[发明专利]热塑性复合材料原位成型用金属压辊及其设计方法

权利要求书

1.热塑性复合材料原位成型用金属压辊的设计方法，应用热塑性复合材料原位成型用金属压辊，其特征是：热塑性复合材料原位成型用金属压辊包括金属辊片(1)、辊轴(2)、固定块(3)以及安装板(4)；所述的辊轴(2)两端经固定块(3)固定在安装板(4)上，所述的金属辊片(1)由内环(11)、支撑层(12)、外环(13)和滚动体(14)组成，内环(11)通过滚动体(14)装配在辊轴(2)上，所述的外环(13)为由柔性金属制成的环体，位于内环(11)外侧，且外环(13)由支撑层(12)与内环(11)连接，金属压辊滚压热塑性复合材料时，外环(13)与热塑性复合材料接触受压，外环(13)与支撑层(12)均受力形变，从而增加外环(13)与热塑性复合材料的接触面积；金属压辊的具体设计方法包括以下步骤：

步骤一：记辊片各处的等效弹性系数为k，k值的大小主要取决于辊片外环的厚度、支撑层金属片的刚度、支撑层金属片的个数，由于结构的非连续性，需要改变支撑层的金属片的数量、厚度、形状以及外环的厚度，使辊片各处的k值的波动保证辊片各处提供的压力均匀；

步骤二：记辊片宽度为a，辊片外圆半径为r，受到大小为F的外力作用，辊片与复合材料或是模具接触使辊片外环产生径向位移Δr，则成型压实接触长度接触面积为S＝a×l，辊片所提供的成型平均压力б＝F÷S，调整辊片外环直径、辊片宽度，得到成型的压实接触面积S和压实压力б；

步骤三：通过计算分析在外力F作用下辊片各处受力，若存在某处的miss应力大于材料的疲劳强度，则改变辊片材料和尺寸，并重复步骤一和二，直至辊片能满足预定的压力均匀性、压实接触面积和压实压力的要求。

2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料原位成型用金属压辊的设计方法，其特征是：所述的固定块(3)有两个，分别位于辊轴(2)两端，每个固定块(3)均包括上固定部(31)、下固定部(32)以及锁紧件(33)，所述的辊轴(2)的端部能安装在对应的上固定部(31)和下固定部(32)之间，并由锁紧件(33)锁死固定，所述的上固定部(31)与安装板(4)固定连接。

3.根据权利要求2所述的热塑性复合材料原位成型用金属压辊的设计方法，其特征是：所述的上固定部(31)与下固定部(32)之间通过螺钉或焊接或卡扣连接固定为一体。

4.根据权利要求3所述的热塑性复合材料原位成型用金属压辊的设计方法，其特征是：所述的上固定部(31)与安装板之间通过螺钉或焊接或卡扣连接固定为一体。

5.根据权利要求4所述的热塑性复合材料原位成型用金属压辊的设计方法，其特征是：所述的支撑层(12)为若干个金属片组成，这些金属片等间距布设在内环(11)和外环(13)之间，一端与内环(11)连接，另一端与外环(13)连接，所述的金属片为圆弧形片或沿径向发散的直线形片或波浪形片或螺旋状片。

6.根据权利要求1所述的热塑性复合材料原位成型用金属压辊的设计方法，其特征是：所述的外环(13)由6061铝合金制备。