CN100491191C - 用于建造大型三维叠层体的工艺 - Google Patents

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Abstract

用于建造大型三维叠层体的工艺，它在于，从要得到的三维叠层体的比例正确的模型出来，该模型包括整个上述体部或体部的各部分，在上述模型上形成单个共同包括三维叠层体的工作表面的一个或若干个负模，用这些负模以精细的光洁度模制整个三维叠层体或其不同的组成部分。本发明的工艺用于建造船只、游泳池等。

Description

用于建造大型三维叠层体的工艺
技术领域
本发明涉及用于建造大型三维叠层体的方法，特别涉及那些应当有经过精细地精加工的可见面或工作表面的叠层体，不管是下凹的或凸出的表面，例如船只外壳和甲板、汽车车身、游泳池等。
背景技术
直至现在，为上述目的设计的体部用浸有聚酯的玻璃纤维织物叠层建造成单件，该聚酯施加在用木材、石膏、金属或其它材料做的经过抛光的模子上，然后通过制品的隐蔽的表面施加压力，这样，在船只外壳的情况下，压力就作用在下凹的表面上，而在游泳池的情况下，就作用在外凸的表面上。
所产生的为制品尺寸的叠层问题。由于运输中的空间和体积的问题，由于必须在实尺(true-to-scale)模子上用手工建造的问题，由于所需要的熟练的劳工，以及由于方法的有害性而需要高水平的保健工作预防措施，增加了产品的成本。
鉴于如上所述，有利的是，设置一种用于制造这种允许按任何尺寸和构形建造的产品的方法，同时又借助制模、沉积、铸造、注射等的规划的手工控制或自动控制的机械方法使其变得易于实现。
为了实现上述目的，所采用的解答为将船只外壳、游泳池或其它制品的最终体部分解成许多部分，并将它们用整体结合重新构成体部；这些部分都有着允许将其进行处理、运输和机械化模制的尺寸。
发明内容
作为本发明的主题的方法已经按照上述解答被开发，并且主要包括：从要得到的包括整个体部或其各部分的三维叠层体的比例正确的模型出发，在上述模型中形成一个或若干个单个或共同包括三维叠层体的整个工作表面的第一负模；用上述第一负模去得到一个或若干个能复制整个对应的工作表面或对应的工作表面的一部分的正模。接着，用上述正模去得到一个或若干个可用它来模制整个三维叠层体或其各个部分的第二负模，该各个部分可用邻接和相互的整体结合构成具有经过精细地精加工的可见面或工作表面的三维叠层体。
本发明的特色在于，如果第一负模对应于整个三维叠层体，则将第一负模相对于其表面分成隔间，以界限第一负模的各个邻接部分，每个邻接部分都使之能得到一用于建立一第二负模的正模，该第二负模有一经过精细地精加工的工作表面，并且在其中得到三维叠层体的对应部分。
本发明的另一特色通过将要得到的三维叠层体的比例正确的模型分割成各个部分，上述各部分的每一个都用于直接构形其对应数量的负模，以后就用每个负模去模制对应于要得到的三维叠层体的一部分的那部分。
本发明的另一特色为，用负模构形而成的三维叠层体的各个部分包括相互耦合的装置，该装置没有精细的光洁度，并由周边凸缘构成，装置的一部分与装置的相邻部分互补，上述凸缘基本与每个上述部分的隐蔽的表面垂直。上述耦合装置可通过用树脂叠层而彼此固定，用夹紧的型材和/或用螺栓连接的型材完成。
同样，本发明的又一特色为，由其预定数量的模制部分得到的三维叠层体的最初构形可通过包括和/或排除其某些部分而与其最终的构形不同。
本发明还规定，三维叠层体的各部分的每一个的周边凸缘都有突起，以用于相对于其它布置在与上述部分相邻的各部分的凸缘上的互补的突起定位。
本发明还规定，上部工程的组成部分的端部做有倾斜的接头，它们相对于底部的接头交错地布置。
