左封头和所述右封头分别设置于所述圆柱模具的两端，且所述左封头通过所述左芯轴固定，所述右封头通过所述右芯轴固定；所述左封头和所述右封头与所述圆柱模具的两端面之间分别设置有切割间隙。2.根据权利要求1所述的纤维缠绕复合材料圆筒芯模，其特征在于：所述圆柱模具的两端面的中心处设置有朝向所述圆柱模具内部开设的螺纹孔，所述左芯轴和所述右芯轴通过所述螺纹孔与所述圆柱模具连接。3.根据权利要求2所述的纤维缠绕复合材料圆筒芯模，其特征在于：所述左封头和所述右封头上沿着轴向设置有通孔，所述左芯轴穿过所述左封头的通孔连接所述圆柱模具，所述右芯轴穿过所述右封头的通孔连接所述圆柱模具，所述左芯轴和所述右芯轴上还分别设置有能够卡接所述左封头和所述右封头的台阶面。4.根据权利要求1所述的纤维缠绕复合材料圆筒芯模，其特征在于：所述左封头和所述右封头为半椭球形。5.一种纤维缠绕复合材料圆筒制备方法，应用权利要求1
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4中任一项所述的纤维缠绕复合材料圆筒芯模，包括以下步骤：1)、将左封头和右封头分别安装在左芯轴和右芯轴上，然后将左芯轴和右芯轴和圆柱模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖磊，吕英剑，张骞，丁文辉，吴浩明，张桂明，扶建辉，周立川，吴乔国，王华毕，李德宝，田羽，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：