[发明专利]带纵横内筋构件旋压成形模具及尺寸设计方法

权利要求书

1.一种带纵横内筋构件旋压成形模具，包括紧固螺钉(1)、上端盖(2)、紧固环(6)及基座(7)，其特征在于：还包括主动芯模(3-1)、被动芯模(3-2)、横向筋槽(4-1)和纵向筋槽(5-1)；所述的紧固环(6)安装在主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)的下端，上端盖(2)安装在主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)的上端，紧固螺钉(1)通过上端盖(2)的中心孔将上端盖(2)、主动芯模(3-1)、被动芯模(3-2)、紧固环(6)固定在基座(7)上；所述的纵向筋槽(5-1)在主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)圆周上对称分布，位于每个主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)圆弧截面中心线上，横向筋槽(4-1)在主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)组合后的同一高度截面上；每个主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)内侧的滑杆位于相应的主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)内侧圆弧截面中心线上；所述的主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)与内侧的圆形截面的滑杆中间通过肋板连接，肋板的厚度小于滑杆圆形截面的直径；所述的主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)在除去纵向筋槽(5-1)和横向筋槽(4-1)以及肋板的主体部位同一截面壁厚相同；所述的主动芯模(3-1)内侧滑杆中心线与基座(7)主轴中心线所在圆形截面半径之间的夹角小于被动芯模(3-2)内侧滑杆中心线与基座(7)主轴中心线所在圆形截面半径之间的夹角；所述的被动芯模(3-2)截面外侧的弦长小于两个相邻主动芯模(3-1)表面的纵向筋槽(5-1)底部所在同心圆之间的弦长；所述的被动芯模(3-2)与内侧的圆形截面的滑杆之间的同一肋板高度相同；所述的主动芯模(3-1)与内侧的圆形截面的滑杆之间的同一肋板高度不同，靠近紧固环(6)端低，远离紧固环(6)端高，高度呈连续变化；所述的主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)内侧的滑杆完全进入滑动槽内部完成装配后，整个模具外表面呈圆柱形，没有缝隙；所述的基座(7)主轴所带的圆形截面滑动槽的截面直径取滑杆圆形截面加工尺寸的上偏差；与被动芯模(3-2)接触的基座(7)主轴区域拔模斜度为被动芯模(3-2)内侧滑杆中心线与基座(7)主轴中心线所在圆形截面半径之间的夹角的余角，与主动芯模(3-1)对应的基座(7)主轴区域拔模斜度为主动芯模(3-1)内侧滑杆中心线与基座(7)主轴中心线所在圆形截面半径之间的夹角的余角；所述的基座(7)主轴垂直于中心轴线的截面与被动芯模(3-2)接触区外凸，与主动芯模(3-1)接触区内凹。

2.一种权利要求1所述带纵横内筋构件旋压成形模具的尺寸设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、确定主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)的数目：主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)的数目相等，且数目之和等于纵向筋槽(5-1)的数目；纵向筋槽(5-1)在主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)圆周上对称分布，位于每个主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)圆弧截面中心线上，相邻纵向筋槽(5-1)之间的角度满足公式(1)：

式中，n是纵向筋槽(5-1)的数目，满足n≥4且n为偶数；

步骤二、确定主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)内侧滑杆倾角：每个主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)内侧的滑杆位于相应的主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)内侧圆弧截面中心线上；主动芯模(3-1)内侧滑杆中心线与基座(7)主轴中心线所在圆形截面半径之间的夹角为β小于被动芯模(3-2)内侧滑杆中心线与基座(7)主轴中心线所在圆形截面半径之间的夹角α；主动芯模(3-1)内侧滑杆中心线与基座(7)主轴中心线所在圆形截面半径之间的夹角β存在最大夹角值β_Max；

β≤β_Max (2)

最大夹角值β_Max通过主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)之间的分割线与水平方向之间的夹角γ及被动芯模(3-2)内侧滑杆中心线与基座(7)主轴中心线所在圆形截面半径之间的夹角α确定；

步骤三、确定主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)的尺寸：主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)与内侧的圆形截面的滑杆中间通过肋板连接，肋板的厚度小于滑杆圆形截面的直径；主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)在除去筋槽部位和肋板部位的同一截面壁厚相同；被动芯模(3-2)截面外侧的弦长小于两个相邻主动芯模(3-1)表面上的纵向筋槽(5-1)底部所在同心圆之间的弦长：

2Rsin(δ/2)2(R-d₁)sin(θ/2) (4)

式中，δ是被动芯模(3-2)截面外侧弦长所对应的圆心角，θ是两个相邻主动芯模(3-1)表面的纵向筋槽(5-1)底部所在同心圆之间的弦长所对应的圆心角，R是带纵横内筋构件旋压成形模具的半径，d₁是横向筋槽(4-1)深度；主动芯模(3-1)截面所在的圆形最小半径r满足公式(5):

rd₁tanαcotβ_Max (5)

被动芯模(3-2)与内侧的圆形截面的滑杆之间的同一肋板高度相同，始终为b₁；主动芯模(3-1)与内侧的圆形截面的滑杆之间的同一肋板高度不同，靠近紧固环(6)端低，远离紧固环(6)端高，高度呈连续变化：

式中，b₂是主动芯模(3-1)与内侧的圆形截面的滑杆之间的肋板的最大高度，H是主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)的长度；

步骤四、确定基座(7)的尺寸：主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)内侧滑杆完全进入滑动槽内部完成装配后，整个模具外表面呈圆柱形，没有缝隙；基座(7)主轴所带的圆形截面滑动槽的截面直径取滑杆圆形截面加工尺寸的上偏差；与被动芯模(3-2)接触的基座(7)主轴区域的拔模斜度为α的余角，与主动芯模(3-1)对应的基座(7)主轴区域的拔模斜度为β的余角；基座(7)主轴垂直于中心轴线的截面与被动芯模(3-2)接触区外凸，与主动芯模(3-1)接触区内凹；被动芯模(3-2)的内壁完全贴合基座(7)主轴外表面，主动芯模(3-1)内壁与基座(7)主轴外表面之间有间隙，最大间隙值b₃通过公式(7)确定：

步骤五、模具尺寸设计合理性验证：紧固环(6)、主动芯模(3-1)和被动芯模(3-2)整体反向位移h满足公式(8)时，带纵横内筋构件的横筋能顺利脱模，同时说明模具尺寸是合理的；

d₁tanα≤h≤H (8)。