CN103481592A

CN103481592A - 一种制备复合材料阳模的新工艺

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Publication number: CN103481592A
Application number: CN201310336105.XA
Authority: CN
Inventors: 李恒国; 陈吉科
Original assignee: Nanjing Yongbo CNC Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Yongbo CNC Technology Co Ltd
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-08-05
Also published as: CN103481592B

Abstract

本发明公开了一种制备复合材料阳模的新工艺，包括以下步骤：（1）模具结构设计：模具结构设计单边比原始模型小60-100mm，截面距离为600-1200mm；（2）钢结构施工：按照步骤（1）所述的模具结构设计要求制作钢结构，在钢结构焊接时公差为±20~±50mm；（3）木板蒙皮：在钢结构的外层包裹夹板，用自攻螺丝快速与钢结构构成的钢架连接；（4）粘贴PS泡沫：采用密度40kg/m3±5聚氨脂发泡剂将PS泡沫与夹板进行粘贴，所述PS泡沫的密度为40kg/m3±5；（5）PS泡沫加工、（6）PS泡沫表面加工、（7）涂覆代木、（8）代木层处理和（9）表面处理步骤。采用本发明技术方案的制备复合材料阳模的新工艺，其产生的有益效果是制备工艺周期短、劳动强度低、成本低，制备出来的阳模质量高。

Description

一种制备复合材料阳模的新工艺

技术领域

本发明涉及一种制备阳模的工艺，尤其是涉及一种船舶、船舶、飞机、风电叶片、汽车、卫浴等适合复合材料生产的阳模模具。

背景技术

目前，依据现有的材料和设备无法一步到位直接生产复合材料阴模，基于当前阴模生产的工艺，是通过阳模来制作阴模的，所以先制作阳模，因此，阳模也称之为胎模或过度模，阳模只是起到一个过度作用。阳模与最终的产品一致，但是阳模需加装法兰边，因此，也有人在产品加上法兰边翻制阴模。

阴模，通常称之为模具，是制作产品所用，它是通过阳模翻制而来的，它的形状与产品正好相反，如产品为凸阴模则为凹，如产品为凹阴模则为凸出，英文译为MOLD，所以产品的来历一般遵循以下规则：即阳模（PLUG）---- >模具（MOLD）---->产品（MOLDING）。

在中国专利文献CN102794838A中，公开了一种游艇壳体的复合阳模及其制作方法，其采用的技术方案是：该游艇壳体的复合阳模的制作方法是：

步骤一、用杉木板贴覆固定连接在基础钢架的上面，用数控加工中心将杉木板的外表面切削加工成倒扣的船体形状，由此在基础钢架上面获得船形的木板层；所述基础钢架(1)为由角钢焊接构成的上面呈船底形的析架；

步骤二、在木板层的外表面上用氯丁胶勃贴一层硬质聚氨酯泡沫塑料，用数控加工中心将硬质聚氨酯泡沫塑料的外表面切削加工成等厚的倒扣的船体形状层，由此在木板层的外表面获得一层等厚船形的泡沫层；

步骤三、在泡沫层的外表面上涂覆由环氧树脂加玻璃纤维帘布构成的环氧玻璃钢层，室温静置12小时固化，由此在泡沫层的外表面获得一层玻璃钢层；

步骤四、在玻璃钢层的外表面上涂覆厚度为8-15毫米的环氧树脂糊状泥层，室温静置24小时固化，之后，用数控加工中心将环氧树脂糊状泥固化层的外表面切削加工成厚度为5毫米的倒扣的船体形状层，由此在玻璃钢层(4)的外表面获得一层代木层；

步骤五、在代木层(5)的外表面上均匀喷涂厚度为0.5-1毫米的不饱和聚醋树脂层，室温静置24小时固化，由此在代木层的外表面获得一层胶衣层。

上述技术方案虽然提供了一种品质高、寿命长、成本低的游艇壳体的复合阳模制作方法，但是其在制作周期等其他方面上还是存在缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种周期短、劳动强度低、成本低的制备复合材料阳模的新工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该制备复合材料阳模的新工艺，包括以下步骤：

（1）模具结构设计：模具结构设计单边比原始模型小60-100mm，截面距离为600-1200mm；其产生的有益效果是，可节省工期6倍，结构所需要的材料可节省2倍以上；

这里原始模型指的是原始图纸设计的模型，截面距离为整个模具设计的横截面；而传统现有的工艺其制模是需单边缩小5-10mm，截面距离300-600mm，这就需要花费更多的工期和人力才能达到如此的要求，因此，该步骤相比传统工艺科节省工期大约是6倍，结构所需要的材料可节省2倍以上；

