CN101733886A - 具有倒钩的复合材料工件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有倒钩的复合材料工件的制造方法，包含；一芯模制备步骤、一支撑件置放步骤、一复合材料贴覆步骤、一加热硬化步骤、一脱模步骤及一取出步骤。本发明利用该芯模制备步骤中由可压缩的软性材质以制出一体成型的芯模，使该芯模于该脱模步骤中可通过压缩形变而顺利自该具有倒钩造型的工件内取出，且于该加热硬化步骤中该芯模与该模具相配合地对该复合材料进行热压时，由于该芯模是一体成型且不具缝隙，因此不会在复合材料的内表面产生溢流线，使成品的工件不需再经过一道毛边研磨加工程序，进而有效简化整体制程及节省制造成本。

Description

具有倒钩的复合材料工件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料工件的制造方法，特别是指一种具有倒钩的复合材料工件的制造方法。

背景技术

如图1所示，为中国台湾公告第M331441号“复合材结合塑料材结构”新型专利申请，该专利申请中披露一种利用可上下开模的模具11来将对向叠合的复合材与塑料材12进行热压成型的制造方法，但是，此种上下开模式的模具11在配合成型具有倒钩造型(所谓“倒钩造型”是指开口面积小于内部最大截面积的态样的工件)的工件时，就会受限于其脱模方式而造成硬化成型后的工件无法顺利脱离该模具的情况，因此，此类的成型方式只限于制造不具倒钩造型的工件。

如图2所示，为中国台湾公告第M257243号“高尔夫球杆头模具的模仁”新型专利申请，该专利申请中是利用多块可逐块拆卸的模仁22配合一模具21，以在脱模过程中将所述模仁22以特定脱出顺序、脱模角度及脱模路径逐块自成型后的工件(就是球杆头)23内取出，而此种制造方式虽可成功制造出具有倒钩造型的工件23，但是，由于所述模仁22之间一定存在着缝隙，因此在热压成型的过程中，用于成型该工件23的原料势必会渗入所述模仁22的相互接合处的缝隙中，因此，在该具有倒钩造型的工件23脱离该模具21及模仁22后，其内部表面就会形成有多余的溢料线(图未示)，也就是俗称的“毛边”，必须再经过一个毛边研磨的加工程序以将毛边去除，进而增加整体制程的复杂度。

由此可见，一般用于制造具有倒钩造型的工件的制造方法，仍有许多可以再进一步改善的地方。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造具有倒钩造型的工件，且该工件在脱模后其内部表面不会产生溢料线的复合材料工件制造方法。

于是，本发明具有倒钩的复合材料工件的制造方法，包含：一芯模制备步骤、一支撑件置放步骤、一复合材料贴覆步骤、一加热硬化步骤、一脱模步骤及一取出步骤。

该芯模制备步骤是利用遇热后会膨胀的软性材质以制出一芯模并备用，该芯模具有一本体部、一自该本体部延伸出的突出部，以及一自该突出部顶面凹陷至该本体部的容置槽，且该突出部的外径小于该本体部的外径。

该支撑件置放步骤是将一支撑件放入该芯模的容置槽内以支撑该本体部及突出部。

该复合材料贴覆步骤是将一复合材料贴覆于该芯模的本体部的外表面。

该加热硬化步骤是将贴覆有复合材料的该芯模及支撑件放入一模具中并加热，以使该芯模遇热膨胀后将该复合材料紧密推抵于该模具的模穴内壁面，而该复合材料经过加热后也会硬化，并形成一具有倒钩的工件。

该脱模步骤是将该芯模、支撑件及贴覆于该芯模的本体部上的复合材料自该模具中取出，再将该支撑件自该芯模的容置槽内取出。

该取出步骤是对该芯模的突出部施予朝该容置槽方向的夹制力量以使其产生压缩形变，借此连动该本体部随之产生压缩形变，进而使该本体部可自该具有倒钩的工件内取出。

本发明所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，在该芯模制备步骤中，该芯模的软性材质选自于下列所构成的群组：聚氨基甲酸乙酯泡棉、硅胶、橡胶。

