CN102917849A - 用于制造纤维复合预成型件的方法和成型模具 - Google Patents

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Abstract

一种由预浸渍的或粘合剂交联的多向的纤维复合材料(2)制造多维造型的预成型件的方法和成型模具，包括一个上方的和一个下方的模具部分(4、5)以及一个包围这两个模具部分的、在这两个模具部分关闭时以能补充拉入纤维复合材料的方式摩擦锁合地固定纤维复合材料的夹紧框(6)，这两个模具部分在关闭位置中在它们之间限定相应于预成型件进行造型的模具间隙(3)，按本发明，为补偿较弱造型的模具间隙区域上的材料过剩，两个模具部分(4、5)设有模制元件(13、14)，它们在设置在预成型件的切边区域中且在它们之间限定同步于两个模具部分的闭合运动从材料开始变形起逐渐卷边状的用于纤维复合材料(2)的拉深间隙(15)并且/或者所述夹紧框(6)的夹紧面相对于模具部分之一(5)的进入面(10)在变形阶段高度可调，使得在进入面上形成用于补充进入模具间隙(3)中的纤维复合材料(2)的拉紧边缘(11)，由此能实现在褶皱形成或其它缺陷形成方面制造质量明显提高的预成型件。

Description

用于制造纤维复合预成型件的方法和成型模具
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1或2和/或5前序部分的由预浸渍的或粘合剂交联的多向的纤维复合材料制造多维造型的预成型件的方法。
背景技术
在由虽然为柔性，但却在纤维方向上抗拉的纤维复合材料制造多维的预成型件时，在成型模具中的变形过程中在较多变形的区域和较少变形的区域之间出现材料翘曲，其不能通过材料拉伸来补偿并且反映为预成型件的褶皱形成或其它缺陷形成。
发明内容
有鉴于此，本发明的任务在于这样构造开头所提类型的方法和成型模具，使得产生的预成型件具有明显提高的制造质量。
按本发明，该任务通过根据权利要求1和2和可选或附加地根据权利要求5的方法和成型模具得以解决。
按本发明的第一种方案(权利要求1或2)，模具间隙的轮廓长度差异在纤维复合材料变形过程中以下述方式在很大程度上被补偿，即纤维复合材料在预成型件的未来的切边区域中在夹紧框和模具间隙之间在较少轮廓长度的位置上在拉深间隙中被逐渐卷边状地打褶，这使得模具间隙中的纤维复合材料的拉应力与沿夹紧框的材料补充在变形过程期间非常均匀并且甚至在复杂的成型件几何形状中也可以按制造技术简单的方式实现在模具间隙轮廓上的显著改善的材料成型且没有不利的材料翘曲和尤其是褶皱形成。
根据权利要求3，优选拉深长度和因此拉深间隙中的材料消耗不恒定，而是根据局部的轮廓长度差异横向于拉深方向变化，由此可进一步显著改善在模具间隙几何形状上的材料补偿。
为了以简单的方式确保拉深间隙中的材料消耗通过两个模具部分的模具间隙的侧面的材料过剩来供应，而非通过夹紧框侧被补充拉入的纤维复合材料来供应，根据权利要求4建议，纤维复合材料在拉深间隙中被加载不同的、在夹紧框侧的进入区域中比离开区域中更大的保持力。
按本发明的另一种方案(权利要求5)，纤维复合材料在变形阶段中在设置在模具间隙进入侧的模具边缘上被拉紧并且由此防止不利的材料翘曲和尤其是褶皱形成——其在纤维复合材料补充进入时基于局部的轮廓长度和由此引起的在夹紧框上的拉应力差异而产生——向模具间隙中延续，因此通过这样获得的整平效果即使是轮廓复杂的预成型件也可按制造技术简单的方式被制造且具有高质量的纤维结构。
在本发明的一种特别优选的方案中，根据权利要求6，夹紧框被调温到纤维复合材料的凝胶化水平上，由此纤维复合材料几乎无静摩擦地保持在夹紧框上并且因此有效避免了纤维复合材料突然地补充进入，其由夹紧框上的静摩擦和滑动摩擦之间突然的状态改变而引起。
附图说明
现在借助实施例结合附图详细说明本发明。高度示意的附图如下：
图1a、1b为按本发明的用于制造纤维复合预成型件的处于打开位置(a)和处于变形过程的最终阶段(b)中的成型模具的局部剖面图；
图2为根据图1的以缩小的比例示出的模具下部的俯视图；
图3为沿图2的III-III线的剖面图；
图4为按本发明制造的、不可展开地造型的纤维复合预成型件的透视图。
具体实施方式
附图中所示的成型模具用于制造例如图4所示的中间零件1或整个汽车车厢地板结构的三维地不可展开地造型的预成型件1，所述预成型件由预浸渍的或粘合剂交联的多向的、包括许多上下层叠的纤维层的纤维垫2构成，所述成型模具包括一个上方的和一个下方的、在关闭位置中限定相应于待制造的预成型件1的空间形状的模具间隙3的模具部分4、5以及一个包围模具部分4、5的夹紧框6作为主要构件，开始为平面的纤维垫2在模具部分4、5的打开位置中被这样固定夹紧在夹紧框上，使得该纤维垫然后在模具的关闭行程中以定义的拉应力被拉入模具间隙3中。
夹紧框6构造为两件式的，包括一个上方的和一个下方的框部分6.1、6.2，这两个框部分分别通过螺旋弹簧或气动弹簧7.1、7.2弹性地彼此压紧。在上方的框部分6.1中嵌入一个在框纵向上延伸的夹板8，该夹板与下方的框部分6.2中的相对应的月牙凹9共同作用并且被划分为各夹板段，它们分别可单独调整高度地固定在框部分6.1中，由此可在夹紧框6上局部调节出不同的夹紧力和因此施加到纤维垫2上的不同保持力。
在成型模具的关闭行程中，夹紧框6与上方的模具部分4一起下降直到其夹紧面低于下方的模具部分5的进入面10，使得在变形阶段中从夹紧框6侧面补充进入的纤维材料2在下方的模具部分5的用作拉紧边缘11的外边缘上被拉紧并且在即将进入模具间隙3之前在该边缘上被整平。此外，在夹紧框6中集成有加热元件12，其将粘合剂交联的或预浸渍的纤维材料2保持在凝胶温度上，以确保平稳地补充拉入纤维材料2。
根据所示成型模具的另一重要方面，向模具间隙3中的材料流动适配于预成型件1的不同的轮廓长度。为此目的，在预成型件1的后来的切边区域中在模具间隙3和夹紧框6之间在下方的模具部分5中设置凹槽13并且在上方的模具部分4中设置从材料开始变形起同步于模具的关闭运动逐渐沉入凹槽中的导向肋14，凹槽和导向肋构成使纤维材料2卷边状变形的拉深间隙15，在其上，纤维材料2在变形的同时与局部的轮廓长度成反比地被打褶，这由图2和3中最清晰可见。据此，由导向肋14和接收凹槽13构成的拉深间隙15设置在最大的轮廓长度区域中、在所示实施例中即在型腔的左端部上空出，在这里预成型件1的轮廓长度最大，并且导向肋14具有在肋纵向上根据与最大轮廓长度的偏差变化的沉入深度。
为确保拉深间隙15中的材料消耗通过模具间隙侧的材料过剩来供应，而非通过从夹紧框6侧面被补充拉入的纤维材料来供应，导向肋14向夹紧框侧的凹槽壁方向偏心地错置(图1b)，由此纤维材料2在该位置被更强地夹紧并且因此在逐渐卷边状变形时更多地从模具间隙侧的端部被拉入拉深间隙15中。
借助所描述的成型模具和成型方法可制造几乎任何形状的纤维复合预成型件，其接着在下一制造步骤中、优选以树脂注射工艺被进一步加工为高承载强度的结构部件。

