CN103009515A - 大型压力容器橡胶内衬层封头成型模具及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头部份的成型模具结构及其成型方法。具体步骤为：使用高分子材料加工成封头成型模具的原模，在原模上铺放增强材料，然后使用真空灌注的方式在增强材料的铺层内注入树脂，最后固化成型。所述模具为复合材料薄壁结构，具有优良的力学性能、耐热性能和结构精度。本发明解决了大型压力容器橡胶内衬成型模具重量大、加工难度高、成本高的问题。

Description

大型压力容器橡胶内衬层封头成型模具及其成型方法

技术领域

本发明涉及一种成型工具，具体涉及一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具及其成型方法。

背景技术

目前大型压力容器橡胶内衬层封头成型使用的是金属模具，如2006年6月《航天制造技术》中湖北中国三江航天集团江北机械厂设计完成的金属模具，用于小直径压力容器橡胶内衬层封头的成型。

大型压力容器橡胶内衬层封头使用金属模具存在加工周期长、成本高、重量大的问题。由此，急需发明一种成本低、重量轻、易于制作的模具。

发明内容

本发明公开了一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具及其成型方法，解决了大型压力容器橡胶内衬层封头使用金属模具存在加工周期长、成本高、重量大的问题，有效降低了模具制造成本和制造难度。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具的制作方法，其中模具包括法兰，阴模，脱模机构，定位盘，导向柱，阳模。该制作方法的具体步骤为：1)按照封头产品尺寸或要求加工定位盘和导向柱，其中定位盘表面加工定位凸台，导向柱与定位盘的配合面相应位置加工定位盲孔；2)使用高分子材料加工成封头成型模具的原模，其中用于阴模成型的原模相应位置带有盲孔，用于定位盘预埋过程的定位，用于阳模成型的原模带有与导向柱外径一致的盲孔，用于成型与导向柱的配合面；3)在阴模成型的原模表面避开导向柱与定位盘接触的区域铺放总厚度一半的增强材料，然后将定位盘放置在上面，通过原模上的盲孔定位，然后再铺放总厚度一半的增强材料，将定位盘完全覆盖，之后使用真空灌注的方式在增强材料的铺层内注入树脂，最后固化成型制作完成阴模，其中法兰与阴模同时成型；4)在阳模成型的原模表面铺放增强材料，使用真空灌注的方式在增强材料的铺层内注入树脂，最后固化成型制作完成阳模。

优选地，固化成型后在所述阴阳模上均匀钻出作为所述脱模机构的高压充气孔。

优选地，所述脱模机构还包括穿过阴模底部的顶丝。

优选地，在制作原模时，在位于所述法兰和阳模相接触的位置处预留空隙作为所述模具的溢料存储室。

优选地，采用的所述增强材料为玻璃纤维或碳布。

本发明还提供一种根据上述制造方法制备的用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具结构。

本发明又提供一种大型压力容器橡胶内衬层封头成型方法，采用上述用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具，具体步骤如下：

在阴模中依据厚度铺放绝热材料，使用导向柱定位将阳模与阴模合模，在所述模具外表面包裹透气毡和真空袋，连接真空管路，将所述模具整体放入热压罐中加压加热成型底层；使用阳模上的高压充气孔充气将阳模顶出。

优选地，配合所述顶丝将大型压力容器橡胶内衬层封头脱模。

本发明采用以上技术方案，同传统的金属模具相比具有以下优点。

(1)重量轻。纤维增强复合材料的密度为钢的1/3，考虑到钢模具的加工成本，钢模具的壁厚一般比较厚，复合材料模具可以做成薄壁结构，可以比钢模具减轻80％重量。

(2)成本低。所述纤维增强复合材料模具比同规格金属模具成本降低80％以上。

附图说明

图1是本发明的一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具整体结构图；

图2是本发明的一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具使用状态示意图；

图中所示构件的标记说明如下：

1.法兰

2.阴模

3.高压充气孔

4.顶丝

5.定位盘

6.导向柱

7.阳模

8.溢料储存室

9.透气毡

10.真空管路

11.真空袋

具体实施方式

下面通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点和功效。本发明还可通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修改或变化。

参阅附图1和2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构思。

本发明所涉及的用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具是采用玻璃纤维增强树脂或碳布增强树脂复合材料制成，模具制作工艺为真空灌注成型，技术成熟、工艺简单。具体步骤包括：

1)按照产品尺寸或要求加工定位盘5和导向柱6，以上两种零件为金属材质。其中定位盘5表面加工定位凸台，导向柱6与其的配合面相应位置加工定位盲孔。二者的配合精度通过凸台和盲孔保证。

2)使用高分子“代木”材料制作毛坯，机械加工成原模。原模的型面尺寸与通过本文所述模具制作的产品型面一致。其中用于阴模成型的原模相应位置带有盲孔，用于定位盘5预埋过程的定位。用于阳模成型的原模带有与导向柱6外径一致的盲孔，用于成型与导向柱5的配合面。

