CN101641254A - 用于制造复合材料制成的船的模具装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造由复合材料制成的船的模具装置和制作所述模具装置的方法，其中所述模具用可热收缩织物或薄膜和方形或圆形钢管制成，与由硬质材料例如木FRP(纤维增强塑料)薄板片材和复合材料制成的传统船中的胶合板制成的固定木制模具不同；和一种制作所述模具装置的方法，使得制成的模具具有漂亮的线条和表面，在高质量船的制造中提供优异的效果，而材料成本、人工成本和制造时间大大降低。

Description

用于制造复合材料制成的船的模具装置及其制作方法

技术领域

[01]本发明涉及一种用于制造复合材料制成的船的模具装置以及制作所述模具装置的方法，更具体地，本发明涉及一种用于制造复合材料制成的船的模具装置，其中所述模具装置用可热收缩的织物或薄膜和方形或圆形钢管制成，与由硬质材料例如木FRP(纤维增强塑料)薄板片材和复合材料制成的传统船中的胶合板制成的固定木制模具不同；和一种制作所述模具装置的方法。

背景技术

[02]所述FRP作为一种典型的复合材料在物理性能方面比钢坚固比铝轻，所述FRP由不饱和聚酯树脂和玻璃纤维组成。所述玻璃纤维增强塑料具有优异的粘合性能、耐热性能和耐候性能以及成型性，使得所述玻璃纤维增强塑料广泛用于船的制造。随着所述FRP的模压技术的迅速研制，其强度得到改进，最近，所述FRP广泛用于汽车、航空、火车和普通工业产品。

[03]尽管研制所述FRP的模压技术，然而，用于制造中型或大型产品的木制模具或者少量常规制作的装置应该用手工操作的方法。进一步地，在发达国家所述用于制造船的模具装置通过用CNC(电脑数字控制)机器和多铰接的机器人制作，因此需要巨额的设备成本，不可避免的导致高制造成本。

[04]查阅一种制作用于制造FRP制成的船的木制模具的方法，所述木制模具由胶合板、薄板板材、方形木材、钉子、FRP板材等等通过手工操作方法或所述CNC机器和所述多铰接机器人方法制作，具有和将要制作的产品相同的形状。

[05]也就是说，制造用于制造复合材料制成的船的模具的传统方法中的第一步包含由胶合板、薄板板材、方形木材、钉子、FRP板材或其它硬质材料通过手工操作的方法制作木制模具的制作步骤，在缝隙、材料间连接部分形成的弯曲和凹模/凸模部分中填充填料(腻子)，和平稳地磨光木制模具的整个表面。

[06]然后，其中的第二步包含进行表面处理(形成表面薄膜和擦亮木制模具的表面)并在其表面上使用脱模剂(剥离剂)，因此，完成用于制造FRP制成的船的木制模具的制造方法。

[07]一旦采用所述CNC机器和所述多铰接机器人，需要具有优异的加工性的未加工料和加工料例如石膏和木材制成的方块，与木制模具的尺寸相对应，使之能够制作小型产品但也不难制作中型和大型产品。除此之外，现有木制模具的相同方法中需要相对长的表面处理时间段和高的人工成本直到加工后所述方块用作木制模具。

[08]因此，使用所述CNC机器和所述多铰接机器人的现有木制模具的制作方法和模具制作方法具有缺陷，材料成本、人工成本、安装成本提高导致产品成本将相当高。

[09]另外，现有的木制模具的处理不希望导致工业污染。

[10]作为现有技术之一，在韩国专利No.0419363(题目为“用于FRP成型的简单模具”)中公开，其中为了少量产品具有相同的形状，需要高成本制作用于产品成型的模具，因此，介绍无模制造技术。

[11]一旦制作大量具有相同形状的产品，然而，需要研制模具耐产品成型过程中产生的热、耐外部冲击和耐负荷。

[12]在船中，特别地，首先制作样品满足设计和其它条件所需要的性能，和通过许多性能测试确定完整的产品形状。在制造木制模具的传统方法中，样品的形成需要大量材料费用、高人工成本和长时间的制造周期。进一步地，如果根据传统方法制作木制模具，所需要成本为相对应的模压产品的产品成本的两到三倍。另外，通过固定木制模具的外部边缘装置(管)用螺丝钉、铆钉和螺栓的方法形成平坦或弯曲的具有限定尺寸的硬质木片材，并且在这种情况下，为了支撑所述木片材的压力，所述固定零件应该坚固并且需要大量的固定零件。同样，为了填充具有限定尺寸的片材之间的连接部分和由于螺丝钉和固定零件形成的标记进行表面处理，应该需要大量已知手工操作。

