CN102248686A - 复材产品的成型方法、成型工艺及成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复材产品的成型方法，将纤维布的一部分缠绕或铺设在一型芯外侧，另一部分悬空缠绕成筒状或铺成片状，将型芯及纤维布一起置于模具的型腔内，合模后对模具进行加热，同时向悬空的一段纤维布之内加压，位于型芯外侧的一段纤维布采用“外压成型”得到产品的保证内侧尺寸段，悬空的一段纤维布采用“内压成型”得到产品的保证外侧尺寸段。本发明只通过一次成型即可成型出复材产品具有不同要求的两段，产品不存在两段的搭接处，不会出现两段强度不一的问题，也不会存在因二次加热导致的变形问题，可提升产品的质量，且一次成型可降低加工成本。本发明还公开一种复材产品的成型工艺及成型模具。

Description

复材产品的成型方法、成型工艺及成型模具

技术领域

本发明涉及一种复合材料产品的加工方法及设备，尤指一种复材产品的成型方法、成型工艺及成型模具。

背景技术

复合材料由于强度高、重量轻，目前被广泛应用到各种产品及零部件中，例如羽毛球拍或网球拍的拍框、自行车支架、车轮的轮圈等等。以复合材料制成的产品通常具有内外两个侧面，由于加工工艺的原因，两个侧面仅能保证一个侧面的尺寸及形状符合要求，另一侧面则通常为毛面。

对于要保证外侧尺寸及形状的产品来说，其成型方法可参阅图1所示，首先将复合纤维布1缠绕在一气袋2外侧，然后将纤维布1连同气袋2一起放置于上下模31、32的型腔内，之后向气袋2内充入高压气体并加热模具，冷却后即可固化成型。由于复合纤维布在加热后被软化，在高压气体的挤压下，纤维布的外侧紧贴在模具的型腔内壁，只要保证型腔的尺寸及形状符合要求，就可以保证产品外侧的尺寸及形状符合要求。而由于纤维布的内侧在成型时与气袋接触，气袋的形状并不保证，因此不能保证产品内侧的尺寸。这种成型方法行业中通常称为“内压成型”，也就是说在缠绕或铺设的复合纤维布1内侧加压，将软化的复合纤维布向外挤压贴合在型腔内壁进行成型的方法。现有的“内压成型”还有多种方法，上述设置气袋的方法称为“气袋成型”，此外还有“发泡成型”、“灌注成型”、“抽真空成型”、“模塑成型”、“缠绕成型”都为现有常见的“内压成型”方法。“内压成型”由于要在复合纤维布的内侧加压，压力的不确定因素将导致不能保证产品内侧的尺寸，使产品内侧只能形成毛面。

对于要保证产品内侧尺寸及形状的产品来说，其成型方法可参阅图2所示，首先将复合纤维布1缠绕或铺设在一型芯4上，然后将型芯4连同其上的纤维布1一起放置在上下模31、32的型腔内，合模之后加热模具，冷却后即可固化成型。纤维布在加热后软化，在型芯及型腔的挤压下，纤维布的内侧紧贴在型芯的外壁，只要保证型芯外壁的尺寸及形状，就可以保证产品内侧的尺寸及形状符合要求。为了使材料在成型时充满型腔，防止空隙，缠绕纤维布的体积通常大于所述型芯4与型腔之间空腔的容积，但是这样设置在合模后，多余的纤维布易被夹在上下模之间，因此成型后，产品外侧通常为毛面，而不能保证产品外侧的尺寸。有的成型模具还在上、下模31、32上开有气孔（图中未示出）与型腔相通，成型时在对模具加热的同时还向型腔内充入高压气体，通过高压气体的压力保证纤维布紧贴在型芯外壁，此时由于气体压力的不确定因素，使产品外侧只能形成毛面。上述成型方式由于压力来自于纤维布的外侧，因此在行业内通常被称为“外压成型”。

还有一些产品由于工艺以及配合尺寸的需要，一部分结构要求保证外侧尺寸，另一部分结构又要求保证内侧尺寸。对于此类产品，传统的加工方法是分两步成型，首先采用“外压成型”法成型要保证内侧尺寸的一段，再将纤维布缠绕在气袋或其它辅助部件外，同时将纤维布部分搭接在已经成型的一段半成品外侧，之后置于模具中以“内压成型”的方式成型产品的另一段。这种分两步成型的方式存在如下缺点：1）产品在两段搭接处，由于分两次成型，不可避免地会存在融合性不佳的问题，且两次成型的强度总是会有些许不同，这样就出现了产品在搭接处容易断裂的问题。2）对于先成型的一段半成品来说，需要二次加热，而已经定型的部分会因加热产生变形，影响产品的精度，进而影响产品的质量。3）由于需要两次成型，还需要两副模具，这样将增加模具成本以及加工工时，因此产品的成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种复材产品的成型方法、成型工艺及成型模具，旨在解决一部分要保证内侧尺寸、一部分要保证外侧尺寸的产品，因二次成型带来的搭接处强度不足，先成型段易变形以及加工成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种复材产品的成型方法，将纤维布的一部分缠绕或铺设在一型芯外侧，另一部分悬空缠绕成筒状或铺成片状，将型芯及纤维布一起置于模具的型腔内，合模后对模具进行加热，同时向悬空的一段纤维布之内加压，位于型芯外侧的一段纤维布采用“外压成型”得到产品的保证内侧尺寸段，悬空的一段纤维布采用“内压成型”得到产品的保证外侧尺寸段。

