CN101961893A - 一种复合材料模具及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于模具加工制造领域，具体涉及一种复合材料模具及其制造方法。本发明的复合材料模具包括设置在底座上的由多层铝蜂窝板层叠黏合组成的坯块，在坯块的模具面层上敷设有由树脂层高温固化后加工形成的型面。本发明的复合材料模具加工精度高且可避免型面高温变形。其模具的制造方法包括以下步骤：在底座上层压多层铝蜂窝板构成铝蜂窝坯块，各铝蜂窝板间及底座与铝蜂窝板间均通过黏合材料互相黏合再压重后进行整体固化,接着将固化的铝蜂窝坯块其层压最上面加工形成模压面，最后在模压面上敷设树脂层并在其高温固化后加工树脂层形成型面。本发明提供的模具制造方法可简便而高效的制造出上述复合材料模具。
Description
技术领域
本发明属于模具加工制造领域，具体涉及一种复合材料模具及其制造方法。
背景技术
在模具加工制造领域中，广泛采用的是通过复合材料模具加工的方法来成型碳纤维产品，复合材料模具的模具多采用铸铁模具和玻璃钢型面模具的两种，铸铁模具是将一整块型面拆分为多个部分分别进行制作，而后将其拼合进行手工焊接成整体，或采用铸造方式直接铸出整体，再将其型面进行数控加工处理，而玻璃钢型面的模具则是其型面上覆盖有常温固化后的玻璃钢，其背面采用方管焊接加强以构成模具，这些复合材料模具存在的问题是：铸铁模具由于采用手工拼合焊接或整体铸造，进行型面处理后表面质量仍然较差，只能生产对精度要求不高的产品，而且存在模具重量重，散热慢的缺点，而型面精度较高的玻璃钢模具其在生产过程中模具加热温度需控制在80摄氏度以内，否则温度过高后，整个玻璃钢型面易受热产生变形，进而影响产品的成型质量。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种加工精度高且避免型面高温变形的轻质复合材料模具。
为实现上述性能的复合材料模具的目的，本发明采用了以下技术方案：一种复合材料模具，包括由多层铝蜂窝板层叠黏合组成的铝蜂窝坯块，铝蜂窝坯块在其层压方向上的一个面上固设有一个底座，铝蜂窝坯块的另一个面上形成模压面，模压面上敷设有由树脂层高温固化后加工形成的型面。
本发明的复合材料模具的主要优点在于:本发明的复合材料模具可以实现在高温下生产产品的高精度要求，由于高温固化后的树脂其热收缩率低于铸铁模，其产品的精度可以做的更高。而作为模具基体的多层铝蜂窝板结构使本发明的模具重量轻，强度高，成本也较低。
本发明的再一个目的就是提供一种生产上述模具的制造方法，上述模具制造方法包括以下步骤：
提供一块底座，在底座上层压多层铝蜂窝板构成的铝蜂窝坯块，各铝蜂窝板间及底座与铝蜂窝板间均通过黏合材料互相黏合；
将铺好的铝蜂窝坯块最上层放上压重块后放入加热炉整体固化；
在所述的铝蜂窝坯块相对底座的层压方向另一个面加工形成模压面；
在铝蜂窝坯块的模压面上敷设树脂层；
将敷设好树脂层的铝蜂窝坯块放入加热炉进行树脂层固化并在其固化后加工树脂层形成型面。
本发明的复合材料模具的制造方法的有益效果在于：通过本发明的模具制造方法，可以简便而高效的制造出上述的复合材料模具。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是铝蜂窝坯块的结构示意图；
图3是底座的结构示意图。
具体实施方式
一种复合材料模具，包括由多层铝蜂窝板层叠黏合组成的铝蜂窝坯块10，铝蜂窝坯块10在其层压方向上的一个面上固设有一个底座30，所述铝蜂窝坯块10在其层压的另一个面上形成模压面，所述模压面上敷设有由树脂层20高温固化后加工形成的型面。
进一步的，作为铝蜂窝坯块的平面支撑机构，为使底座30更稳固，底座30包括铝板31，所述铝板31固设在框架32上，如图3，图3也就是图1的仰视图所示出的底座30的结构。所述铝板31为14mm厚铝板在平面上校平而得，所述框架32则为多个铝管相互固接架构而成，铝管可选用多种，只要不影响底座30整体的强度和稳定性即可。框架32与铝板31间可用发泡胶黏结或螺栓固接等方式。
为避免型面在加工产品时由于过薄而产生变形或裂纹等缺陷，树脂层20位于模压面以上部分其构成的型面厚度为20mm以上。
