一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模装置及脱模方法与流程

1.本发明属于复合材料管体脱模领域，特别是涉及一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模装置及脱模方法。


背景技术：

2.复合材料具有比强度和比模量高，性能可设计，热物理性能优异等特点，广泛应用于航空、航天等领域。近代航空航天技术的发展已经证明复合材料可提高航空器的性能及竞争力，减轻质量的同时，不损失其可靠性和使用寿命。
3.尤其是碳纤维增强树脂基复合材料管件大量应用于大型伸展臂、空间可展开天线、太阳翼连接架和撑杆机构等产品上。为了满足了大容量、多谱段、大功率等功能，空间可展开天线尺寸越来越大，但受载荷质量要求约束，其基本单元碳纤维管件倾向于更长，更轻薄。而薄壁结构复合材料管件对生产引起的缺陷更敏感，其制造全过程均需要避免缺陷、损伤的产生。因此依据设计要求完成碳纤维管件的成型、脱模、无损检测每一步都至关重要。
4.造成复合材料脱模困难的原因主要包括：模具内有凹槽，模具斜度不足以及模具光洁度不高等，而薄壁带内导轨筋的大长径比复合材料管件自身结构特点决定其脱模具有一定的难度。对于有直线度要求的复合材料管件，此类细长结构不适宜进行芯轴分体制备，如何将芯轴安全取出一直是人们研究的内容。