本发明的特征还在于，三维叠层体的各部分的模制按这样一种方式来进行，即将玻璃纤维层放置在模子的模制表面上，并用一柔性的对置模盖住该模子，该对置模盖住该模子，并密封至一定的程度，从而相对于模制表面确定一空间，在其中，将玻璃纤维压实并建立一真空，从而有利于树脂的进入并分布，该树脂通过设置在对置模中的入口供应。
同样，本发明包括，所放置的玻璃纤维层为包括切断的纤维、连续的长纤维垫或织物的族，不管单独考虑或按其可能的组合考虑，本发明还包括，放置在一有凝胶外衣的树脂层上进行，该树脂施加在预先施以脱模剂的模制表面上。
附图说明
为了有助于理解上述概念，下面参考所附的图描述本发明的主题，图中：
图1用透视图示出了要通过模制得到的三维叠层体的比例正确的模型，它由船只的外壳或底部组成；
图2用透视图示出了通过在前述图的模型上模制而得到三维叠层体；
图3用透视图示出了图2的三维叠层体，它具有由填料占据的空穴，该填料留下上述空穴的空的那部分，用作第一下凹的负模；
图4用透视图示出在做成图3的体部的形状的第一负模中模制；
图5用透视图示出在做成图3的体部的形状的第一下凹的负模中得到的部分，它用作凸出的正模。
图6用侧立面图示意地示出图5的凸出的正模部分，它作为用作第二负模的那部分的模型；
图7用透视图示出装在模子载体上的第二负模部分；
图8用透视图在A中示出有一部分可从其分离的比例正确的模型；在B中示出用上述部分得到的负模，在C中示出用上述负模得到的模子，以及在D中示出用上述模子得到的那部分；
图9示意地和用剖面示出用于按照本发明模制三维叠层体的各部分的布局；
图10用分解透视图示出借助用夹紧的型材完成的叠层装置耦合外壳的两个模制部分；
图11示出通过图13的XI-XI线的剖面；
图12示意地示出按照本发明制造的船只外壳的底部；
图13用俯视平面图示出如图12的外壳，它通过各模制部分的中心插入沿其横梁在角度方向扩大；
与图13类似，图14示出如图12的外壳，其中，横梁借助各模制部分的中心插入而均匀地加宽；
图15用局部剖开的透视图示出船只的底部、左舷侧和驾驶室的一部分；以及
图16用立面图示出船只的上部工程的右舷侧，其中，可以看到两块板的头部耦合构形。
具体实施方式
按照本发明的过程主要在于做出一具有基本为叠层壁的大型三维叠层体，上述壁要求有经过精细地精加工的可见面或工作表面，它涉及到表面品质、外观、色泽的均匀性、耐磨损和可能的力学侵蚀或化学腐蚀等。
具有这些特色的体部可构成预制的游泳池、汽车车身、船只的外壳、建筑物的盖或其它产品，特别是那些像游泳池和大型船只的产品，它们，不顾由厂房结构提出的困难，常常难于建造，因为不可能将它们运输至被安装或使用的地方。
在下面的说明中，按照本发明的方法建造的大型三维叠层体是作为例子选择的，由于它对应于凸出体例如船只的外壳的底部，但是像游泳池也可以使用，只要采用适当的改进，以得到一下凹体。
按照本发明的方法包括下列工序：
a.用木头、金属、塑料或其它合适的材料做成要得到的三维叠层体的比例正确的模型1，它如图1所示包括整个体部或其各个部分，其中，可以看到用板条2建造的船只的外壳，该板条安装在骨架3上并形成船头4和船尾5。这些板条以高精度彼此邻接，可见面6的整个表面最好都抛光。同样，模型1的构形可采用图纸、三维的计算机辅助设计或其它方法通过合适的材料块的机械手铣削得到。
b.在上述模型1中用手工或机械形成一像图2所示的第一负模7，它具有模型1的负的构形，并且有一像模型1的可见面6那样经过抛光的表面8。形成一周边凸缘9，作为上述第一负模7的搬运和加强刚性的装置。在所示例子中，第一负模7做成包括整个模型1，不过，第一负模也可以做成每个包括模型1的各个部分。
c.从上述第一负模7得到一个或若干个正模，它们复制要得到的整个三维叠层体的工作表面或其一部分。如图3所示，对于上述第一负模7，就这样通过用刚性泡沫质量10填在上述第一负模7中而分成隔间，泡沫质量10的一部分被去掉，以得到一局部的第一负模11，在其中，如图4和5所示，模制成正模12。通过用可移动的间壁将第一负模7连续分成隔间，可以得到类似的结果。