本发明所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，在该复合材料贴覆步骤中，该复合材料选自于下列所构成的群组：含浸树脂的碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、芳纶纤维。

本发明所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，在该支撑件置放步骤中，该支撑件具有一个嵌入部，及一个设置于该嵌入部上的夹取部，该嵌入部置于该芯模的容置槽内，而该夹取部突伸于该容置槽外。

本发明所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，在该支撑件置放步骤中，该支撑件的嵌入部及夹取部皆是由金属所制成。

本发明所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，在该支撑件置放步骤中，该支撑件为一气袋。

本发明所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，在该支撑件置放步骤中，该支撑件为加热后会释放气体而膨胀的硬质发泡材。

本发明所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，该硬质发泡材的材质选自于下列所构成的群组：无机碳酸盐、无机碳酸氢盐、有机三乙醇胺。

本发明的有益效果在于：利用该芯模是由可压缩的软性材质所一体成型的特性，使其于脱模时可通过压缩形变而顺利自该具有倒钩造型的工件内取出，且该芯模与该模具相配合地对该复合材料进行热压时，由于其一体成型的外形不具缝隙，因此不会在工件的内表面产生溢流线，使其不需再经过一道毛边研磨加工程序，进而有效简化整体制程。

附图说明

图1是一剖视图，说明中国台湾公告第M331441号“复合材结合塑料材结构”新型专利申请的制造方法；

图2是一剖视图，说明中国台湾公告第M257243号“高尔夫球杆头模具的模仁”新型专利申请的模仁逐块拆卸的情形；

图3是一流程示意图，说明本发明具有倒钩的复合材料工件的制造方法的第一较佳实施例的制造流程；

图4是一立体图，说明该第一较佳实施例的一芯模制备步骤所制出的一芯模；

图5是一侧视图，说明该芯模的侧视状态；

图6是一立体组合图，说明一支撑件置放于该芯模的容置槽内的状态；

图7是一剖视图，说明该支撑件置放于该芯模的容置槽内的状态；

图8是一立体组合图，说明该第一较佳实施例的一复合材料贴覆步骤中，将一复合材料贴覆于该芯模的一本体部的外表面上的情形；

图9是一立体分解图，说明该第一较佳实施例的一加热成型步骤中将一贴覆有复合材料的芯模与支撑件放入一模具中的情形；

图10是一立体分解图，说明该第一较佳实施例的一脱模步骤中将该支撑件与该芯模脱离的情形；

图11是一剖视图，说明图10中芯模的剖视情形；

图12是一剖视图，说明该第一较佳实施例的一取出步骤中对该芯模施予外力使其压缩变形的状态；

图13是一立体图，说明该利用第一较佳实施例所制出的具有倒钩造型的工件成品；

图14是一剖视图，说明本发明具有倒钩的复合材料工件的制造方法的第二较佳实施例的一支撑件为一气袋；

图15是一剖视图，说明本发明具有倒钩的复合材料工件的制造方法的第三较佳实施例的一支撑件为硬质发泡材。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明中，类似的组件以相同的编号来表示。

参阅图3，本发明具有倒钩的复合材料工件的制造方法的第一较佳实施例，依序包含一芯模制备步骤3、一支撑件置放步骤4、一复合材料贴覆步骤5、一加热硬化步骤6、一脱模步骤7及一取出步骤8。

参阅图4、5，依据图3所示的该芯模制备步骤3是以遇热后会膨胀的软性材质制出一芯模31并备用，该芯模31具有一本体部311、一自该本体部311延伸出的突出部312，以及一自该突出部312顶面凹陷至该本体部311的容置槽313，且该突出部312的外径小于该本体部311的外径。该本体部311是在后续复合材料贴覆步骤5中，作为一个供复合材料51(见图8)贴覆的表面，并于贴覆后使该复合材料51形成一具有倒钩造型的态样(见图11)，而该突出部312是提供后续取出步骤8中，以外力挤压时的施力处(见图12)。