（2）钢结构施工：按照步骤（1）所述的模具结构设计要求制作钢结构，在钢结构焊接时公差为±20~±50mm；在步骤（1）的前提条件下，由于允许公差较大，其产生的有益效果是，使焊接降低难度较传统工艺施工时间可节省2倍以上；

（3）木板蒙皮：在钢结构的外层包裹夹板，用自攻螺丝快速与钢结构构成的钢架连接；

（4）粘贴PS泡沫：采用密度40kg/m3±5聚氨脂发泡剂将PS泡沫与夹板进行粘贴，所述PS泡沫的密度为40kg/m3±5；PS泡沫较PU泡沫不易吸潮，因此受环境温度和湿度的影响较小；

（5）PS泡沫加工：采用五轴CNC设备根据数模要求对PS泡沫进行切割，切割时的公差可控制在±2mm，且切割完的数模单边比原始模型小8~15mm；其产生的有益效果是，便于后续步骤的操作；

（6）PS泡沫表面处理：先使用环氧树脂对PS泡沫进行浸透，在第一层使用300g/m2玻璃纤维短切毡；然后，使用环氧树脂对玻璃纤维短切毡进行浸透，第二层使用300~600 g/m2多轴布，再采用环氧树脂对多轴布进行浸透；

浸透完成之后，覆盖一层脱模布；脱模布的作用在于更好的为了更好的将后续的代木层粘贴上去；

本步骤对PS泡沫表面处理，使得PS泡沫表面达到200兆帕抗拉强度，硬度达到邵80D以上；浸透的目的是为了对PS泡沫表面进行加强，使模具形成玻璃刚性特性；采用环氧树脂进行浸透，不会融化PS泡沫；

（7）涂覆代木：将可加工的糊状树脂泥中的阻剂和固化剂混和，混和好后，均匀厚度涂敷在加强完的PS泡沫表面，形成一个代木层；

（8）代木层处理：采用五轴CNC设备根据数模要求对所述步骤（7）中形成的代木层进行加工处理，表面公差为±0.05mm，截面公差为±0.1mm/m；人工制模工期比五轴CNC制模高出20倍，人工制模表面公差±3mm，截面公差±1mm/m，因此，采用五轴CNC设备进行加工处理效果非常好；

（9）表面处理：对经由步骤（8）加工出来的模具表面进行处理，先是将代木层表面的小孔进行修补，修补时采用与代木层同一材料；修补完小孔后，将代木层表面至少处理到120目；然后，喷0.8mm±0.2厚的易打磨底胶，待其完全固化后至少处理到240目；最后，喷0.5mm±0.1厚高光度胶衣，待其完全固化后至少处理到1500-2000目；

对模具表面进行抛光处理。

进一步改进在于，所述步骤（3）中，自攻螺丝与钢架连接部分涂抹有白胶水，螺丝距离控制在300~400mm。

进一步的改进在于，所述步骤（3）中夹板的厚度为8mm。

进一步的改进在于，所述步骤（7）中，可加工的糊状树脂泥的密度达500Kg/m3以上，硬度在邵50~70D之间。

采用本发明技术方案的制备复合材料阳模的新工艺，较传统工艺在整体材料使用上，能够节省约50%，人工节省70%以上，工期缩短约5倍以上。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制：

图1是现有的游艇壳体的复合阳模剖视图；

图2是图1中A部分的放大示意图；

图3是复合材料阳模结构示意图；

图4是图3在B方向上的横截面图；

图中：1-钢结构，2-夹板层，3-PS泡沫层，4-玻璃纤维短切毡，5-多轴布，6-代木层，7-阳模表面层。

具体实施方式

为了进一步了解本发明对现有技术做出的改进，先对现有技术进行如下说明：如图1、2所示，该现有的一种游艇壳体的复合阳模制作方法为：

步骤一、用杉木板贴覆固定连接在基础钢架101的上面，用数控加工中心将杉木板的外表面切削加工成倒扣的船体形状，由此在基础钢架101上面获得船形的木板层102；

步骤二、在木板层102的外表面上用氯丁胶勃贴一层硬质聚氨醋泡沫塑料，用数控加工中心将硬质聚氨醋泡沫塑料的外表面切削加工成等厚的倒扣的船体形状层，由此在木板层102的外表面获得一层等厚船形的泡沫层103；