所述的“内压成型”为“气袋成型”、“发泡成型”、“灌注成型”、“抽真空成型”、“模塑成型”或“缠绕成型”。

一种复材产品的成型工艺，所述的复材产品具有保证内侧尺寸段及保证外侧尺寸段；该成型工艺包括如下步骤：

① 将纤维布同时缠绕在一型芯及一气袋上；

② 将步骤①所述各部件放置于上下模的型腔内；

③ 合模，向气袋内充入高压气体并加热模具，冷却后即可固化成型。

一种复材产品的成型模具，所述的复材产品具有保证内侧尺寸段及保证外侧尺寸段；该成型模具包括上、下模、型芯及气袋；该上、下模上设有对应产品形状的型腔，该型腔设有第一段型腔及第二段型腔，两段型腔分别对应产品的保证外侧尺寸段以及保证内侧尺寸段；所述型芯的外壁形状对应产品的保证内侧尺寸段的内壁形状，该型芯在成型时固定于第二段型腔内；所述气袋在成型时位于所述第一段型腔内。

所述的型芯设有一固定块，该固定块通过螺钉或止栓或导柱锁固在上下模上。

一种复材产品的成型工艺，所述的复材产品具有保证内侧尺寸段及保证外侧尺寸段；该成型工艺包括如下步骤：

① 将纤维布的一段缠绕或铺设在一型芯的外侧，剩余的一段悬空；

② 将步骤①所述各部件放置于上下模的型腔内；

③ 合模，向悬空的一段纤维布内侧充入液态发泡材同时加热模具，冷却后即可固化成型。

采用上述成型工艺及成型模具之后，本发明具有下述有益效果：

1. 由于通过一次成型即可成型出复材产品的保证内侧尺寸段及保证外侧尺寸段，产品不存在两段的搭接处，也不会出现两段强度不一的问题，整个产品强度均匀，没有薄弱处，因此可提高产品的使用寿命。

2. 由于通过一次成型即可成型出复材产品具有不同要求的两段，不存在因二次成型导致的变形问题，可提升产品的质量。

3. 只需一次成型、一副模具即可完成具有不同要求两段的复材产品的加工，可降低模具成本以及加工工时，因此可降低产品的成本。

附图说明

图1是现有需保证外侧尺寸的复材产品的加工过程示意图；

图2是现有需保证内侧尺寸的复材产品的加工过程示意图；

图3是本发明的成型方法流程图；

图4是本发明的第一种成型工艺流程图；

图5是本发明的第一种成型工艺所采用成型模具示意图；

图6是图5所示成型模具制造所述复材产品的加工过程示意图；

图7是图6所示成型模具合模后的剖视图；

图8是本发明的第二种成型工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明揭示一种复材产品的成型方法，该复材产品一部分要保证内侧尺寸，一部分要保证外侧尺寸，本文称为保证内侧尺寸段及保证外侧尺寸段。所述的成型方法为（如图3所示）：将纤维布的一部分缠绕或铺设在一型芯外侧，另一部分悬空缠绕成筒状或铺成片状，将型芯及纤维布一起置于模具的型腔内，合模后对模具进行加热，同时向悬空的一段纤维布之内加压，位于型芯外侧的一段纤维布采用“外压成型”得到产品的保证内侧尺寸段，悬空的一段纤维布采用“内压成型”得到产品的保证外侧尺寸段。

所述的“内压成型”可以为“气袋成型”、“发泡成型”、“灌注成型”、“抽真空成型”、“模塑成型”或“缠绕成型”等等。

本发明还揭示一种复材产品的成型工艺，所述的复材产品要求具有保证外侧尺寸段及保证内侧尺寸段。如图4所示，同时配合参阅图5、6、7所示，所述复材产品成型工艺包括如下步骤：

① 将纤维布1同时缠绕在一型芯4及一气袋2上；

② 将步骤①所述各部件放置于上下模31、32的型腔33内；

③ 合模，向气袋2内充入高压气体并加热模具，冷却后即可固化成型。

配合上述成型工艺，本发明可采用如图5所示的成型模具，如图5所示并配合图6及图7，所述的成型模具包括上模31、下模32、型芯4及气袋2；该上下模31、32上设有对应产品形状的型腔33，该型腔33设有第一段型腔331及第二段型腔332，两段型腔分别对应产品的保证外侧尺寸段以及保证内侧尺寸段；所述型芯4的外壁形状对应产品的保证内侧尺寸段的内壁形状，该型芯4在成型时固定于第二段型腔332内；所述气袋2在成型时位于所述第一段型腔331内。