d.如图6所示，用上述正模12形成一第二负模13，它如图7所示装在一模子载体14中，从而提供用于复制与模型1的一部分对应的部分的合适的负模，上述对应部分的可见面的表面或工作表面有与模型1相同的品质。
e.一旦与模型1的不同部分对应并从第二负模13模制出来的所有部分都已经装配好，就可以如图8所示借助邻接和相互的整体结合进行这种耦合，以构成一三维叠层体，就形状与表面光洁度而言，其可见面的表面或工作表面与模型1有同样的性能。
按照本发明的方法的简化，其工序包括下列各项：
1.借助与在上一节a中描述的相同的技术用木头或其它合适的材料做出具有要得到的三维叠层体的实尺表面的模型1A，或其一部分。
2.如图8(A)所示，将上述模型1A分割成各个部分如部分12A，它用作正模，并且如同在(B)中看到的那样，用手工或机械用它来形成负模13，该负模如图(C)所示装在一模子载体14中，该载体又如同在上述节d中详细说明的那样，用于模制与模型1的一部分对应的部分15。
3.如图8(D)所示装配不同的部分15，其过程与在上一节e中指出的相同。
在图9中示意地示出模制各部分15的方式，图中示出一模子24，在其上放置一玻璃纤维层25，接着用脱模剂湿润模制表面并在模制表面上施加有凝胶外衣的树脂，然后放置对置模26，该对置模最好用厚的柔性弹胶体薄板形成，它封闭模子24并将其密封至一定的程度，从而相对于模制表面建立一空间，其中，通过导管27和柔性管路28用真空设备建立一通道，借助该通路压实玻璃纤维层25，同时借助入口29进行树脂的供应，并协助在玻璃纤维层中分布上述树脂，后一工作可借助于轻微的树脂输送压力和/或真空的作用。
显然，有凝胶外衣的树脂喷在备有脱模剂的模制表面上，此后，就放置玻璃纤维层25，它可以做成切断的纤维、做成垫子的连续长纤维或织物的形式。
除去其它可能的布置以外，各部分15备有没有精细的光洁度的周边凸缘16，它可以有互补的用于相互耦合的突起(未示出)，它们插入用于不漏水的密封17和粘接并辅助以金属夹18而彼此耦合，该金属夹可备有螺钉连接系统或铆接系统等，并如图10所示，将各部分15叠层以用玻璃纤维增强的聚酯树脂，或简单地用手工叠层结合。
显然，第一和第二负模7和13以及正模12的模制可用手工和机械进行，在正模的情况下，可采用可编程的机械手，它施加用于模子的和要得到的三维叠层体的最终部分的组成材料。
如图12所示的船只外壳的底部接纳外壳16的侧面，并在其上接纳未示出的甲板。不过，图12所示的构形可以如图13和14所示通过插入楔形部分19A、19B和19C或部分19D、19E和19F并且用两个部分20补充船头而改变。自然应当提到，这些部分19甚至船头部分20也可以如同在图11中看到的那样形成龙骨21。
图15示出在已知的外壳上安装分别选择的甲板例如用于游览船只、竞赛船只、渔船等的甲板的可能性。
至于上部工程的各部分22，合适的是，如图16所示，垂直的接头23可以相对于底部的接头做成倾斜的或交错的。

Claims (12)

1.用于建造大型三维叠层体的工艺，叠层体具有经过精细地精加工的可见面或工作表面，不管是下凹的或凸出的表面，其特征为，从要得到的包括整个体部或其各部分的三维叠层体的比例正确的模型(1-1A)出发，在上述模型中形成一个或若干个单个或共同包括三维叠层体的整个工作表面的第一负模(11)，用上述第一负模(11)去得到一个或若干个能复制整个对应的工作表面或对应的工作表面的一部分的正模(12-12A)，此后，用上述正模(12-12A)去得到一个或若干个可用它来模制整个三维叠层体或其各个部分(15)的第二负模(13)，该各个部分可用邻接和相互刚性接合构成具有经过精细地精加工的可见面或工作表面的三维叠层体。