该软性材质具有可因外力而产生压缩变形，且在遇热后会膨胀的物理特性，在本实施例中，该芯模31的本体部311及突出部312是由聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane，PU)泡棉所制成，但是也可采用橡胶、硅胶或等效的材质，此外，该本体部311及突出部312是呈一体成型的态样，至于如何利用软性材质一体成型出具有槽孔态样的结构体，例如使用压出成型、射出灌入模具成型，或利用CNC加工机以刀具切削整块橡胶成型的技术手段等，皆应为所属技术领域人士所能够了解并轻易实施的，在此不再加以赘述。

参阅图6、7，依据图3所示的该支撑件置放步骤4是先制出一金属材质的支撑件41，该支撑件41具有一与该芯模31的容置槽313概呈相同形状的嵌入部411，及一设置于该嵌入部411上的夹取部412，之后再将该嵌入部411置于该芯模31的容置槽313内，而在该嵌入部411置入该容置槽313内后，该夹取部412则是突伸于该容置槽313外。由于该芯模31是由软性材质所制成，当该支撑件41的嵌入部411置放于该容置槽313内时，就可对该芯模31的本体部311及突出部312支撑，使其不至于变形，以利后续复合材料贴覆步骤5的实施。

参阅图8，依据图3所示的该复合材料贴覆步骤5是将一复合材料51贴覆于该芯模31的本体部311的外表面，并于贴覆后使该复合材料51形成一具有倒钩造型的态样(见图11)，而该复合材料51的种类则视成品工件100(显示于图13)所需的材质而定，例如含浸树脂的碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、芳纶纤维等，在此并不加以设限。

参阅图9，如图3所示的该加热硬化步骤6是将贴覆有复合材料51的该芯模31及支撑件41放入一可上下开合的模具61中加热，以使该芯模31的本体部311遇热膨胀后，将该复合材料51紧密推抵于该模具61的模穴内壁面，而该复合材料51在加热后也会硬化，并形成一具有倒钩102的工件100(显示于图12、13)。

配合参阅图9、10，并如图3所示的该脱模步骤7是将完成加热程序并冷却后的该模具61打开，并将该芯模31、支撑件41及贴覆于该芯模31的本体部311上且已硬化的复合材料51自该模具61中取出，之后再通过挟持该支撑件41的夹取部412，以将该嵌入部411自该芯模31的容置槽313内取出，而当该支撑件41的嵌入部411自该容置槽313内取出后，就会空出该容置槽313，以提供后续的取出步骤8中该本体部311及该突出部312受力挤压而变形的空间。

参阅图11、12，并配合参阅图13，如图3所示的该取出步骤8是对该芯模31的突出部312施予朝该容置槽313方向的夹制力量(如图12中箭头所示)，以使该突出部312产生压缩形变，并借此连动该本体部311随之产生压缩形变，进而使该本体部311可自该具有倒钩102的工件100的内部取出，并留下一具有倒钩102造型的工件100(如图13所示)。

如图14所示，本发明具有倒钩的复合材料工件的制造方法的第二较佳实施例，大致上与该第一较佳实施例相同，相同的地方不再赘言，其中不相同的地方在于：在如图3所示的该支撑件置放步骤4中，该支撑件41为一内部可充气的气袋，并在充满气体后顶抵于该芯模31的本体部311及突出部312，进而支撑该本体部311及突出部312，至于该气袋的材质可为尼龙、乳胶，或硅胶等。

如图15所示，本发明具有倒钩的复合材料工件的制造方法的第三较佳实施例，大致上与该第一较佳实施例相同，相同的地方不再赘言，其中不相同的地方在于：在如图3所示的该支撑件置放步骤4中，该支撑件41为加热后会释放气体而膨胀的硬质发泡材，例如无机碳酸盐和碳酸氢盐材质，或有机的三乙醇胺发泡材质，在加热硬化步骤6中会同时产生二氧化碳或氮气等无毒气体而膨胀变大，以在该加热硬化步骤6中顶抵于该本体部311及突出部312，进而支撑该芯模31的本体部311及突出部312，并辅助该芯模31的本体部311及突出部312膨胀，以将贴覆于该本体部311外表面的复合材料51紧密地推抵至该模具61(见图9)的模穴内壁面。