所述的型芯4还可设置一固定块41，该固定块41可通过螺钉或止栓或导柱等锁固在上下模31、32上。

采用上述工艺及模具在成型复材产品时，复合纤维布加热后被软化，在具有气袋2的一侧，在高压气体的挤压下，纤维布的外侧紧贴在上、下模31、32的型腔33内壁，只要保证该段型腔（即第一段型腔331）的尺寸及形状符合要求，就可以保证该处产品外侧的尺寸及形状符合要求，成型之后，即构成了产品的保证外侧尺寸段；而在型芯4一侧，在型芯与该侧型腔（即第二段型腔332）的挤压下，纤维布的内侧紧贴在型芯4的外壁，只要保证型芯外壁的尺寸及形状，就可以保证该段产品内侧的尺寸及形状符合要求，成型之后，即构成了产品的保证内侧尺寸段。为更好的保证内侧尺寸，所述上下模31及32上可开设气孔（图中未示出）与第二段型腔332相通，这样在成型时可通入高压气体至第二段型腔332内的纤维布外侧，从而令该段纤维布紧贴在型芯4外壁。

上述成型工艺及模具是采用“外压成型”+“气袋成型”加工所要求的复材产品，本发明也可以采用其他“内压成型”方法。

如图8所示，为本发明采用“外压成型”+“发泡成型”的成型工艺流程图。所述的成型工艺包括如下步骤：

① 将纤维布1的一段缠绕或铺设在一型芯4的外侧，剩余的一段悬空；

② 将步骤①所述各部件放置于上下模31、32的型腔33内；

③ 合模，向悬空的一段纤维布内侧充入液态发泡材同时加热模具，冷却后即可固化成型。

由于液态的发泡材在固化时会膨胀，因此可挤压其外侧的纤维布令其贴紧在型腔内壁，从而在成型后可保证产品在该段的外侧尺寸符合要求；而对于具有型芯的一段，其成型方式与原理上述实施例相同，可保证成型后产品在型芯段的内侧尺寸符合要求。

本发明还可以采用其他的“内压成型”方法，从而构成“外压成型”+“灌注成型”、“外压成型”+“抽真空成型”、“外压成型”+“模塑成型”及“外压成型”+“缠绕成型”等等成型工艺，而这些“内压成型”技术都属于现有的成熟技术，在此不一一举例。

Claims (6)

1.一种复材产品的成型方法，其特征在于：将纤维布的一部分缠绕或铺设在一型芯外侧，另一部分悬空缠绕成筒状或铺成片状，将型芯及纤维布一起置于模具的型腔内，合模后对模具进行加热，同时向悬空的一段纤维布之内加压，位于型芯外侧的一段纤维布采用“外压成型”得到产品的保证内侧尺寸段，悬空的一段纤维布采用“内压成型”得到产品的保证外侧尺寸段。

2.根据权利要求1所述复材产品的成型方法，其特征在于：所述的“内压成型”为“气袋成型”、“发泡成型”、“灌注成型”、“抽真空成型”、“模塑成型”或“缠绕成型”。

3.一种复材产品的成型工艺，所述的复材产品具有保证内侧尺寸段及保证外侧尺寸段；其特征在于包括如下步骤：

① 将纤维布同时缠绕在一型芯及一气袋上；

② 将步骤①所述各部件放置于上下模的型腔内；

③ 合模，向气袋内充入高压气体并加热模具，冷却后即可固化成型。

4.一种采用权利要求3所述成型工艺的成型模具，其特征在于：该成型模具包括上、下模、型芯及气袋；该上、下模上设有对应产品形状的型腔，该型腔设有第一段型腔及第二段型腔，两段型腔分别对应产品的保证外侧尺寸段以及保证内侧尺寸段；所述型芯的外壁形状对应产品的保证内侧尺寸段的内壁形状，该型芯在成型时固定于第二段型腔内；所述气袋在成型时位于所述第一段型腔内。

5.根据权利要求4所述复材产品的成型模具，其特征在于：所述的型芯设有一固定块，该固定块通过螺钉或止栓或导柱锁固在上下模上。

6.一种复材产品的成型工艺，所述的复材产品具有保证内侧尺寸段及保证外侧尺寸段；其特征在于包括如下步骤：

① 将纤维布的一段缠绕或铺设在一型芯的外侧，剩余的一段悬空；

② 将步骤①所述各部件放置于上下模的型腔内；

③ 合模，向悬空的一段纤维布内侧充入液态发泡材同时加热模具，冷却后即可固化成型。

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