为更简便而高效的制造出上述复合材料模具，本发明提供了一种上述复合材料模具的制造方法，它包括以下步骤：
提供底座30，在底座30上层压多层铝蜂窝板构成的铝蜂窝坯块10，各铝蜂窝板间及底座30与铝蜂窝板间均通过黏合材料40互相黏合；
将铺好的铝蜂窝坯块10最上层放上压重块，使得每一层的铝蜂窝板和黏合材料40均紧密贴合，而后放入加热炉内整体固化，加热炉内温场要均匀；
在所述的铝蜂窝坯块10相对底座30的层压方向另一个面形成模压面，即为初步的铝蜂窝型面；
在清洁模压面后，在其表面上敷设树脂层20，用手轻轻按压树脂块，使树脂块稍稍嵌入铝蜂窝中（嵌入深度约5mm），每块树脂块间不能有间隙，孔眼，以防止模具表面漏气；
将敷设好树脂层20的铝蜂窝坯块10放入加热炉内（炉内温场均匀）进行树脂层固化并在其固化后加工树脂层20形成型面，即为最终的高温固化树脂型面。
进一步的，为保证树脂层20本身的高温固化性以及为避免后期生产时型面在高温下产生形变，选用的树脂层20材料为高温固化树脂，其固化后硬度为250HBS以上，以满足加工要求，本发明优选方案为选用RP4040树脂。
更进一步的，为保证各蜂窝板间以及蜂窝板和底座30间在高温下的黏合稳固，选用的黏合材料40为高温固化胶膜，本发明优选方案为选用SY-14C胶膜。
将模具放入加热炉后，加热炉内温度逐渐升高至200摄氏度后持续1小时再降低至室温冷却，其升温曲线呈阶梯状。
为满足本发明的模具型面的高精度要求，模压面及树脂层20所构成的型面均为数控机床加工而成，即铝蜂窝坯块10上初步的铝蜂窝型面以及后期的高温固化树脂型面均通过数控机床加工而成。
进一步的，为满足上述的20mm型面厚度以及在后续数控机床加工加工时能留有相应的加工余量，铺设的树脂层20位于模压面以上部分其厚度为25mm以上。
由于高温固化树脂其热收缩率低于铸铁模，在使用本发明的复合材料模具时，其产品的精度可以做的更高,而其耐热性能又高于常温固化树脂，可实现在高温下生产产品时的高精度要求。作为模具基体的多层铝蜂窝板结构使本发明的模具更具有重量轻，强度高，成本低的优点。
Claims (9)
1.一种复合材料模具，其特征在于：所述的复合材料模具包括由多层铝蜂窝板层叠黏合组成的铝蜂窝坯块（10），所述的铝蜂窝坯块（10）在其层压方向上的一个面上固设有一个底座（30），所述的铝蜂窝坯块（10）在其层压的另一个面上形成模压面，所述模压面上敷设有由树脂层（20）高温固化后加工形成的型面。
2.根据权利要求1所述的复合材料模具，其特征在于：所述的底座（30）包括铝板（31），所述的铝板（31）固设在框架（32）上，铝蜂窝坯块（10）固设在铝板（31）上。
3.根据权利要求1所述的复合材料模具，其特征在于：所述的树脂层（20）位于模压面以上部分其构成的型面厚度为20mm以上。
4.一种如权利要求1所述复合材料模具的制造方法，其特征在于，它包括以下步骤：
提供一块底座（30），在底座（30）上层压多层铝蜂窝板构成的铝蜂窝坯块（10），各铝蜂窝板间及底座（30）与铝蜂窝板间均通过黏合材料（40）互相黏合；
将铺好的铝蜂窝坯块（10）最上层放上压重块后放入加热炉整体固化；
在所述的铝蜂窝坯块（10）相对底座（30）的层压方向另一个面加工形成模压面；
在铝蜂窝坯块（10）的模压面上敷设树脂层（20）；
将敷设好树脂层（20）的铝蜂窝坯块（10）放入加热炉进行树脂层固化并在其固化后加工树脂层（20）形成型面。
5.根据权利要求4所述的模具制造方法，其特征在于：所述的树脂层（20）材料为高温固化树脂。
6.根据权利要求4所述的模具制造方法，其特征在于：所述的黏合材料（40）为高温固化胶膜。
7.根据权利要求4所述的模具制造方法，其特征在于：所述的模具放入加热炉后，加热炉内温度逐渐升高至200摄氏度后持续1小时再按照降低至室温冷却，其升温曲线呈阶梯状。
8.根据权利要求4所述的模具制造方法，其特征在于：所述的模压面及树脂层（20）所构成的型面均为数控机床加工而成。
9.根据权利要求4所述的模具制造方法，其特征在于：所述的铺设的树脂层（20）位于模压面以上部分其厚度为25mm以上。
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