[13]此外，由于所有组成表面和木片材制作的模具的材料，为了支撑模具自己的重量和模具产品的重量，所述模具需要大量的材料。

发明内容

技术问题

[14]因此本发明解决这些问题，并且提供一种用于制造复合材料制成的船的模具装置和制作所述模具装置的方法是本发明的目的，其中为了具有固体性、直线性和连续性的特性，由相当坚固的钢结构例如具有柔和直线或曲线的方形或圆形管形成所述模具的轮廓，和由可热收缩的纤维或薄膜形成所述的船组成表面，因此提供漂亮的组成表面和轮廓线，并且其中原材料成本、人工成本和制造周期全部降低。

技术方案

[15]为了达到上述目的，一方面，本发明提供一种用于制造复合材料制成的船的模具装置，所述模具装置包含凹模支撑部分和凸模支撑部分，用于制作用于制造复合材料制成的船的模具；以及凹模部分和凸模部分，用于制造复合材料制成的船；所述凹模部分在凹模支撑部分的内部形成，并包括凹模舷墙顶线、凹模舭线、凹模龙骨线、凹模框架、凹模管和凹模柔韧材料，所述凸模部分在凸模支撑部分的外部形成，并包括凸模舷墙顶线、凸模舭线、凸模龙骨线、凸模框架、凸模管和凸模柔韧材料；其中所述凹模部分的凹模柔韧材料和所述凸模部分的凸模柔韧材料通过胶粘剂与凹模管和凸模管紧密的连在一起。

[16]根据本发明，所述凹模和凸模柔韧材料由可热收缩的纤维或薄膜制成，其中可热收缩的纤维由聚酯纤维制成，可热收缩的薄膜由聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE或聚丙烯PP薄膜制成。

[17]另一方面，本发明提供一种制作用于制造复合材料制成的船的模具装置的方法，包括步骤：制作凹模支撑部分和凸模支撑部分使之符合将要在底部支撑框架上制造的船的形状，所述底部支撑框架具有与将要制造的船的平面形状相同的平面形状；为了使船的轮廓具有平面和曲面，在所述凹模支撑部分和凸模支撑部分上安装多根管子；为了得到船的形状，安装多个凹模框架和凸模框架；通过胶粘剂将凹模柔韧材料和凸模柔韧材料连接到在船的轮廓上形成的凹模和凸模舷墙顶线、凹模和凸模舭线、凹模和凸模龙骨线、凹模和凸模框架、凹模和凸模尾板；为了使凹模和凸模柔韧材料能够伸展，加热凹模和凸模柔韧材料；和在所述伸展的凹模和凸模柔韧材料上使用由环氧树脂和氨基甲酸乙酯制成的油漆或上光剂，并脱出所述用于制造复合材料制成的船的模具。

