[发明专利]小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置及加工轴类产品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置及加工轴类产品的方法，尤其适用于小直径长孔轴类产品的碳纤维布复合材料缠绕成型。

背景技术

在现有技术中，缠绕设备一般为普通车床，普通缠绕装置适应性小，只能缠绕直径较大，长径比不大的轴类产品，但是对于小直径长孔轴类产品的缠绕，普通缠绕机构则无法完成。现有的小直径芯轴1包括轴体，轴体的一端为大端，另一端为小端，轴体大端处开有卡槽，轴体小端处具有过渡锥面，参照图9，采用普通缠绕机构，卡环2,3卡在轴体大端的卡槽上，然后将前挡板5套在芯轴上，并紧靠所述卡环2,3；轴体小端上套有后挡板8，并通过锁紧螺母9锁紧。工作时，由于缠绕机构的芯轴太细太长，缠绕时，来自车床的轴向夹紧力和碳纤维布的拉紧力会使缠绕机构芯轴弯曲变形，甚至断裂。这样无法实现缠绕工艺装置，也就无法用缠绕工艺方法成型产品。

发明内容

本发明旨在提供一种小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置，该成型装置可解决小直径长孔类产品零件在缠绕时夹紧力和碳纤维布的拉紧力导致缠绕机构芯轴弯曲变形或断裂的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置，包括芯轴，卡装在芯轴大端卡槽处的卡环，套装在芯轴上且与卡环侧壁接触的前挡板，套装在芯轴小端处的后挡板；所述芯轴在前挡板与后挡板之间形成碳纤维布缠绕段；所述碳纤维布缠绕段靠近前挡板一侧为第一直径段，该纤维布缠绕段靠近后挡板一侧为第二直径段，第一直径段的直径大于第二直径段的直径，且第一直径段与第二直径段由过渡锥面过渡相连；其结构特点是，所述碳纤维布缠绕段的第二直径段上套装有锥筒状衬套，该衬套、过渡锥面和第二直径段上套装有喉衬；

所述喉衬包括套装在第二直径段上的喉口，套装在过渡锥面上的第一锥形段，套装在衬套外锥面上的第二锥形段；所述衬套的端面与后挡板的侧壁接触；所述第一锥形段与过渡锥面之间、第二锥形段与衬套外锥面之间、衬套的端面与后挡板的侧壁之间均在碳纤维布缠绕成型时形成相应的受力面。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

所述后挡板通过螺母锁定在芯轴的小端上，该后挡板上配合安装有与芯轴同轴布置的套筒；所述套筒具有作为螺母安装腔的盲孔，且套筒端面与后挡板的侧壁之间接触配合形成受力面。由此，后挡板右端面有盲孔，对套筒进行定位，这样保证了套筒和挡板装配后的同轴度。同时这一盲孔和与芯轴配合的小孔有较好的同轴度，所以装配后套筒和芯轴有较好的同轴度。车床三爪卡盘夹持芯轴的大端，也就保证了缠绕装置和车床间的相对位置要求。

所述第一锥形段与过渡锥面之间、第二锥形段与衬套外锥面之间、衬套的端面与后挡板的侧壁之间、以及套筒端面与后挡板的侧壁之间形成的受力面为可传递扭转的摩擦受力面。由此，实施例中的受力面a面、b面、c面、d面各接触面的摩擦力传递扭转。

所述后挡板的外端面开有定位盲孔，所述套筒的开口端置于所述后挡板的定位盲孔内。由此，套筒装配后具有可以容纳螺母的位置空间，套筒开口端的外径有一段锥度以方便和后挡板装配。

作为该方案的进一步改进，套筒端面有中心孔，以便装夹在车床上时，车床顶尖夹紧装置。

所述第二锥形段的端面与后挡板之间不接触。优选地，衬套右端面要高出喉衬右端面，使得衬套和后挡板端面接触，衬套锥度和喉衬锥度配合。

所述喉衬的外壁面上具有定位台阶，该喉衬与碳纤维布在缠绕成型后形成一体。由此，已加工产品零件喉衬在缠绕完成后，喉衬被碳纤维布包裹在一起成为部件（附图3）。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用上述的小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置加工轴类产品的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将装配好的小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置通过机床定位夹紧；

S2、通过旋转小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置在芯轴的纤维布缠绕段和喉衬上缠绕碳纤维布；

S3、缠绕完成后，将小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置及缠绕在其上的碳纤维布一起进行保压固化；

S4、固化完成后，将小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置及其上产品整体装配在机床上进行车削加工，以满足产品零件外形尺寸要求；

S5、将产品从小直径轴类产品碳纤维布缠绕成型装置上脱模，喉衬作为产品的一部分。

本发明的保压固化采用现有的常规工艺。