Claims (7)

1.由预浸渍的或粘合剂交联的多向的纤维复合材料制造多维造型的预成型件的方法，其中利用一个上方的和一个下方的模具部分，这两个模具部分在关闭位置中在它们之间限定相应于预成型件进行造型的模具间隙，在这两个模具部分关闭时从包围这两个模具部分的夹紧框的侧面在保持夹紧力的情况下补充拉入纤维复合材料，其特征在于，为补偿在较弱造型的模具间隙区域上的材料过剩，使纤维复合材料从材料变形开始起同步于两个模具部分的关闭运动在预成型件的切边区域中在模具间隙和夹紧框之间逐渐卷边状地变形。
2.由预浸渍的或粘合剂交联的多向的纤维复合材料制造多维造型的预成型件的成型模具，其包括一个上方的和一个下方的模具部分以及一个包围这两个模具部分的、在这两个模具部分关闭时以能补充拉入的方式摩擦锁合地固定纤维复合材料的夹紧框，这两个模具部分在关闭位置中在它们之间限定相应于预成型件进行造型的模具间隙，其特征在于，为补偿在较弱造型的模具间隙区域上的材料过剩，这两个模具部分(4、5)设有模制元件(13、14)，这些模制元件设置在预成型件(1)的切边区域中，并且这些模制元件在它们之间限定从材料变形开始起同步于这两个模具部分的闭合运动逐渐卷边状的用于纤维复合材料(2)的拉深间隙(15)。
3.根据权利要求2的成型模具，其特征在于，所述拉深间隙(15)具有根据局部的轮廓长度差异而不同的拉深长度。
4.根据权利要求2或3的成型模具，其特征在于，所述纤维复合材料(2)在拉深间隙(15)中被加载不同的保持力，保持力在拉深间隙的夹紧框侧的进入区域中比在模具间隙侧的离开区域中大。
5.由预浸渍的或粘合剂交联的多向的纤维复合材料制造多维造型的预成型件的成型模具，其包括一个上方的和一个下方的模具部分以及一个包围这两个模具部分的、在这两个模具部分关闭时以能补充拉入纤维复合材料的方式摩擦锁合地固定纤维复合材料的夹紧框，这两个模具部分在关闭位置中在它们之间限定相应于预成型件进行造型的模具间隙，其特征在于，所述夹紧框(6)的夹紧面相对于这两个模具部分之一(5)的进入面(10)在高度上错开，使得在进入面上形成在变形阶段中起作用的用于补充进入到模具间隙(3)中的纤维复合材料(2)的拉紧边缘(11)。
6.根据权利要求5的成型模具，其特征在于，所述夹紧框(6)被调温到纤维复合材料(2)的凝胶化水平上。
7.根据权利要求5或6的成型模具，其特征在于，所述夹紧框(6)设有在夹紧框纵向上延伸的、能不同地调节高度的夹板(8)，以调节局部的夹紧框保持力。
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