磁悬式消除大长径比圆柱型芯模弯曲变形的装置及方法与流程

本发明属于芯模制造技术领域，特别涉及磁悬式消除大长径比圆柱型芯模弯曲变形的装置及方法。

背景技术：

因纤维缠绕成型制得产品相比传统加工产品具有强度高、重量轻、可靠性高、产品质量稳定（芯模精度越高，产品质量越高）、成本低（在同一产品上，可合理配选若干种材料使其再复合，达到最佳的技术经济效果）等特点，现众多产品，如压力容器、导弹发射管、飞机机体等都采用芯模缠绕成型的方法。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种，其中，又以湿法缠绕水平芯模应用最为普遍。而其中一些特殊的长圆柱型产品因其体积庞大，其芯模体型相应也十分庞大，故结构刚性很难保证。目前，为减小芯模水平工作时因自重产生的挠度对产品质量和性能、以及拔模难度的影响，多采用增加芯模壁厚进而提高芯模刚度进而减小其变形量的方法，其缺点也很明显：1、壁厚增加质量增加，成本增加，且芯模变得十分笨重；2、壁厚增加自重增加，壁厚增大对减小弯曲变形的收益愈加的不明显，故只能在一定程度上减小弯曲变形；3、在生产中随着缠绕、覆盖材料的增加，芯模会继续产生多余的变形量；4、这种大型芯模，即使通过各种手段将芯模弯曲变形量降到足够小，也会因为长时间水平放置产生永久的弯曲变形，严重影响芯模的使用寿命。

技术实现要素：

本发明鉴于以上问题而完成。本发明的目的在于提供主动调整芯模变形程度的消除大长径比圆柱型芯模弯曲变形的装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种磁悬式消除大长径比圆柱型芯模弯曲变形的装置，包括芯模主体、直线度传感器和控制模块，芯模主体内壁环绕设置有模内永磁铁，芯模主体的上方和/或下方设有电磁铁；

直线度传感器用于测量芯模主体的弯曲方向及程度，并将测量结果传输给控制模块；控制模块用于根据芯模主体的弯曲方向及程度，调节输入电磁铁中的电流的大小，通过磁力调节对芯模主体的作用力从而消除弯曲变形。

进一步的，所述芯模主体的上方设有拉力电磁铁，所述芯模主体的下方设有浮力电磁铁。

进一步的，所述拉力电磁铁和所述浮力电磁铁分别与所述芯模主体同心，并弧形对称环抱于所述芯模主体的上下两侧。

进一步的，所述拉力电磁铁和所述浮力电磁铁的圆心角不大于120°。

进一步的，所述拉力电磁铁和所述浮力电磁铁的内径弧面与外径弧面分别为磁场的两级，所述浮力电磁铁的内径弧面与所述拉力电磁铁的内径弧面的磁极相反，所述浮力电磁铁的内径弧面与所述模内永磁铁的外径弧面磁极相同。

进一步的，所述模内永磁铁包括钕磁铁块和隔板，钕磁铁块与隔板紧密相间排布装设于所述芯模主体的内壁表面，由非铁磁性的环形衬套支撑固定，所述模内永磁铁以一个完整圆环为一组，所述模内永磁铁设置的组数至少为一组。

一种磁悬式消除大长径比圆柱型芯模弯曲变形的方法，包括以下步骤：

在芯模主体的内壁环绕设置至少一组模内永磁铁，在芯模主体的上方和/或下方设有电磁铁；

获取芯模主体的直线度；

响应于芯模主体的直线度至超出设定的直线度阈值，调节电磁铁中线圈的电流，改变电磁铁对芯模主体的作用力，进而消除芯模主体的弯曲变形。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明能够利用磁力自适应矫正大长径比圆柱芯模的弯曲变形，即使在生产中缠绕、覆盖的材料加大了芯模重量也不会有多余的变形量产生，最大程度提高了芯模精度，进而提高了产品的质量和精度。

附图说明

图1为本发明一个实施例涉及的装置主视图图。

图2为本发明一个实施例涉及的装置沿轴径向的剖视图。

图中，1-封头，2-芯模主体，3-拉力电磁铁，4-模内永磁铁，5-环形衬套，6-直线度传感器，7-浮力电磁铁，8-隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明一种磁悬式消除大长径比圆柱型芯模弯曲变形的装置，包括芯模主体2、直线度传感器6和控制模块，芯模主体2内壁环绕设置有模内永磁铁4，芯模主体2的上方和/或下方设有电磁铁；

