CN1008421B - 复合材料头盔的制柞及其复合材料头盔 - Google Patents

复合材料头盔的制柞及其复合材料头盔

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Abstract

制造保护头盔的预塑型用树脂浸渍的料坯制成,料坯从加强织造品上,沿一条“之”形线切下,因而每一部分有一条直边,和一组齿形确定的一条相对边。用从每一部分上切下的切段形成料坯,在一个圆柱形的形成器上卷绕若干层,形成器的尺寸和头盔的头部尺寸相符,而相继各层里的齿形有交错放置的关系。然后把重叠的卷层在加压机中加压,把齿形弯折,互相接触,形成刚性的圆顶预塑型。

Description

本发明有关复合材料头盔的生产。这种头盔有时军士用以作“子弹防护”,因此有时便被称作“防弹头盔”。
过去,复合材料的头盔,用坚固的织造品浸渍酚醛树脂,切成所谓的齿轮的形状,其中包括一个顶部,从顶部有若干放射状态的花瓣形伸出。用若干层齿轮形互相叠加,顶部互相重叠,而花瓣形的部分则互相交错。把这样做成的预制塑型放入一台加压机的加热模型里面,模型有互相匹配的钢模具,在加热和加压下,形成头盔。
在制作齿轮形材料时,有许多织造品被切成废料,虽然切下的织造品还可以在以后用于制作预塑型,但其过程是耗费人工的。本发明提出了一种制造复合材料头盔的操作过程,在用坯料制造预塑型时可以减少织造品废料的量。
根据本发明的一种见解,一种制造复合材料头盔预制坯的方法包括沿着曲折线切下一段加强织物,这段织物被曲折线分为两部分,每部分包括一个没有切口的长的底部和一系列从该底部一侧突出的齿。
织造品在剪切前后用树脂浸渍都可以。
剪切时使用安装在旋转切割机上的刀片,或使用模切都可以。
织造品在剪切以后,可以把它围绕在两个并置的圆柱形形成器上,圆柱形的直径大约与制造的头盔的中空部的尺寸相同。剪切后的织造 品的每一部分上的齿形的齿距非常有利,因为在形成器上围绕时,相继的织造品层次中的齿形互相交错重叠。
在用剪切好的织造品制造预塑型时,把一块织造品在形成器上围绕,形成若干层次的织造品,其齿部互相重叠,把织造品上的齿形向里弯折,互相集中,使齿形在盔形的顶部相接触,或相重叠,便作成盔形。然后把齿形在顶部区域互相连接,例如利用焊接连接,再把这样制成的预塑型放在一个模型里面,接受加热和加压,产生一个头盔。
本发明中包括一种用预塑型制造的复合材料头盔,预塑型中有一个如上面所述的坯料。
作为举例,对本发明将在下文中参照附图作进一步的叙述,附图内容简单介绍如下:
图1为本发明中用以制造预塑型的坯料的一部分,
图2为按图1所示,剪切坯料的一种方法的示意图,
图3表示把图1中所示的坯料按预塑型的长度切断,
图4表示按本发明提出的一种预塑型形成的过程,
图5表示按本发明所提,制造一个预塑型的最后程序的示意图,
图6表示按本发明所提,用一个预塑型制造头盔的模压操作的示意图。
图1所示根据本发明提出的用于制造预塑型的坯料,是一段有直线平行边缘11和12的织造品10,在本例中织造品已预先用树脂浸渍。这段织造品10被沿一条“之”字形曲折线13切开,因而可以沿曲折线13把这段织造品分成两个部分14和15。每一部分上有一个不剪切的部分16或17,分别与纵向边缘11或12相邻,有一组等距间隔的形状相同的齿18或19,从不剪切部分16和 17,向着离开相应边缘11或12的方向伸出。
这段织造品10的剪切,可以按间歇送入一台模切机操作,或者利用图2所示的一种器械进行,在这器械中,把织造品从一个送料卷22上放出。从压辊23和24之间通过,安装在压辊23上的刀片25和压辊23轴线有适当的位置关系,在织造品上产生相连的“之”形切口。压辊24起支衬的作用,剪切后的织造品绕在卷轴26上。
然后将切好的织造品的卷筒送到图3所示的器械中,这器械有一个切断机27,对着砧板28作用,把从辊轴29上放出的织造品切断,成为预塑型段。假如需要时,可以使用一个带锯或其他的剪切器具,代替切断机。切断机27每工作一次产生的两个预塑型段被分别卷在圆柱形形成器30,31上,这两个形成器在图3中的器械的接收端上,并排放在一根共同轴上。
圆柱形形成器30的直径方面的要求,是它们每一个的尺寸都大约与制成的头盔的中空部分的大小相同。齿18和19的齿距,是当把它卷绕在形成器30上时,织造品相继层次的14和15部分的齿,都互相交错重叠。也就是第二层织造品上的齿,压在第一层织造品齿间的间隙上,以此类推,使用的织造品的层数,以生产的头盔的类型为定。通常使用的层数在12层至24层之间。
在制造预塑型时,准备作最后加工的织造品卷绕层,如图4中的33所示,图5所示的是最后的加工。把卷好的织造品部分14的织造品卷层33放在一个有圆截面的锥形支柱34上,有一个圆顶形的压模35下降到齿18的端部处,把齿部互相相对向里弯折,利用射频焊接技术把它们在顶部区域里焊接在一起,形成一个预塑型36。
把齿形聚拢,或将齿形交插,在同一工序中把它们焊接在一起,在圆顶形的上方或下方形成一个小冠部39,或若干个这种小冠部。在圆顶的同一区域里,还可以放置其他的加强件,以代替上述的一个或多个冠部,或补充这一个或多个冠部,例如,可以用一个或多个的环形件作加强。
最后,在用预塑型36制造复合材料头盔时,把预塑型放在模具的圆顶形阳模37上,在把模具的阴模38合在阳模37上以后,进行加热和加压。
这样制造的头盔的形状,需要作修剪,安装诸如内软垫的附件。
用于制造坯料和冠部加强件39的加强织造品10,可以使用聚丙烯酰胺(polyaramid)纤维或一种有防弹质地的尼龙纤维的编织材料制造。
用于浸渍加强织造品的树脂,可以用一种酚醛树脂(例如:酚醛树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂的50∶50的固体混合物),或聚酯树脂,或一种热塑树脂。