2.如权利要求1的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，如果第一负模(7)对应于整个三维叠层体，则将第一负模相对于其表面分成隔间，以界限第一负模(11)的各个邻接部分，每个邻接部分都使之能得到一用于建立一第二负模(13)的正模(12)，该第二负模有一经过精细地精加工的工作表面，并且其中得到三维叠层体的对应部分(15)。
3.如权利要求1的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，用对应负模(13)构形而成的三维叠层体的各个部分(15)包括相互耦合的装置，该装置没有精细的光洁度，并由周边凸缘(16)构成，一部分的凸缘与相邻部分的凸缘互补，上述凸缘基本与每个上述部分的隐蔽的表面垂直。
4.如权利要求3的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，独立模制的三维叠层体的各部分(15)通过简单的叠层(17)彼此耦合，并且能附加地接纳用螺钉连接的和/或夹紧的型材(18)。
5.如权利要求1的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，由其预定数量的模制部分(15)得到的三维叠层体的最初构形可通过包括某些专门形成的部分(19A至19F)而与其最终的构形不同。
6.如权利要求1的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，由其预定数量的模制部分联接得到的三维叠层体的最初构形可通过排除其某些部分而与其最终的构形不同。
7.如权利要求3的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，三维叠层体的各部分的每一个的周边凸缘(16)都有突起，以用于定位其它布置在与上述部分相邻的各部分的凸缘上的互补的突起。
8.如权利要求1的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，三维叠层体的各部分的模制按这样一种方式来进行，即将玻璃纤维层(25)放置在模子(24)的模制表面上，并用一柔性的对置模(26)盖住该模子，该对置模封住该模子(24)，并密封至一定的程度，从而相对于模子的表面确定一空间，在其中，将玻璃纤维压实并作用(27-28)一真空，从而有利于树脂的进入和分布，该树脂通过设置在对置模(26)中的入口(29)供应。
9.如权利要求8的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，所放置的玻璃纤维层(25)为包括切断的纤维，制成垫的连续长纤维或织物的组，不管单独采用或按其可能的组合采用。
10.如权利要求8的用于建造大型三维叠层体的工艺，其特征为，玻璃纤维层(25)放在沉积在模制表面上的有凝胶外衣的树脂层上，在该模制表面上预先涂敷脱模剂。
11.用于建造船只外壳的工艺，其中，船只底部即上述船只的位于水面下的部分由权利要求1所述方法形成的大型三维叠层体构成，船只的上部结构即位于水面上方的那部分通过按照权利要求1所述方法形成的各模制部分(22)的联结而形成，其特征为，在上部结构的组成部分的端部之间的耦合用倾斜的接头(23)实现，该接头相对于底部接头交错地布置。
12.如权利要求11的用于建造船只外壳的工艺，其特征为，局部地或整个地彼此不同并为了不同的目的设计的不同的上部结构，都可以耦合至同一底部上。
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