附图说明

[18]图1是透视图，显示了根据本发明用于制造复合材料制成的船的模具装置中的凹模部分，所述凹模部分通过用可热收缩的纤维或薄膜和方形或圆形钢管制成。

[19]图2是透视图，显示了根据本发明用于制造复合材料制成的船的模具中的凸模部分，所述凸模部分通过用可热收缩的纤维或薄膜和方形或圆形钢管制成。

[20]图3是立面透视图，显示了根据本发明通过将各自的装置连结到可热收缩的纤维或薄膜上制成的凹模部分。

[21]图4是剖视图，显示了通过将各自的装置连结到可热收缩的纤维或薄膜上制成的凹模部分。

[22]图5是立面透视图，显示了通过将各自的装置连结到可热收缩的纤维或薄膜上制成的凸模部分。

[23]图6是剖视图，显示了通过将各自的装置连结到可热收缩的纤维或薄膜上制成的凸模部分。

[24]图7是流程图，显示了制作用于制造复合材料制成的船的模具装置的步骤。

具体实施方式

[25]此后，根据本发明的优选实施方案将给出用于制造复合材料制成的船的模具装置的与附图相关的解释。

[26]图1是透视图，显示了根据本发明用于制造复合材料制成的船的模具装置中的凹模部分，所述凹模部分通过用可热收缩的纤维或薄膜和方形或圆形钢管制成，图2是透视图，显示了根据本发明用于制造复合材料制成的船的模具中的凸模部分，所述凸模部分通过用可热收缩的纤维或薄膜和方形或圆形钢管制成，图3是立面透视图，显示了根据本发明通过将各自的装置连结到可热收缩的纤维或薄膜上制成的凹模部分，图4是剖视图，显示了通过将各自的装置连结到可热收缩的纤维或薄膜上制成的凹模部分，图5是立面透视图，显示了通过将各自的装置连结到可热收缩的纤维或薄膜上制成的凸模部分，图6是剖视图，显示了通过将各自的装置连结到可热收缩的纤维或薄膜上制成的凸模部分，图7是流程图，显示了制作用于制造复合材料制成的船的模具装置的步骤。

[27]根据本发明用于制造复合材料制成的船的模具装置通过用图1到6显示的可热收缩的纤维或薄膜和方形或圆形钢管装配，并且首先将给出凹模部分的解释。

[28]图1，3和4显示用于制造复合材料制成的船的模具装置中的凹模部分，其中五个组成表面各自地或全部一起连接到由可热收缩的纤维或薄膜形成的凹模柔韧材料26，所述五个组成表面也就是，凹模左侧底部框架12和凹模右侧底部框架12-1，对称地安装在凹模底部支撑框架14的两个顶端上的凹模左舷框架11和凹模右舷框架11-1，和凹模尾板15；五个组成表面由多条线形成，也就是，凹模舷墙顶线21、凹模舭线22和凹模龙骨线23。更详细地，凹模支撑部分10这样构成，其中凹模底部支撑框架14具有与将要制造的船的平面形状相同的平面形状和凹模左舷框架11和凹模右舷框架11-1对称地倾斜安装在凹模底部支撑框架14的两个顶端上。然后，凹模垂直支撑13固定地竖立在凹模底部支撑框架14的中心部分的顶端，凹模左侧底部框架12和凹模右侧底部框架12-1在凹模底部支撑框架14上互相面对，具有类似“V”的形状。然后，凹模左侧底部框架12和凹模右侧底部框架12-1固定在凹模左舷框架11和凹模右舷框架11-1的侧面。

[29]凹模部分20这样构成，其中多个凹模框架24按照凹模支撑部分10内部设置的凹模左舷框架11、凹模右舷框架11-1、凹模左侧底部框架12和凹模右侧底部框架12-1上给定的距离水平地相互间隔开；多个第一凹模管25和第二凹模管25-1以第一凹模管25和第二凹模管26之间形成给定缝隙(为了插入其中凹模柔韧材料26的两片片材)的方式安装于多个凹模框架24上；第一凹模管25和第二凹模管25-1安装在多个凹模框架24上后，凹模柔韧材料26用粘合剂50与第一凹模管25和第二凹模管25-1连接。然后，加热并伸展凹模柔韧材料26，伸展后，用油漆和上光剂油漆它们并使它们变得光滑。

[30]图2，5和6显示了用于制造复合材料制成的船的模具中的凸模部分，其中五个组成表面各自地或全部一起连接到由可热收缩的纤维或薄膜形成的凹模柔韧材料46，所述五个组成表面也就是，凸模左侧底部框架32和凸模右侧底部框架32-1，对称地安装在凸模底部支撑框架34的两个顶端上的凸模左舷框架31和凸模右舷框架31-1，和凸模尾板35；所述五个组成表面由多条线形成，也就是，凸模舷墙顶线41、凸模舭线42和凸模龙骨线43。更详细地，凸模支撑部分30这样构成，其中凸模底部支撑框架34具有与将要制造的船的平面形状相同的平面形状和凸模左舷框架31和凸模右舷框架31-1对称地倾斜安装在凸模底部支撑框架34的两个顶端上。然后，凸模左侧底部框架32和凸模右侧底部框架32-1在凸模左舷框架31个凸模右舷框架31-1的两个顶端上互相面对，具有类似“∧”的形状。然后，凸模左侧底部框架32和凸模右侧底部框架32-1固定在凸模左舷框架31和凸模右舷框架31-1两端的底面。