通过上述的软性芯模31具有一体成型的本体部311及突出部312，并具有可压缩变形的特性，使该本体部311在该复合材料51硬化后，仍可通过施予该突出部312的外力而驱使该本体部311产生相对应的压缩变形，使其在变形后的最大外径是小于该工件100的倒钩102造型所围绕界定出的开口104(见图12、13)，进而使该本体部311可从该具有倒钩102造型的工件100内被取出，而因此不会产生工件100成品无法自该芯模31顺利脱开的情况。

再者，该芯模31的本体部311及突出部312是呈一体成型的态样，并不像如一般的模仁之间具有缝隙，因此在本发明中，与该本体部311相接触的复合材料51在硬化成型时就不会如一般产生溢料线，而使该复合材料51在硬化成型后其工件100的内表面就能够呈现平整的态样，因此不需再对其内表面进行额外的毛边研磨加工程序，有助于简化整体制作程序，进而有效提高制程效率及降低制造成本。

归纳上述，本发明具有倒钩的复合材料工件的制造方法，利用该芯模31的本体部311及突出部312是由可压缩的软性材质所制成并呈一体成型的特性，使该芯模31的本体部311及突出部312于脱模时，可通过压缩形变而顺利自该具有倒钩102造型的工件100内取出，且该芯模31的本体部311与该模具61相配合地对该复合材料51进行热压时，由于其一体成型的外形不具缝隙，因此不会在复合材料51的内表面产生溢流线，使成品工件100不需再经过一道毛边研磨加工程序，进而能够有效简化整体制程以提升制程效率及降低成本，所以确实能达到本发明的目的。

Claims (8)

1.一种具有倒钩的复合材料工件的制造方法，其特征在于，该制造方法包含：

一个芯模制备步骤，以遇热后会膨胀的软性材质制出一个芯模并备用，该芯模具有一个本体部、一个自该本体部延伸出的突出部，以及一个自该突出部顶面凹陷至该本体部的容置槽，且该突出部的外径小于该本体部的外径；

一个支撑件置放步骤，将一个支撑件放入该芯模的容置槽内以支撑该本体部及突出部；

一个复合材料贴覆步骤，将一个复合材料贴覆于该芯模的本体部的外表面；

一个加热硬化步骤，将贴覆有复合材料的该芯模及该支撑件放入一个模具中并加热，以使该芯模遇热膨胀后将该复合材料紧密推抵于该模具的模穴内壁面，而该复合材料经过加热后也会硬化，并形成一个具有倒钩的工件；

一个脱模步骤，将该芯模、该支撑件及贴覆于该芯模的本体部上的复合材料自该模具中取出，再将该支撑件自该芯模的容置槽内取出；以及

一个取出步骤，对该芯模的突出部施予朝该容置槽方向的夹制力量以使其产生压缩形变，借此连动该本体部随之产生压缩形变，进而使该本体部可自该具有倒钩的工件内取出。

2.根据权利要求1所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，其特征在于，在该芯模制备步骤中，该芯模的软性材质选自于下列所构成的群组：聚氨基甲酸乙酯泡棉、硅胶、橡胶。

3.根据权利要求2所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，其特征在于，在该复合材料贴覆步骤中，该复合材料选自于下列所构成的群组：含浸树脂的碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、芳纶纤维。

4.根据权利要求3所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，其特征在于，在该支撑件置放步骤中，该支撑件具有一个嵌入部，及一个设置于该嵌入部上的夹取部，该嵌入部置于该芯模的容置槽内，而该夹取部突伸于该容置槽外。

5.根据权利要求4所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，其特征在于，在该支撑件置放步骤中，该支撑件的嵌入部及夹取部皆是由金属所制成。

6.根据权利要求3所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，其特征在于，在该支撑件置放步骤中，该支撑件为一气袋。

7.根据权利要求3所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，其特征在于，在该支撑件置放步骤中，该支撑件为加热后会释放气体而膨胀的硬质发泡材。

8.根据权利要求7所述的具有倒钩的复合材料工件的制造方法，其特征在于，该硬质发泡材的材质选自于下列所构成的群组：无机碳酸盐、无机碳酸氢盐、有机三乙醇胺。

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