Оправка для изготовления изделий из композиционных материалов

ОПРАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ методом намотки, содержащая формообразующий участок, соответствующей конфигурации изготавливаемого изделия, полусферические законцовки и цапфы, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения изготовления изделий равномерной толщины сложного профиля, не являющегося телом вращения, она снабжена переходными участками, расположенными между полусферическими законцовками и формообразующим участком, основания которых соответственно равны сечениям примыкающих к ним законцовки и формообразующего участка, а все сечения перпендикулярные продольной оси, выполнены с одинаковым периметром, равным периметру формообразующего участка.

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий методом механизированной намотки лентой, предварительно пропитанной полимерным связующим и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
При спиральной намотке изделий под углом к продольной оси оправки необходимы технологические законцовки для укладки ленты по геодезическим линиям и обеспечения реверса ленты. Геометрические размеры технологических законцовок зависят от геометрии формообразующего участка оправки и от угла намотки и в свою очередь оказывают влияние на процесс намотки, а следовательно, и на качество изготовляемого изделия.
Известны оправки для намотки изделий, состоящие из формообразующего участка и технологических законцовок.
Технологические законцовки таких оправок представляют собой сложную поверхность. Отсутствие формул для расчета размеров законцовок и влияния их на технологический процесс намотки удлиняет время и создает трудность изготовления таких оправок, так как для каждого конкретного изделия размеры и форма технологических законцовок подбираются экспериментальным путем. Кроме того такие оправки предназначены только для изготовления изделий, имеющих форму вращения.
Наиболее близкой к данному изобретению является оправка, содержащая формообразующий участок, соответствующий конфигурации изготовляемого изделия, полусферические законцовки и цапфы.
На такой оправке изготавливаются изделия цилиндрической, конической и других форм поверхностей, представляющих собой тела вращения. Изготовитель изделия, не являющиеся телами вращения, типа прямоугольника, трапеции на такой оправке не представляется возможным, так как форма технологических законцовок не соответствует форме изготавливаемого изделия и при намотке на них будет происходить оползание ленты и на формообразующем участке оправки при этом изделие будет разнотолщинным.
Цель изобретения - обеспечение изготовления изделий равномерной толщины сложного профиля, не являющегося телом вращения.
Цель достигается тем, что оправка, содержащая формообразующий участок, соответствующий конфигурации изготавливаемого изделия, полусферические законцовки и цапфы согласно изобретению снабжена переходными участками, расположенными между полусферическими законцовками и формообразующим участком, основания которых соответственно равны сечениям примыкающих к ним законцовки и формообразующего участка, и все сечения, перпендикулярные продольной оси оправки, выполнены с одинаковыми периметрами, равными периметру формообразующего участка.
На фиг. 1 изображена предлагаемая оправка, вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 - сечение А-А переходного участка оправки, примыкающего к технологическим законцовкам; на фиг. 4 - сечение Б-Б переходного участка, примыкающего к основному участку оправки; на фиг. 5 - оправка, вид в изометрии.
Предлагаемая оправка для изготовления изделий из композиционных материалов (см. фиг. 1) состоит из формообразующего участка 1, соответствующего конфигурации изготавливаемого изделия, переходных участков 2, полусферических законцовок 3 и цапф 4.
Экспериментально установлено, что при длине переходных участков меньше 0,35 S происходит оползание ленты с оправки при намотке. При длине переходных участков более 0,75 S лента плотно прилегает к поверхности оправки без оползания, но значительно увеличивается длина переходной зоны, и, следовательно, увеличивается расход композиционного материала.
Были изготовлены оправки, формообразующий участок которых представлял собой тело прямоугольного профиля с размерами сторон 20 х 80 мм. Диаметр основания полусферических законцовок рассчитывают из условия равенства периметров и равен D = = = 64мм , где Р - периметр основания формообразующего участка оправки, примыкающего к переходному участку.
Длину переходного участка выбирают экспериментально и она равна L= (0,35-0,75)S; S=Pctg , где L - длина переходного участка;
S - шаг намотки;
- угол намотки.
Длина и периметр переходных участков рассчитывают, исходя из параметров намотки и типа изготавливаемого изделия. Форма этого участка сложная (см. фиг. 5).
Намотку осуществляют следующим образом.
Устанавливают оправку на станок с ЧПУ, закрепляют ленту на цапфе 4 и включают станок. При вращении оправки и возвратно-поступательном движении каретки станка, на котором установлена катушка с лентой, на оправку наматывается лента под углом 45^о к продольной ее оси. Введение в программу углового смещения, зависящего от ширины ленты, обеспечивает последовательную укладку витков ленты друг к другу до полного закрытия поверхности оправки. После намотки необходимого количества слоев, оправку снимают со станка, производят отверждение связующего и съем изделия с оправки.
Введение переходных участков обеспечивает плавный переход от формообразующего участка оправки, имеющего в сечении, перпендикулярном оси оправки, сложный профиль к полусферическим законцовкам, имеющим в сечении, перпендикулярном оси оправки, окружность. Равенство периметров всех сечений переходного участка позволяет осуществить намотку ленты как на формообразующем, так и на переходных участках оправки по геодезическим линиям без оползания ленты при намотке и реверсе ее, с постоянными зазорами или нахлестами, что в свою очередь обеспечивает получение в изделии стенок равной толщины.
Поскольку угол намотки на переходном и формообразующем участках оправки устойчив, переходный участок может являться нагруженной частью изделия, например комлевой заделкой конструкционно нагруженного изделия, что позволяет повысить коэффициент использования материала.