步骤三、在泡沫层103的外表面上涂覆由环氧树脂加玻璃纤维帘布构成的环氧玻璃钢层，室温静置12小时固化，由此在泡沫层3的外表面获得一层玻璃钢层104；

步骤四、在玻璃钢层104的外表面上涂覆厚度为8-15毫米的环氧树脂糊状泥层，室温静置24小时固化，之后，用数控加工中心将环氧树脂糊状泥固化层的外表面切削加工成厚度为5毫米的倒扣的船体形状层，由此在玻璃钢层4的外表面获得一层代木层105；

步骤五、在代木层105的外表面上均匀喷涂厚度为0.5-1毫米的不饱和聚醋树脂层，室温静置24小时固化，由此在代木层5的外表面获得一层胶衣层106。

上述现有的制作方法，其缺陷在于，周期较长、劳动强度高、成本相对也较高。

为更方便的理解本实施新型的内容，以下所述涉及的左右，上下与附图中的方位是一致的。

实施例1：本发明的制备复合材料阳模的新工艺，包括以下步骤：

（1）模具结构设计：模具结构设计单边比原始模型小60mm，截面距离为600mm；

（2）钢结构施工：按照步骤（1）所述的模具结构设计要求制作钢结构1，在钢结构1焊接时公差为+30mm；

（3）木板蒙皮：在钢结构的外层包裹夹板，形成夹板层2，夹板的厚度为8mm，用自攻螺丝快速与钢结构构成的钢架连接，自攻螺丝与钢架连接部分涂抹有白胶水，螺丝距离控制在300mm；

（4）粘贴PS泡沫：采用密度40kg/m3聚氨脂发泡剂将PS泡沫与夹板进行粘贴，形成PS泡沫层3，所述PS泡沫的密度为40kg/m3；

（5）PS泡沫加工：采用五轴CNC设备根据数模要求对PS泡沫进行切割，切割时的公差可控制在+2mm，且切割完的数模单边比原始模型小8mm；

（6）PS泡沫表面处理：先使用环氧树脂对PS泡沫进行浸透，在第一层使用300g/m2玻璃纤维短切毡4；然后，使用环氧树脂对玻璃纤维短切毡4进行浸透，第二层使用300 g/m2多轴布5，再采用环氧树脂对多轴布进行浸透；

浸透完成之后，覆盖一层脱模布；

（7）涂覆代木：将可加工的糊状树脂泥中的阻剂和固化剂混和，混和好后均匀厚度涂敷在加强完的PS泡沫表面，密度达0.5 t/m3以上，硬度在邵50~70D之间，形成一个代木层6；

（8）代木层处理：采用五轴CNC设备根据数模要求对所述步骤（7）中形成的代木层进行加工处理，表面公差为+0.05mm，截面公差为+0.1mm/m；

（9）表面处理：对经由步骤（8）加工出来的模具表面（即模具表面层7）进行处理，先是将代木层6表面的小孔进行修补，修补时采用与代木层6同一材料；修补完小孔后，将代木层6表面至少处理到120目；然后，喷0.6mm厚的易打磨底胶，待其完全固化后至少处理到240目；最后，喷0.4mm厚高光度胶衣，待其完全固化后至少处理到1500目；

对模具表面进行抛光处理。

实施例2：本发明的制备复合材料阳模的新工艺，包括以下步骤：

（1）模具结构设计：模具结构设计单边比原始模型小100mm，截面距离为1200mm；

（2）钢结构施工：按照步骤（1）所述的模具结构设计要求制作钢结构，在钢结构焊接时公差为+50mm；

（3）木板蒙皮：在钢结构的外层包裹夹板，夹板的厚度为8mm，用自攻螺丝快速与钢结构构成的钢架连接，自攻螺丝与钢架连接部分涂抹有白胶水，螺丝距离控制在400mm；

（4）粘贴PS泡沫：采用密度40kg/m3聚氨脂发泡剂将PS泡沫与夹板进行粘贴，所述PS泡沫的密度为40kg/m3；

（5）PS泡沫加工：采用五轴CNC设备根据数模要求对PS泡沫进行切割，切割时的公差可控制在-2mm，且切割完的数模单边比原始模型小15mm；

（6）PS泡沫表面处理：先使用环氧树脂对PS泡沫进行浸透，在第一层使用300g/m2玻璃纤维短切毡；然后，使用环氧树脂对玻璃纤维短切毡进行浸透，第二层使用450g/m2多轴布，再采用环氧树脂对多轴布进行浸透；

浸透完成之后，覆盖一层脱模布；

（7）涂覆代木：将可加工的糊状树脂泥中的阻剂和固化剂混和，混和好后均匀厚度涂敷在加强完的PS泡沫表面，密度达500Kg/m3以上，硬度在邵50~70D之间，形成一个代木层；

