Способ изготовления формы для изделий из слоистых полимерных композитов
Владельцы патента RU 2309044:
Закрытое акционерное общество Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (RU)
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для контактного формования оболочечных изделий из слоистых полимерных композиционных материалов, например органопластиков. Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка технологии изготовления формы, повышенной надежности работы, повышенного срока службы и более высокого качества. Техническая задача решается способом изготовления формы для изделий из слоистых полимерных композитов, в котором на закрепленную на основании эталонную деталь наносят разделительный слой и последовательные слои композиционного материала с формированием поверхности разъема и установкой смыкающих и фиксирующих элементов. При этом на лицевую поверхность эталонной детали и рабочую плоскость основания вплотную к ним устанавливают пластину и совмещают рабочую плоскость последней с плоскостью симметрии эталонной детали. Каждый последовательный слой стеклопластика полуформы укладывают эквидистантно лицевой поверхности эталонной детали, рабочей плоскости основания и рабочей плоскости пластины. После полимеризации полуформы пластину удаляют, на образовавшуюся плоскость полуформы наносят разделительный слой и аналогично формуют и полимеризуют вторую, симметричную первой, полуформу, скрепляя обе полуформы по их гребню материалом второй полуформы. Отверстия для размещения смыкающих и фиксирующих элементов выполняют после скрепления полуфланцев полуформ с основанием. Конструкцию окончательно разбирают после обрезки припуска на гребне до зоны с гарантированным отсутствием в плоскости разъема связующего стеклопластика. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для контактного формования оболочечных изделий, например бронешлемов, из слоистых полимерных композиционных материалов, например органопластиков.
Известна пулезащитная каска и способ ее изготовления по патенту ФРГ №2334941 от 31.10.72 г., МКИ F41H 1/04.
Известен бронешлем и способ его изготовления по заявке Великобритании №2148185, от 30.05.1985 г., В32В 7/08.
Известен способ изготовления оправки для формования высокоточных композитных оболочек по патенту RU №2177110, МКИ В29С 39/10, включающий изготовление оболочковой формы по эталонной детали.
Также известен способ изготовления оболочковой формы для изделий из слоистых полимерных композитов по а. с. СССР №197145 от 03.08.1964 г., МКИ В29С 39/02, при котором на закрепленную на основании эталонную деталь, например эталонный бронешлем, наносят разделительный слой, последовательные слои композиционного материала, например стеклопластика, с формированием поверхности разъема и установкой смыкающих и фиксирующих элементов.
Недостатком известного способа является низкая надежность работы формы, малый срок ее службы и низкое качество рабочей поверхности формы.
Известный способ изготовления формы как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату выбран в качестве прототипа.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка технологии изготовления формы, повышенной надежности работы, повышенного срока службы и более высокого качества.
Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи для предлагаемого способа, заключается в реализации технологии изготовления формы повышенной надежности работы за счет повышения надежности смыкания формы, повышение срока службы формы за счет меньшего износа смыкающих и фиксирующих элементов, а также повышение качества рабочей поверхности формы за счет уменьшения несовпадения последней в плоскости разъема.
Поставленная задача с достижением технического результата для способа изготовления формы для изделий из слоистых полимерных композитов, при котором на закрепленную на основании эталонную деталь, например эталонный бронешлем, наносят разделительный слой, последовательные слои композиционного материала, например стеклопластика, с формированием поверхности разъема и установкой смыкающих и фиксирующих элементов, а в соответствии с изобретением на лицевую поверхность бронешлема и рабочую плоскость основания вплотную к ним устанавливают пластину и совмещают рабочую плоскость последней с плоскостью симметрии бронешлема, при этом каждый последовательный слой стеклопластика полуформы укладывают эквидистантно лицевой поверхности бронешлема, рабочей плоскости основания и рабочей плоскости пластины, затем, после полимеризации полуформы, пластину удаляют, на образовавшуюся плоскость полуформы наносят разделительный слой и аналогично формуют и полимеризуют вторую, симметричную первой, полуформу, скрепляя обе полуформы по их гребню материалом второй полуформы, отверстия же для размещения смыкающих и фиксирующих элементов выполняют каждое в обеих полуформах после скрепления полуфланцев полуформ, например струбцинами, с основанием, и, наконец, конструкцию окончательно разбирают после обрезки припуска на гребне до зоны с гарантированным отсутствием в плоскости разъема связующего стеклопластика, при этом фиксирующие элементы, например пары шифт - втулка, устанавливают до разборки формы на клее, совместимом со связующим стеклопластика полуформ, например эпоксидном, причем на адгезионных поверхностях втулок и штифтов выполняют увеличивающие их площадь канавки и выступы.