[31]凸模部分40这样构成，其中多个凸模框架44在设置于凸模支撑部分40内部的凸模左舷框架31、凸模右舷框架31-1、凸模左侧底部框架32和凸模右侧底部框架32-1上以给定的距离水平地相互间隔开；多个凸模管45垂直地安装在多个凸模框架44上，通过焊接固定，形成船的形状。然后，凸模柔韧材料46与凸模管45连接在一起。

[32]凹模柔韧材料26和凸模柔韧材料46由可热收缩的纤维或薄膜形成，使得它们具有合适的柔性以提供自由弯曲表面，并且如果给它们施加热量，它们又收缩，因此改进了它们的利用。

[33]在这种情况下，用作凹模柔韧材料26和凸模柔韧材料46的可热收缩纤维希望由聚酯纤维制成，可热收缩薄膜希望由选自允许容易形成线条和表面的聚乙烯PE、聚丙烯PP和聚氯乙烯PVC中的任意一种制成。进一步地，由于凹模柔韧材料26和凸模柔韧材料46具有连续性和柔性，它们很容易连接到各自的管上。

[34]现在，将详细给出制作用于制造复合材料形成的船的模具的步骤的解释，其中，在制作模具中用到可热收缩的纤维或薄膜和方形或圆形钢管。

[35]根据制作用于制造复合材料形成的船的模具的方法，其中模具通过用可热收缩的纤维或薄膜和方形或圆形的钢管制成，首先，在制作模具的步骤S10中，为了具有将要制造的船的形状，凹模支撑部分10在具有与将要制造的船的平面形状相同的平面形状的凹模底部支撑框架14上制作，然后，为了具有将要制造的船的形状，凸模支撑部分30在具有与将要制造的船的平面形状相同的平面形状的凸模底部支撑框架34上制作。

[36]然后，在安装多根管的步骤S20中，为了形成五个平坦和弯曲的表面，多根管24和45安装在步骤S10中制作的凹模支撑部分10和凸模支撑部分30，所述五个平坦和弯曲表面也就是组成船的轮廓的凹模和凸模左舷框架11和31、凹模和凸模右舷框架11-1和31-1、凹模和凸模左侧底部框架12和32、凹模和凸模右侧底部框架12-1和32-1以及凹模和凸模尾板15和35。

[37]然后，在安装多个框架的步骤S 30中，通过用方形或圆形钢管25和45制作船的轮廓之后，为了得到坚固的船轮廓，通过焊接和螺栓的方法安装多个凹模框架24和凸模框架44。

[38]然后，在粘合柔韧材料的步骤S40中，由可热收缩的纤维或薄膜形成的凹模和凸模柔韧材料26和46通过粘合剂50的方法粘合到凹模和凸模左舷框架11和31、凹模和凸模右舷框架11-1和31-1、凹模和凸模左侧底部框架12和32、凹模和凸模右侧底部框架12-1和32-1、由凹模和凸模尾板15和35产生的凹模和凸模舷顶线21和41、凹模和凸模舭线22和42、凹模和凸模龙骨线23和43、凹模和凸模框架24和44以及组成安装管的步骤S20中形成的船轮廓的凹模和凸模尾板15和35。

[39]然后，加热柔韧材料的步骤S50中，加热粘合柔韧材料的步骤S30中粘合的凹模和凸模柔韧材料26和46，使得它们根据可热收缩纤维或薄膜的特征收缩以提供足够的拉伸制造复合材料形成的船，加热后，油漆并脱模。

[40]在脱模步骤S60中，在加热柔韧材料的步骤S50中伸展的凹模和凸模柔韧材料26和46上使用环氧树脂和氨基甲酸乙酯为基础的油漆和上光剂，并且然后脱模，以准备用于制造复合材料形成的船的模具。

[41]脱模与现有的木质模具中一样，如果在脱模的时候在产品和模具之间放入压缩的空气和水，根据本发明的模具可以再使用两次或三次。

[42]另一方面，如果热量施加到使用后移除下来的可热收缩纤维上，则所述纤维又可以收缩，因此，当制作相对小型模具时他又可以回收，因此增加了材料的回收效率。

[43]由于模具的每一个组成表面由一片纤维或薄膜形成，在其连接或结合的部分上不需要额外的表面处理。如果需要，为了符合组成表面的尺寸，用作凹模和凸模柔韧材料26和46的可热收缩的纤维和薄膜通过风和连接到另一个上。进一步地，缝合具有很小的痕迹，使得不需要表面处理，由于模具轮廓的组成表面通过粘合剂50的方法结合到可热收缩的纤维或薄膜上，因此不需要表面处理。