技术实现要素：

5.本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模装置及脱模方法。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模装置，它包括水压灌注筒、第一连地定位板、第二连地定位板、带筋槽芯轴和油缸机构，所述带筋槽芯轴外侧为待脱模产品，所述待脱模产品水平设置在第一连地定位板和第二连地定位板之间，所述水压灌注筒和第一连地定位板通过螺纹连接，所述带筋槽芯轴贯穿第一连地定位板和第二连地定位板的中间开口，所述带筋槽芯轴牵引方向侧连接油缸机构，另一侧位于水压灌注筒的内部。
7.更进一步的，所述第一连地定位板和第二连地定位板之间通过连接螺杆和紧固螺母配合相连。
8.更进一步的，所述连接螺杆通过多个螺杆和连接套拼接形成，所述连接螺杆的数量为3-6个。
9.更进一步的，所述第一连地定位板和第二连地定位板均通过底板与地脚相连。
10.更进一步的，所述第一连地定位板和第二连地定位板中间开口位置连接有开口辅助工装。
11.更进一步的，所述第一连地定位板在与水压灌注筒对接的位置开设有密封胶填充槽a，所述密封胶填充槽a内填充1～3mm厚橡胶圈密封。
12.更进一步的，所述第一连地定位板与待脱模产品之间设置有3～10mm厚的橡胶隔水挡板，橡胶隔水挡板外径大于待脱模产品的外径，橡胶隔水挡板的内径大于带筋槽芯轴的最小外径。
13.更进一步的，所述油缸机构为多个油缸串联形式相连。
14.更进一步的，所述油缸机构前设置有测力传感器。
15.本发明还包括一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模方法，它包括以下步骤：
16.步骤1：待脱模产品为薄壁带导轨筋复合材料管，根据复合材料铺层角度比例及选用材料特性值计算水压可耐受压力，控制注水压力不超过复合材料管水压可耐受压力的70％；
17.步骤2：对待脱模产品进行固定，连接脱模装置，将带筋槽芯轴整体水平支撑固定，旋紧紧固螺母并与地脚进行连接固定；
18.步骤3：水压灌注筒连接水压装置，按步骤1中得到的注水压力进行注水，通过油缸机构对带筋槽芯轴沿牵引方向进行牵引，实现脱模。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了薄壁带内导轨筋的大长径比复合材料管件难以脱模的问题。本发明结合力学分析软件，采用简易常用零部件组装，制造了一组脱模工装，降低了脱模成本，使用方便且经过超声波检测验证产品完好无损伤。本方法不限于带导轨筋的复合材料管件脱模，也适用于难于脱模的大长径比薄壁管件，突破集薄壁管、内加强导轨一体成型筋、大长径比等多项脱模难点，实现了不损伤产品均匀受力的脱模方式。本发明均为简易常用零部件组装，降低了脱模成本，使用方便且经过超声波检测验证产品完好无损伤、无分层、开裂及脱粘问题。对于薄壁细长管件具有广泛的应用适用性。芯轴牵引方向连接短油缸，短油缸采用串联形式连接。选用长油缸容易造成失稳，且通过串联能够进行牵引力设计和评估。通过实际测试，牵引力可达12t以上平稳脱模。
附图说明
20.图1为本发明所述的一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模装置结构示意图；
21.图2为本发明所述的水压灌注筒结构示意图；
22.图3为本发明所述的第一连地定位板结构示意图；
23.图4为本发明所述的第二连地定位板结构示意图。
24.1-水压灌注筒，2-第一连地定位板，3-橡胶隔水挡板，4-连接螺杆，5-第二连地定位板，6-紧固螺母，7-带筋槽芯轴，8-待脱模产品，9-油缸机构。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
26.参见图1-4说明本实施方式，一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模装置，它包括水压灌注筒1、第一连地定位板2、第二连地定位板5、带筋槽芯轴7和油缸机构9，所述带筋槽芯轴7外侧为待脱模产品8，所述待脱模产品8水平设置在第一连地定位板2和第二连地定位板5之间，所述水压灌注筒1和第一连地定位板2通过螺纹连接，所述带筋槽芯轴7贯穿第一连地定位板2和第二连地定位板5的中间开口，所述带筋槽芯轴7牵引方向侧连接油缸机构9，
另一侧位于水压灌注筒1的内部。
27.本实施例待脱模产品8为薄壁带导轨筋复合材料管，复合材料管件为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等复合树脂基基体通过缠绕、铺放制备的薄壁细长管件。各零部件除第一连地定位板2和第二连地定位板5中间开口受带筋槽芯轴7大小限定，其它零部件均具有通用性。
28.第一连地定位板2和第二连地定位板5之间通过连接螺杆4和紧固螺母6配合相连，通过第一连地定位板2和第二连地定位板5实现对待脱模产品8的水平夹紧固定。针对超长芯轴，连接螺杆4通过多个螺杆和连接套拼接形成，可通过拼接适应不同长度的管件脱模。连接螺杆4的数量为3-6个。第一连地定位板2和第二连地定位板5均通过底板与地脚相连，地脚可根据待脱模芯轴移动。第一连地定位板2和第二连地定位板5中间开口位置可通过螺钉连接不同直径的开口辅助工装，以适应不同尺寸的芯轴模具。第一连地定位板2在与水压灌注筒1对接的位置开设有密封胶填充槽a，使用时密封胶填充槽a内填充1～3mm厚橡胶圈密封，水压灌注筒1的内螺纹深度长于第一连地定位板2的外螺纹长度。第一连地定位板2与待脱模产品8之间设置有3～10mm厚的橡胶隔水挡板3，橡胶隔水挡板3外径大于待脱模产品8的外径，橡胶隔水挡板3的内径大于带筋槽芯轴7的最小外径。油缸机构9为多个油缸串联形式相连，多个油缸均为短油缸，保证推力平稳。油缸机构9前设置有测力传感器进行实时监测。
29.本实施例为一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模方法，它包括以下步骤：
30.步骤1：待脱模产品8为薄壁带导轨筋复合材料管，根据复合材料铺层角度比例及选用材料特性值计算水压可耐受压力，控制注水压力不超过复合材料管水压可耐受压力的70％；
31.步骤2：对待脱模产品8进行固定，连接脱模装置，将带筋槽芯轴7整体水平支撑固定，旋紧紧固螺母6并与地脚进行连接固定；
32.步骤3：水压灌注筒1连接水压装置，按步骤1中得到的注水压力进行注水，通过油缸机构9对带筋槽芯轴7沿牵引方向进行牵引，实现脱模。
33.本实施例以碳纤维复合材料管件脱模为例，复合材料管壁厚为1.4mm，长度为5000mm，外径为130mm，内带导轨筋，导轨筋和管壁一体成型，均为复合材料。特制带筋槽芯轴7凹陷沟槽均布全长，带筋槽芯轴7等径无脱模角。
34.具体使用步骤如下：
35.1.计算管件耐受压力：根据该复合材料铺层角度比例及选用材料特性值可计算得其耐受压力为2.6mpa，施加水压不超过1.82mpa；
36.2.待脱模产品固定：将待脱模的带筋槽芯轴7整体水平支撑固定，连接脱模装置，旋紧螺钉，固定地脚。
37.3.依次安装脱模装置：将脱模工装按要求连接，中间放置带有带筋槽芯轴7的待脱模产品8。
38.4.放密封圈：水压灌注筒1和第一连地定位板2通过螺纹连接，第一连地定位板2对接位置开密封胶填充槽a，使用时填充2mm厚橡胶圈密封。
39.5.放置橡胶隔水挡板：第一连地定位板2和待脱模产品8之间夹10mm橡胶隔水挡板3。
40.6.螺钉紧固：第一连地定位板2和连地定位板通过连接螺杆及紧固螺母固定，采用6段长度为900mm长螺杆通过内螺纹连接套组装拼接，连接螺杆共4组。
41.7.连接地脚：连地定位板1和第二连地定位板5通过底板和地脚相连，两处底板连地脚距离5000mm。
42.8.连接油缸牵引：带筋槽芯轴7牵引方向连接4个串联短油缸，短油缸前放置测力传感器实时监测。
43.脱模后，经外观检查产品无可视损伤缺陷，经超声无损探伤，无分层、开裂及脱粘问题。
44.以上对本发明所提供的一种薄壁带导轨筋复合材料管的脱模装置及脱模方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。