Отличительными признаками способа являются следующие:
- на лицевую поверхность бронешлема и рабочую плоскость основания вплотную к ним устанавливают пластину и совмещают рабочую плоскость последней с плоскостью симметрии бронешлема - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы формы за счет повышения надежности смыкания формы, так как задает оптимальное расположение плоскости разъема и слоев материала формы;
- каждый последовательный слой стеклопластика полуформы укладывают эквидистантно лицевой поверхности бронешлема, рабочей плоскости основания и рабочей плоскости пластины - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы формы за счет повышения надежности смыкания формы, так как предусматривает оптимальное расположение плоскости разъема и слоев материала формы;
- после полимеризации полуформы пластину удаляют, на образовавшуюся плоскость полуформы наносят разделительный слой и аналогично формуют и полимеризуют вторую, симметричную первой, полуформу - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы формы за счет повышения надежности смыкания формы, так как окончательно формирует плоскость разъема формы с оптимальным расположением слоев ее материала, кроме того, форма надежно смыкается даже при наличии в плоскости разъема возможных отклонений от плоскостности, благодаря копированию этих дефектов слоями второй полуформы;
- скрепляя обе полуформы по их гребню материалом второй полуформы - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества рабочей поверхности формы за счет уменьшения несовпадения последней в плоскости разъема от взаимного смещения полуформ от сил резания при их мехобработке, на повышение надежности работы формы за счет повышения надежности смыкания формы, а также на повышение срока службы формы за счет меньшего износа смыкающих и фиксирующих элементов, так как задает условия для оптимального выполнения последних при оптимальном расположении плоскости разъема и слоев материала формы;
- отверстия для размещения смыкающих и фиксирующих элементов выполняют каждое в обеих полуформах после скрепления полуфланцев полуформ, например струбцинами, с основанием - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества рабочей поверхности формы за счет уменьшения несовпадения последней в плоскости разъема при исключении взаимного смещения полуформ от сил резания;
- конструкцию окончательно разбирают после обрезки припуска на гребне до зоны с гарантированным отсутствием в плоскости разъема связующего стеклопластика - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы формы за счет повышения надежности смыкания формы;
- фиксирующие элементы, например пары шифт - втулка, устанавливают до разборки формы на клее, совместимом со связующим стеклопластика полуформ, например эпоксидном - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы формы за счет повышения надежности смыкания формы, на повышение срока службы формы за счет меньшего износа фиксирующих элементов, а также на повышение качества рабочей поверхности формы за счет уменьшения несовпадения последней в плоскости разъема, при обеспечении условий для оптимального расположения этих элементов;
- на адгезионных поверхностях втулок и штифтов выполняют увеличивающие их площадь канавки и выступы - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы формы за счет повышения надежности крепления фиксирующих элементов.
Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению надежности работы и качества оборудования для изготовления бронешлемов без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид способа изготовления оболочковой формы, на фиг.2 - поперечный разрез общего вида способа, на фиг.3 - поперечный разрез при формовке второй полуформы, на фиг.4 - способ закрепления формы для сверления отверстий, на фиг.5 - выноска с установленными фиксирующими элементами, 6 - выноска с вклеенными фиксирующими элементами, 7 - общий вид разобранной формы.