[44]根据上述方法，花费最小的材料成本和人工成本可以制作高质量的产品，进一步地，很容易接受模具变化的需要。也就是，当只需要用于组成表面的材料(纤维或薄膜)支撑仅产品的重量时，它们在符合方面是可不计的。如果形成的产品是大尺寸的并且不需要改变，复合材料也就是FRP复合材料制成的船仅通过凸模部分40作为凸模形成。

[45]尽管已示出和描述了本发明的优选实施例，可以设想，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改。

工业应用

[46]如上所述，根据本发明，提供一种用于制造复合材料制成的船的模具装置和制作所述模具装置的方法，其中组成模具表面的轮廓的自由平面和曲线由可热收缩的纤维或薄膜和方形或圆形钢管形成，没有任何用于现有实践中的木制模具的填充-插入和抛光处理，其中，模具制作后只需要表面处理(与现有的处理相比仅减少了1/10)，其中制作的模具具有漂亮的线条和表面，在高质量船的制造中提供了优异的效果，其中材料成本、人工成本和制作时间都减少了并且容易得到其它线性变化，并且其中钢管回收，没有任何处理成本。

Claims (5)

1.一种用于制造复合材料制成的船的模具装置，包括：凹模支撑部分(10)和凸模支撑部分(30)，用于制作建造复合材料制成的船的模具；以及凹模部分(20)和凸模部分(40)，用于制造复合材料制成的船；凹模部分(20)在凹模支撑部分(10)的内部形成，并包括凹模舷墙顶线(21)、凹模舭线(22)、凹模龙骨线(23)、凹模框架(24)、凹模管(25和25-1)以及凹模柔韧材料(26)；凸模部分(40)在凸模支撑部分(30)的外部形成，并包括凸模舷墙顶线(41)、凸模舭线(42)、凸模龙骨线(43)、凸模框架(44)、凸模管(45)和凸模柔韧材料(46)；

其中凹模部分(20)的凹模柔韧材料(26)和凸模部分(40)的凸模柔韧材料(46)通过胶粘剂(50)与凹模管(25和25-1)和凸模管(45)紧密地连在一起。

2.根据权利要求书1的模具，其中每一种凹模柔韧材料(26)和凸模柔韧材料(46)由可热收缩的纤维或薄膜形成。

3.根据权利要求书1或2的模具，其中每一种凹模柔韧材料(26)和凸模柔韧材料(46)的可热收缩纤维由聚酯纤维制成。

4.根据权利要求书1或2的模具，其中每一种凹模柔韧材料(26)和凸模柔韧材料(46)的可热收缩薄膜由聚氯乙稀PVC、聚乙烯PE和聚丙烯PP中的任意一种制成。

5一种制作用于建造复合材料制成的船的模具装置的方法，包括步骤：

步骤(S10)，制作凹模支撑部分(10)和凸模支撑部分(30)使之符合将要在底部支撑框架(14和33)上制造的船的形状，所述底部支撑框架具有与将要制造的船的平面形状相同的平面形状；

步骤(S20)，在凹模支撑部分(10)和凸模支撑部分(30)上安装多根管(25和35)，使船的轮廓具有平面和曲面；

步骤(S30)，安装多个凹模框架(24)和凸模框架(44)，得到船的形状；

步骤(S40)，通过胶粘剂(50)将凹模柔韧材料(26)和凸模柔韧材料(46)与组成船的轮廓上的凹模舷墙顶线(21)和凸模舷墙顶线(41)、凹模舭线(22)和凸模舭线(42)、凹模龙骨线(23)和凸模龙骨线(43)、凹模框架(24)和凸模框架(4)以及凹模尾板(15)和凸模尾板(35)连接；

步骤(S50)，加热凹模柔韧材料(26)和凸模柔韧材料(46)，使凹模柔韧材料(26)和凸模柔韧材料(46)伸展；

以及步骤(S60)，在伸展的凹模柔韧材料(26)和凸模柔韧材料(46)上施用以环氧树脂和氨基甲酸乙酯为基础的油漆或上光剂，然后脱出用于制造复合材料制成的船的模具。

Images