本發(fā)明屬于復(fù)合材料頭盔制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置及成型方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有防彈頭盔成型方法主要有兩大類，一類為疊層鋪放成型法：主要是由芳綸纖維預(yù)浸料或超高分子量聚乙烯纖維預(yù)浸料經(jīng)裁切鋪層至模具上經(jīng)冷壓機(jī)預(yù)壓、鋸床切邊、熱壓機(jī)加熱加壓等多個工序而成，而且為滿足頭盔盔型需要，多層預(yù)浸料鋪層疊放時需剪口保證預(yù)浸料的平整性和仿形性，因此剪口位置成為頭盔防彈薄弱點(diǎn)。

2、另一類為纏繞成型法，如專利cn2017105490320提供了一種超高分子量聚乙烯纖維防彈頭盔的制備裝置，該裝置包括吐絲機(jī)構(gòu)和模具機(jī)構(gòu)，通過紡絲技術(shù)與纏繞技術(shù)的結(jié)合，連續(xù)纖維纏繞成型保證了頭盔殼體內(nèi)纖維的完整性，從而解決了疊層鋪放成型產(chǎn)生的纖維端部影響頭盔防彈性能的問題。該發(fā)明裝置中的模具機(jī)構(gòu)由于需要在底座內(nèi)盤上設(shè)置至少兩個陽模，并且內(nèi)盤需要自轉(zhuǎn)帶動兩個陽模交替換位，內(nèi)盤要配置供其自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動力機(jī)構(gòu)，兩個陽模也需要分別控制自身自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動力機(jī)構(gòu)，同時與模具機(jī)構(gòu)合模壓制的兼容設(shè)計難度較大，因此，模具機(jī)構(gòu)整體所占空間較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝維護(hù)不便，成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

2、一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，包括模具機(jī)構(gòu)，其特征在于，模具機(jī)構(gòu)包括工作臺，工作臺的臺面上分別安裝有：

3、翻轉(zhuǎn)板，其與工作臺相鉸接；

4、翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元，其通過伸縮桿伸縮控制翻轉(zhuǎn)板繞鉸接軸翻轉(zhuǎn)，且翻轉(zhuǎn)角度范圍為翻轉(zhuǎn)板上表面與臺面相平齊的水平狀態(tài)，至翻轉(zhuǎn)板上表面與水平的臺面相垂直的豎立狀態(tài)；

5、陽模，其位于翻轉(zhuǎn)板的上表面?zhèn)?，陽模底端同軸固接于轉(zhuǎn)動支撐軸的頂端，轉(zhuǎn)動支撐軸垂直穿經(jīng)翻轉(zhuǎn)板并與之轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動支撐軸的另一端同軸固接位于翻轉(zhuǎn)板下表面?zhèn)鹊碾姍C(jī)的輸出軸，電機(jī)與翻轉(zhuǎn)板相固定；

6、當(dāng)翻轉(zhuǎn)板翻轉(zhuǎn)至豎立狀態(tài)時，陽模整體由位于陰模下方移至陰模與臺面之間的外側(cè)，且陽模轉(zhuǎn)動軸心呈水平橫置；

7、工作臺上還固定有平移伸縮執(zhí)行單元，平移伸縮執(zhí)行單元的伸縮桿頂端連接支撐塊，支撐塊底端由臺面滑動支撐，平移伸縮執(zhí)行單元的伸縮桿沿水平方向伸縮，當(dāng)翻轉(zhuǎn)板翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)時，支撐塊能在平移伸縮執(zhí)行單元伸縮桿帶動下能夠滑移至陽模正下方并由支撐塊上表面抵接支撐陽模下表面；

8、工作臺上方還固定有下壓執(zhí)行單元，下壓執(zhí)行單元的伸縮桿固接有陰模，陰模能在下壓執(zhí)行單元的伸縮桿帶動下沿豎直方向上升和下壓；下壓時能與陽模合模。

9、進(jìn)一步，翻轉(zhuǎn)板配置連接兩套翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元，每套翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元一端與工作臺相鉸接，另一端與翻轉(zhuǎn)板的一側(cè)相鉸接；所述翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元采用伸縮氣缸或電動推桿，伸縮氣缸或電動推桿的缸體與工作臺相鉸接，伸縮桿與翻轉(zhuǎn)板相鉸接。

10、進(jìn)一步，翻轉(zhuǎn)板還一體成型固接有與其上表面相垂直的限位板部；臺面上開設(shè)有用于容納翻轉(zhuǎn)板及限位板部的翻轉(zhuǎn)板容納槽，翻轉(zhuǎn)板容納槽的槽底分別為翻轉(zhuǎn)板翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)時為其提供底部支撐，翻轉(zhuǎn)至豎立狀態(tài)時與限位板部相抵接加以限位以及支撐。

11、進(jìn)一步，工作臺還開設(shè)有分別為電機(jī)、翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元提供容納空間的執(zhí)行單元容納槽。

12、進(jìn)一步，支撐塊上開設(shè)有能夠避讓、容納陽模與翻轉(zhuǎn)板上表面之間的轉(zhuǎn)動支撐軸的轉(zhuǎn)軸避讓槽。

13、進(jìn)一步，所述平移伸縮執(zhí)行單元采用伸縮氣缸或電動推桿，伸縮氣缸或電動推桿的缸體與工作臺相固定，伸縮氣缸或電動推桿的伸縮桿頂端連接支撐塊。

14、進(jìn)一步，陰模上固設(shè)有定位柱，支撐塊上開設(shè)有與定位柱相匹配的定位孔。

15、進(jìn)一步，所述下壓執(zhí)行單元采用液壓缸、氣缸或電動推桿，液壓缸、氣缸或電動推桿的缸體通過固定架固定于工作臺的上方，液壓缸、氣缸或電動推桿的伸縮桿固接陰模。