Способ изготовления формы 1 для изделий из слоистых полимерных композитов, при котором на закрепленную на основании 2 эталонную деталь, например эталонный бронешлем 3, наносят разделительный слой 4, последовательные слои 5 композиционного материала, например стеклопластика 6, с формированием поверхности разъема 7 и установкой смыкающих 8 и фиксирующих элементов 9. На лицевую поверхность 10 бронешлема 3 и рабочую плоскость 11 основания 2 вплотную к ним устанавливают пластину 12 и совмещают рабочую плоскость 13 последней с плоскостью симметрии 14 бронешлема 3, а каждый последовательный слой 5 стеклопластика 6 полуформы 15 укладывают эквидистантно лицевой поверхности 10 бронешлема 3, рабочей плоскости 11 основания 2 и рабочей плоскости 13 пластины 12. После полимеризации полуформы 15, пластину 12 удаляют, на образовавшуюся плоскость 7 полуформы 15 наносят разделительный слой 4 и аналогично формуют и полимеризуют вторую, симметричную первой, полуформу 16, скрепляя обе полуформы по их гребню 17 материалом второй полуформы. Отверстия 18 же для размещения смыкающих 8 и фиксирующих 9 элементов выполняют каждое в обеих полуформах после скрепления полуфланцев 19 полуформ, например струбцинами 20, с основанием 2. Конструкцию окончательно разбирают после обрезки припуска 21 на гребне 17 до зоны 22 с гарантированным отсутствием в плоскости разъема 7 связующего стеклопластика. Фиксирующие элементы 9, например пары шифт - втулка, устанавливают до разборки формы на клее 23, совместимом со связующим стеклопластика полуформ, например эпоксидном, причем на адгезионных поверхностях втулок 24 и штифтов 25 выполняют увеличивающие их площадь канавки 26 и выступы 27.
Вариант исполнения способа заключается в том, что для изготовления изделия, например бронешлема, из слоистых полимерных композитов форму 1 очищают, удаляют облой, обрезают припуски на полуфланцах 19, полируют рабочую поверхность 28 формы 1, соединяют полуформы 15 и 16 с фиксацией при помощи не менее двух пар втулок 24 и штифтов 25, стягивают полугребни 29 болтами с гайками 8, наносят разделительный слой 4 на рабочую поверхность 28 формы 1 и общую рабочую плоскость 30 полуфланцев 19 и формуют изделие.
Таким образом, использование изобретения позволит создать оборудование для изготовления бронешлемов повышенной надежности работы, повышенного срока службы и более высокого качества. В связи с этим, новое техническое решение затребовано промышленностью, что соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.
1. Способ изготовления формы для изделий из слоистых полимерных композитов, при котором на закрепленную на основании эталонную деталь, например эталонный бронешлем, наносят разделительный слой, последовательные слои композиционного материала, например стеклопластика, с формированием поверхности разъема и установкой смыкающих и фиксирующих элементов, отличающийся тем, что на лицевую поверхность бронешлема и рабочую плоскость основания вплотную к ним устанавливают пластину и совмещают рабочую плоскость последней с плоскостью симметрии бронешлема, а каждый последовательный слой стеклопластика полуформы укладывают эквидистантно лицевой поверхности бронешлема, рабочей плоскости основания и рабочей плоскости пластины, затем после полимеризации полуформы пластину удаляют, на образовавшуюся плоскость полуформы наносят разделительный слой и аналогично формуют и полимеризуют вторую, симметричную первой, полуформу, скрепляя обе полуформы по их гребню материалом второй полуформы, отверстия же для размещения смыкающих и фиксирующих элементов выполняют каждое в обеих полуформах после скрепления полуфланцев полуформ, например струбцинами, с основанием, и, наконец, конструкцию окончательно разбирают после обрезки припуска на гребне до зоны с гарантированным отсутствием в плоскости разъема связующего стеклопластика.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фиксирующие элементы, например пары шифт-втулка, устанавливают до разборки формы на клее, совместимом со связующим стеклопластика полуформ, например эпоксидном, причем на адгезионных поверхностях втулок и штифтов выполняют увеличивающие их площадь канавки и выступы.