3)阴模制作

在阴模成型的原模表面(除导向柱6与定位盘5接触的区域)贴附总厚度一半的玻纤毡，然后将定位盘5放置在上面，通过原模上的盲孔定位。再贴附总厚度一半的玻纤毡，同时玻纤毡将定位盘5完全覆盖。使用真空袋和密封胶条将玻纤毡完全覆盖，在模具底部预留注胶管，在原模成型法兰边的相应位置预留真空接口，抽真空使树脂填满玻纤毡的缝隙。复合材料成型的同时将定位盘5镶嵌固定在复合材料中。固化后拆卸真空接口，注胶管，真空袋，密封胶槽和原模。阴模2制作完成。

4)阳模制作

在阳模成型的原模所有表面贴附要求厚度的玻纤毡。使用真空袋和密封胶条将玻纤毡完全覆盖，在模具底部预留注胶管，在原模成型法兰边的相应位置预留真空接口，抽真空使树脂填满玻纤毡的缝隙。固化后拆卸真空接口，注胶管，真空袋，密封胶槽和原模。阳模7制作完成。

5)使用手电钻加工模具表面的φ2高压充气孔3。顶丝4的成型工艺采用现有金属模具顶丝成型相同的工艺。

经以上制造方法获得用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具，该模具为带有法兰的薄壁结构，能够在减轻重量的同时提高导热速度。模具设计和制造时直接完成阴模和阳模的导向柱用于阴阳模的定位。模具中带有金属材质的定位盘，用于绝热封头中预埋件的定位。模具使用顶丝和高压充气孔两种脱模方式进行脱模。

具体而言，本发明模具结构包括8个部分，法兰1，阴模2，高压充气孔3，顶丝4、定位盘5，导向柱6、阳模7、溢料储存室8。法兰结构的作用为模具的环向加强，与阴模2同时成型。定位盘的作用是用于绝热封头中预埋件的定位，如图1所示设置在阴模2底部。导向柱6设置在阴阳模之间用于保证阴阳模间的定位精度。此外，阴阳模上各均匀布置8个高压充气孔3用于脱模。顶丝4穿过阴模2底部。溢料储存室8位于阴模法兰1和阳模7相接触的位置处，用于溢料的存储同时形成一个加厚区，兼顾对产品薄壁区的保护。

图2为本发明的使用状态示意图。在阴模2中依据厚度铺放绝热材料，使用导向柱6定位将阳模7与阴模2合模，在模具外表面包裹透气毡9和真空袋11，连接真空管路10，将模具整体放入热压罐中加压加热成型底层；使用阳模上2的高压充气孔3充气将阳模7顶出，配合顶丝将产品脱模。脱开时溢料储存室8形成的加厚区保证产品边沿不会被撕扯变形。

上述是对本发明的具体说明，本发明并不限于此，例如本发明还可采用其它纤维增强树脂型复合材料制成。本发明的保护范围由其权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具的制作方法，其中模具包括法兰(1)，阴模(2)，脱模机构，定位盘(5)，导向柱(6)，阳模(7)，其特征在于，包括如下步骤：

1)按照封头产品尺寸或要求加工定位盘(5)和导向柱(6)，其中定位盘(5)表面加工定位凸台，导向柱(6)与定位盘(5)的配合面相应位置加工定位盲孔；

2)使用高分子材料加工成封头成型模具的原模，其中用于阴模成型的原模相应位置带有盲孔，用于定位盘预埋过程的定位，用于阳模成型的原模带有与导向柱外径一致的盲孔，用于成型与导向柱的配合面；

3)阴模制作

在阴模成型的原模表面避开导向柱(6)与定位盘(5)接触的区域铺放总厚度一半的增强材料，然后将定位盘(5)放置在上面，通过原模上的盲孔定位，然后再铺放总厚度一半的增强材料，将定位盘(5)完全覆盖，之后使用真空灌注的方式在增强材料的铺层内注入树脂，最后固化成型制作完成阴模(2)，其中法兰(1)与阴模(2)同时成型；

4)阳模制作

在阳模成型的原模表面铺放增强材料，使用真空灌注的方式在增强材料的铺层内注入树脂，最后固化成型制作完成阳模(7)。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具的制作方法，其特征在于，固化成型后在所述阴阳模上均匀钻出作为所述脱模机构的高压充气孔(3)。

3.根据权利要求2所述一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具的制作方法，其特征在于，所述脱模机构还包括穿过阴模(2)底部的顶丝(4)。

4.根据权利要求1所述一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具的制作方法，其特征在于，在制作原模时，在位于所述法兰(1)和阳模(7)相接触的位置处预留空隙作为所述模具的溢料存储室(8)。

5.根据权利要求1所述的一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具的制作方法，其特征在于，采用的所述增强材料为玻璃纤维或碳布。

6.一种根据权利要求1至5任一所述的制造方法制备的用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具结构。

7.一种大型压力容器橡胶内衬层封头成型方法，其特征在于，采用权利要求6所述的一种用于大型压力容器橡胶内衬层封头成型的模具，具体步骤如下：

在阴模(2)中依据厚度铺放绝热材料，使用导向柱(6)定位将阳模(7)与阴模(2)合模，在所述模具外表面包裹透气毡(9)和真空袋(11)，连接真空管路(10)，将所述模具整体放入热压罐中加压加热成型底层；使用阳模上(2)的高压充气孔(3)充气将阳模(7)顶出。

8.根据权利要求7所述的一种大型压力容器橡胶内衬层封头成型方法，其特征在于，配合顶丝(4)将大型压力容器橡胶内衬层封头脱模。

Images