直线度传感器6用于测量芯模主体2的弯曲方向及程度，并将测量结果传输给控制模块；控制模块用于根据芯模主体2的弯曲方向及程度，调节输入电磁铁中的电流的大小，通过磁力调节对芯模主体2的作用力从而消除弯曲变形。

芯模主体2的上方设有拉力电磁铁3，芯模主体2的下方设有浮力电磁铁7。

拉力电磁铁3和浮力电磁铁7分别与芯模主体2同心，并弧形对称环抱于芯模主体2的上下两侧。

拉力电磁铁3和浮力电磁铁7的圆心角不大于120°。

拉力电磁铁3和浮力电磁铁7的内径弧面与外径弧面分别为磁场的两级，浮力电磁铁7的内径弧面与拉力电磁铁3的内径弧面的磁极相反，浮力电磁铁7的内径弧面与模内永磁铁4的外径弧面磁极相同。

模内永磁铁4包括钕磁铁块和隔板8，钕磁铁块与隔板8紧密相间排布装设于芯模主体2的内壁表面，由非铁磁性的环形衬套5支撑固定，模内永磁铁4以一个完整圆环为一组，模内永磁铁4设置的组数至少为一组。

本发明还提供一种磁悬式消除大长径比圆柱型芯模弯曲变形的方法，包括以下步骤：

在芯模主体的内壁环绕设置至少一组模内永磁铁，在芯模主体的上方和/或下方设有电磁铁；

获取芯模主体的直线度；

响应于芯模主体的直线度至超出设定的直线度阈值，调节电磁铁中线圈的电流，改变电磁铁对芯模主体的作用力，进而消除芯模主体的弯曲变形。

本实施例中，芯模主体2采用常规芯模结构，管壁较常规芯模减薄，管壁材料优选导磁性较高材料或强度高、刚度大、质量轻的复合材料。芯模主体2的上方和下方都设有电磁铁，拉力电磁铁3和浮力电磁铁7的线圈共用一个正极导线和一个负极导线，一对封头1装设在芯模主体2两端，拉力电磁铁3和浮力电磁铁7分别装设于芯模主体2正上方和正下方，且与芯模主体2保持一定距离。芯模主体2采用导磁性好、强度高、刚度大的q345钢，模内永磁铁4采用结构简单、安装方便、磁能积最大的的钕磁铁块。钕磁铁块的形状为弧形，便于贴合芯模主体2中部的内壁表面。弧形钕磁铁块内径弧面为磁场n极，外径弧面为磁场s极，此时芯模主体2中部外表面为磁场s极。拉力电磁铁3和浮力电磁铁7由磁力可调的若干电磁铁组组成，若芯模主体2中部外表面为磁场s极，则拉力电磁铁3内径弧面在电流作用下需为n极,此时拉力电磁铁3表现出对芯模主体2的吸引力，即拉力；浮力电磁铁7内径弧面在电流作用下需为s极，此时浮力电磁铁7表现出对芯模主体2的排斥力，即浮力，在拉力电磁铁3和浮力电磁铁7共同作用下可显著减小大长径比芯模因自重产生的弯曲变形。

直线度传感器通过测量芯模主体2的弯曲方向、弯曲程度，进而反馈给控制模块，自动、精确、迅速的调节输入拉力电磁铁3和浮力电磁铁7的电流，进而改变磁场力大小，进而改变对芯模主体2的作用力，进而改变、消除芯模主体2的弯曲变形。例如：直线度传感器检测芯模主体2任有较大向下挠度，这一信号反馈给控制模块，控制模块不断增大拉力电磁铁3和浮力电磁铁7的输入电流，磁场力不断变大，拉力电磁铁3和浮力电磁铁7对芯模主体2的向上作用力不断增大，弯曲变形逐渐消失，直线度传感器检测到芯模主体2变形消失，控制模块不再增大拉力电磁铁3和浮力电磁铁7的输入电流。随着材料不断缠绕、裹覆在芯模主体2表面，其质量增加，挠度再次产生，控制模块再次增大拉力电磁铁3和浮力电磁铁7的输入电流，时刻保证芯模主体2变形量为零或最小。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。