（8）代木层处理：采用五轴CNC设备根据数模要求对所述步骤（7）中形成的代木层进行加工处理，表面公差为-0.05mm，截面公差为-0.1mm/m；

（9）表面处理：对经由步骤（8）加工出来的模具表面进行处理，先是将代木层表面的小孔进行修补，修补时采用与代木层同一材料；修补完小孔后，将代木层表面至少处理到120目；然后，喷0.8mm厚的易打磨底胶，待其完全固化后至少处理到240目；最后，喷0.5mm厚高光度胶衣，待其完全固化后至少处理到1800目；

对模具表面进行抛光处理。

实施例3：本发明的制备复合材料阳模的新工艺，包括以下步骤：

（1）模具结构设计：模具结构设计单边比原始模型小80mm，截面距离为1000mm；

（2）钢结构施工：按照步骤（1）所述的模具结构设计要求制作钢结构，在钢结构焊接时公差为+30mm；

（3）木板蒙皮：在钢结构的外层包裹夹板，夹板的厚度为8mm，用自攻螺丝快速与钢结构构成的钢架连接，自攻螺丝与钢架连接部分涂抹有白胶水，螺丝距离控制在350mm；

（5）PS泡沫加工：采用五轴CNC设备根据数模要求对PS泡沫进行切割，切割时的公差可控制在±2mm，且切割完的数模单边比原始模型小12mm；

（6）PS泡沫表面处理：先使用环氧树脂对PS泡沫进行浸透，在第一层使用300g/m2玻璃纤维短切毡；然后，使用环氧树脂对玻璃纤维短切毡进行浸透，第二层使用600 g/m2多轴布，再采用环氧树脂对多轴布进行浸透；

浸透完成之后，覆盖一层脱模布；

（8）代木层处理：采用五轴CNC设备根据数模要求对所述步骤（7）中形成的代木层进行加工处理，表面公差为+0.03mm，截面公差为+0.1mm/m；

（9）表面处理：对经由步骤（8）加工出来的模具表面进行处理，先是将代木层表面的小孔进行修补，修补时采用与代木层同一材料；修补完小孔后，将代木层表面至少处理到120目；然后，喷1mm厚的易打磨底胶，待其完全固化后至少处理到240目；最后，喷0.6mm厚高光度胶衣，待其完全固化后至少处理到2000目；

对模具表面进行抛光处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种制备复合材料阳模的新工艺，包括以下步骤：

（1）模具结构设计：模具结构设计单边比原始模型小60-100mm，截面距离为600-1200mm；

（2）钢结构施工：按照步骤（1）所述的模具结构设计要求制作钢结构，在钢结构焊接时公差为±20~±50mm；

（4）粘贴PS泡沫：采用密度40kg/m3±5聚氨脂发泡剂将PS泡沫与夹板进行粘贴，所述PS泡沫的密度为40kg/m3±5；

（5）PS泡沫加工：采用五轴CNC设备根据数模要求对PS泡沫进行切割，切割时的公差可控制在±2mm，且切割完的数模单边比原始模型小8~15mm；

浸透完成之后，覆盖一层脱模布；

（7）涂覆代木：将可加工的糊状树脂泥中的阻剂和固化剂混和，混和好后均匀厚度涂敷在加强完的PS泡沫表面，形成一个代木层；

（8）代木层处理：采用五轴CNC设备根据数模要求对所述步骤（7）中形成的代木层进行加工处理，表面公差为±0.05mm，截面公差为±0.1mm/m；

（9）表面处理：对经由步骤（8）加工出来的模具表面进行处理，先是将代木层表面的小孔进行修补，修补时采用与代木层同一材料；修补完小孔后，将代木层表面至少处理到120目；然后，喷易打磨底胶，待其完全固化后至少处理到240目；最后，喷高光度胶衣，待其完全固化后至少处理到1500-2000目；

对模具表面进行抛光处理。

2.根据权利要求1所述的制备复合材料阳模的新工艺，其特征在于，所述步骤（3）中，自攻螺丝与钢架连接部分涂抹有白胶水，螺丝距离控制在300~400mm。

3.根据权利要求1或2所述的制备复合材料阳模的新工艺，其特征在于，所述步骤（3）中夹板的厚度为8mm。

4.根据权利要求1所述的制备复合材料阳模的新工艺，其特征在于，所述步骤（7）中，可加工的糊状树脂泥的密度达500Kg/m3以上，硬度在邵50~70D之间。

5.根据权利要求1所述的制备复合材料阳模的新工艺，其特征在于，所述步骤（9）中，易打磨底胶的厚度为0.8mm±0.2；高光度胶衣厚度为0.5mm±0.1。