16、本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置。

17、進(jìn)一步，包括：

18、s1、控制翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元的伸縮桿伸出，帶動翻轉(zhuǎn)板繞其與工作臺的鉸接軸翻轉(zhuǎn)至豎立狀態(tài)，使翻轉(zhuǎn)板上連接的陽模從陰模正下方處向外移出，且陽模的轉(zhuǎn)動軸心呈水平橫置，陽模在電機(jī)帶動下轉(zhuǎn)動，配合吐絲機(jī)構(gòu)的移動將纖維預(yù)浸紗按照45°/-45°纏繞角度鋪纏至陽模上形成復(fù)合材料頭盔胚體；

19、s2、控制翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元的伸縮桿回縮，帶動翻轉(zhuǎn)板繞其與工作臺的鉸接軸回轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)板的上表面與工作臺臺面平齊，陽模的轉(zhuǎn)動軸心呈豎直方向，且陽模連同其上的復(fù)合材料頭盔胚體位于陰模的正下方；

20、s3、控制平移伸縮執(zhí)行單元的伸縮桿伸出，推動支撐塊滑移至翻轉(zhuǎn)板與陽模之間，且支撐塊上表面抵接支撐陽模；

21、s4、控制下壓執(zhí)行單元的伸縮桿向下伸出，帶動陰模下壓，經(jīng)定位柱與支撐塊上對應(yīng)的定位孔導(dǎo)向定位，實現(xiàn)陰模與下方的陽模合模并對兩者之間的復(fù)合材料頭盔胚體進(jìn)行熱壓成型；

22、s5、熱壓成型完成后，控制下壓執(zhí)行單元的伸縮桿向上回縮，帶動陰模抬升脫離與陽模的合模，露出成型的復(fù)合材料盔殼并將其脫離陽模。

23、本發(fā)明在成型過程中無需對模具進(jìn)行拆卸和搬運(yùn)，可實現(xiàn)自動化一體模壓成型，人工參與度低、生產(chǎn)效率高、易于工程化。同時采用本發(fā)明制備的頭盔無剪口、開口和褶皺等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量一致性好，生產(chǎn)周期短、成本低，易于工程化；在與現(xiàn)有技術(shù)制備頭盔同等重量的條件下，具備更加優(yōu)異的防護(hù)能力，且在受彈丸彈擊后的彈痕高度顯著降低。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，包括模具機(jī)構(gòu)，其特征在于，模具機(jī)構(gòu)包括工作臺，工作臺的臺面上分別安裝有：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，其特征在于，翻轉(zhuǎn)板配置連接兩套翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元，每套翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元一端與工作臺相鉸接，另一端與翻轉(zhuǎn)板的一側(cè)相鉸接；所述翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元采用伸縮氣缸或電動推桿，伸縮氣缸或電動推桿的缸體與工作臺相鉸接，伸縮桿與翻轉(zhuǎn)板相鉸接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，其特征在于，翻轉(zhuǎn)板還一體成型固接有與其上表面相垂直的限位板部；臺面上開設(shè)有用于容納翻轉(zhuǎn)板及限位板部的翻轉(zhuǎn)板容納槽，翻轉(zhuǎn)板容納槽的槽底分別為翻轉(zhuǎn)板翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)時為其提供底部支撐，翻轉(zhuǎn)至豎立狀態(tài)時與限位板部相抵接加以限位以及支撐。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，其特征在于，工作臺還開設(shè)有分別為電機(jī)、翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元提供容納空間的執(zhí)行單元容納槽。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，其特征在于，支撐塊上開設(shè)有能夠避讓、容納陽模與翻轉(zhuǎn)板上表面之間的轉(zhuǎn)動支撐軸的轉(zhuǎn)軸避讓槽。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，其特征在于，所述平移伸縮執(zhí)行單元采用伸縮氣缸或電動推桿，伸縮氣缸或電動推桿的缸體與工作臺相固定，伸縮氣缸或電動推桿的伸縮桿頂端連接支撐塊。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，其特征在于，陰模上固設(shè)有定位柱，支撐塊上開設(shè)有與定位柱相匹配的定位孔。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置，其特征在于，所述下壓執(zhí)行單元采用液壓缸、氣缸或電動推桿，液壓缸、氣缸或電動推桿的缸體通過固定架固定于工作臺的上方，液壓缸、氣缸或電動推桿的伸縮桿固接陰模。

9.一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料頭盔纏繞成型裝置及成型方法，通過翻轉(zhuǎn)伸縮執(zhí)行單元控制陽模的轉(zhuǎn)動軸心翻轉(zhuǎn)至呈水平橫置，配合吐絲機(jī)構(gòu)的移動將纖維預(yù)浸紗按照45°/?45°纏繞角度鋪纏至陽模上形成復(fù)合材料頭盔胚體；通過平移伸縮執(zhí)行單元推動支撐塊滑移至翻轉(zhuǎn)板與陽模之間，且支撐塊上表面抵接支撐陽模；通過下壓執(zhí)行單元帶動陰模下壓，實現(xiàn)陰模與下方的陽模合模并對兩者之間的復(fù)合材料頭盔胚體進(jìn)行熱壓成型。本發(fā)明在成型過程中無需對模具進(jìn)行拆卸和搬運(yùn)，可實現(xiàn)自動化一體模壓成型，人工參與度低、生產(chǎn)效率高、易于工程化；制備的頭盔無剪口、開口和褶皺等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量一致性好，具備更加優(yōu)異的防護(hù)能力，且在受彈丸彈擊后的彈痕高度顯著降低。

技術(shù)研發(fā)人員：宋磊磊,趙玉芬,尚博,翟國鵬,郝露,齊長見
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中航裝甲科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9