Claims (10)

1、一种制造用织物加强的复合材料保护头盔的方法,其特征为包括下列步骤:
把一段加强织物(10)沿之字形线(13)剪切成两个部分(14、15),每一部分包括一个不剪切的纵向伸展的基础部分(16、17),一组齿形(18、19)从该不剪切的基础部分(16、17)沿着一个边缘伸出;
把该件预成形的加强织物(10)多层地绕在形成器(30、31)上以形成一个圆筒形的织造品卷绕层(33),其直径基本上和要制造的头盔的开口尺寸相同,该织物部分(14)的齿形(18、19)的齿距是这样的,即使得织造品卷绕层(33)中相继绕层中的齿形互相交叉,因此一层的齿形(18)覆盖着最接近的里层的两个齿形(18)之间的间隙;
把齿形(18)向内弯并把它们固定在一起以形成一个半球形而制成头盔的预塑型(36);
用合成树脂模压该预塑型而造成一个头盔;
同样地使用从该另一个剪切下的织物部分(15)切下的预成形件以减少织物的浪费量。
2、如权利要求1的方法,其特征为绕在形成器(30、31)上的该预成形件的层数为12至24。
3、如权利要求1的方法,其特征为齿形(18)都被向内地弯曲,使同一层的齿形(18)在预塑型(36)中互相接触,而向内弯曲的齿形(18)都互相固定在一起。
4、如权利要求2的方法,其特征为齿形(18)都被向内地弯曲,使同一层的齿形(18)在预塑型(36)中互相接触,而向内弯曲的齿形(18)都互相固定在一起。
5、如上述权利要求中任一项的方法,其特征为半球形的预塑型(36)还进一步由在冠部的区域里至少另外加入一个加强织物(39)作进一步的加强。
6、如权利要求1至4中任一项的方法,其特征为合成树脂是在把织物(10)沿着之字形线(13)剪切成两部分(14、15)之前浸渍入织物(10)中的。
7、如权利要求5的方法,其特征为合成树脂是在把织物(10)沿着之字形线(13)剪切成两部分(14、15)之前浸渍入织物(10)中的。
8、一种头盔,由加强织物的半球形的树脂浸渍的预塑型(36)加热加压而制成,其特征为预塑型(36)包括多层加强织物(10),它具有一个基础部分(16、17)以形成一边(11、12),一组齿形(18、19)从基础部分伸出以形成另一边,相继层的齿形互相交叉并被向内弯曲彼此接触而形成头盔的冠部。
9、如权利要求8的头盔,其特征为同一层的齿形(18、19)互相接触或搭接,向内弯曲的齿形都互相固定在一起。
10、如权利要求8或9的头盔,其特征为预塑型(36)包括至少另外加入一个织物片(39)来加强头盔的冠部区域。
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