[发明专利]一种编织NOL环的异步内缩固化成型模具、组件及成型方法

说明书

本发明提供了一种编织NOL环的异步内缩固化成型模具，该模具包括底盘、芯模、顶盖、若干第一外模和若干第二外模。进行固化成型时，将该模具放置于热压成型机上，热压成型机具有加热和液压压缩的功能。通过热压成型机的液压装置驱动顶盖向下运动，顶盖内部的斜锥面与于外模的斜锥面相对应，能够将顶盖的下压运动转换为外模的收缩运动，从而将套在芯模上的环形碳纤维预浸料进行压缩并加热固化。本发明的异步内缩模具设计合理，使用方法简单，解决了使用热压成型机固化成型编织NOL环的难题。

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种编织NOL环的异步内缩固化成型模具、组件及成型方法。

背景技术

连续纤维增强复合材料具有远高于钢铁材料的比刚度、比强度和比模量。纤维增强复合材料由碳纤维预制体经过树脂固化后获得；碳纤维预制体的结构对复合材料的力学性能影响较大，由三维编织或者三维机织制备的碳纤维预制体，其内部纤维具有多个方向，相比于采用铺层或者缠绕技术制备的碳纤维预制体各向力学性能更好，所制备的复合材料力学性能更优。

为了测定复合材料的各项力学性能，需要制备标准测试样件。NOL环是一种用于测试环形试样层间剪切强度、拉伸强度、拉伸弹性模量及其纤维的拉伸强度的标准试样。NOL环试样通常采用纤维缠绕的方法制备，此方法制备的NOL环只有单一方向的增强纤维，而采用三维编织或者三维机织工艺制备的环形碳纤维预制体具有多个方向的增强纤维，为了测定其力学性能，需要对其进行树脂固化。

对于使用耐高温树脂的碳纤维复合材料，多采用模压工艺进行树脂固化，而用于成型的热压成型机通常只具备上下压缩功能，多用于成型平板形构件。使用热压成型机成型环形复合材料构件，其模具的设计需考虑诸多因素，具有一定难度，如果单独设计一套固化成型装置则会增加固化成本，并且固化成型装置的通用性低。

发明内容

本发明提供一种编织NOL环的异步内缩固化模具，用以解决现有技术中采用模压工艺制备环形样件所面临的难题，实现低成本制备编织NOL环试样。

为实现以上目的，本发明编织NOL环的异步内缩固化成型模具采用以下技术方案：

一种编织NOL环的异步内缩固化成型模具，包括底盘、安装于底盘中部的圆环形的芯模、围绕芯模设置并安装于底盘上的外模组件、覆盖且收容外模组件的顶盖；所述外模组件包括若干第一外模及若干第二外模，所述第一外模与第二外模在一个圆周上交替设置围绕芯模，所述每个第一外模的两侧设有横向凸伸的卡扣滑块，所述第二外模两侧设有与相邻的卡扣滑块配合的卡槽；每个第一外模与每个第二外模底部均设有向心滑块，所述底盘上表面设有与向心滑块对应设置配合的滑槽；所述第一外模两侧与第二外模相接处的面为自外向内向两侧倾斜的第一斜切面，所述第二外模两侧与第一外模相接处的面为自内向外向两侧倾斜的第二斜切面；第一斜切面与第二斜切面相互贴合且相互移动；第一外模内表面为横向弧形延伸的第一内表面，第二外模内表面为横向弧形延伸的第二内表面；第一外模的外表面为自上向下逐渐外扩的第一外斜锥面，第二外模的外表面为自上向下逐渐外扩的第二外斜锥面；所述顶盖的底部为中空的空腔，且该空腔内表面设有与第一外斜锥面配合的第一内斜锥面及与第二外斜锥面配合的第二内斜锥面；所述第一内斜锥面与第二内斜锥面均为自上向下逐渐内缩的斜面；所述外模组件具有扩张状态和收缩状态，当外模组件在扩张状态时，所述第一外模及若干第二外模均远离芯模，且第一斜切面与第二斜切面错开，第一内表面与第二内表面之间露出第二斜切面；当顶盖向下移动时，第一内斜锥面下压第一外斜锥面，第二内斜锥面下压外模组件第二外斜锥面使第一外模与第二外模沿滑槽向内移动至收缩状态，当外模组件在收缩状态时，所有所述第一内表面与第二内表面共同形成连续的圆柱面。

进一步的，所述卡槽的延伸方向与第一斜切面及第二斜切面平行。

进一步的，所有第一外模在收缩或者扩张时为同步运动的，所有第二外模在收缩或者扩张时同样为同步运动的；所述第一外模和第二外模沿滑槽向内移动时的位移之比是成正比的；所述第一内斜锥面和所述第二内斜锥面的斜度之比与所述位移之比相等。