CN103507185A - 一种用于成型碳纤维汽车轮圈的模具及用该模具制作产品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构及用该模具制作产品的方法，采用此模具及方法制作的碳纤维汽车轮圈，其产品的强度及整体性好，且由于采用全碳纤维汽车轮毂，提升产品品质层次。全碳纤维汽车轮毂与铝轮毂相比重量可减轻60％-80％，节能降耗，降低驾车成本。全碳纤维汽车轮毂的不需要进行产品加工，一体成型，减化生产过程及提高产品强度。
Description
所属技术领域
本发明涉及到一种完全用碳纤维成型的汽车轮毂的模具结构及用该模具制作产品的方法。
背景技术
已有的汽车轮轮毂是采用铝合金浇铸模成型坯品，然后再进行机械加工，由于汽车轮轮毂产品尺寸较大、壁厚不均匀，浇铸出来的坯品经加工后常发现气孔，密度疏松，达不到产品的使用强度及密封效果，轻的经补救后可以使用，严重的只能作废料重新回炉，这样增加了产品的成本及降低了生产效率。而且由于众多凹槽、安装孔也需要后续加工，增加了轮圈生产工序及生产时间。
众所周知，碳纤维是一种重量为钢材的1/4，但强度比钢大、而密度又比铝少、比不锈钢更加耐腐蚀和耐高温、抗拉能力也经钢强的一种适合在多个领域使用的新型材料。其应用在体育方面大约占了30％。而最令大家熟悉的应该是应用在各种赛车的各式各样的碳纤维部件了。因此怎样将碳纤维成型汽车轮圈则是业界所研发的项目，也是本申请人所研发的课题。
发明内容
本发明的创作目的是提供一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，主要是可以增加汽车轮圈强度、提升产品品质层次，节能降耗，成型结构简单，减少制作过程所需的步骤与时间的损耗等优点及功效，并且可增加模具配件的使用寿命，易耗配件容易更换。
为达致上述目的，本申请人特别设计一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，包括固化成型碳纤维汽车轮毂坯品底部形状的下芯模、至少两片固化成型碳纤维汽车轮毂坯品外圈形状的侧模及设有内气袋的上芯模，内气袋与上芯模固定连接，其形状与汽车轮毂坯品内腔形状一致，尺寸略小于汽车轮毂坯品内腔；上芯模与两侧模及下芯模合模，其上芯模的内气袋与两侧模及下芯模形成容纳汽车轮毂坯品的腔体；所述的上芯模还设有可将内气袋加热、充胀的热源及气体通道。
其优选方案为：在坯品与上芯模的内气袋之间还夹设有外气袋；外气袋的形状与汽车轮毂坯品内腔形状相一致，且内气袋尺寸略小于外气袋尺寸。
其优选方案为：所述的内气袋采用硅胶制成，它与上芯模配合面设有凸缘，内气袋的凸缘通过压板锁固在上芯模。
其优选方案为：所述的外气袋采用硅胶制成，它与压板的配合面设有凸缘，外气袋通过凸缘夹设在压板与轮毂坯品之间，且将压板、内气袋与汽车轮毂坯品分隔。
其优选方案为：所述的热源为加热器，加热器固定在上芯模上，其加热部分悬设在内气袋中。
其优选方案为：所述的热源为蒸气，并通过气体通道输入内气袋。
本申请人特别设计还提供有采用上述模具结构制作碳纤维汽车轮毂产品的方法：
步骤一、将碳纤维层排叠成汽车轮毂的预型产品，并对形成预型产品的碳纤维层进行理顺及补强；
步骤二、将预型产品放置在权利要求1的模具中的下芯模，并按预型产品的花鼓结构与下芯模的相应结构进行对接定位，使预型产品贴合下芯模；
步骤三、将模具中的两侧模从侧面推入合模，使预型产品的外圈与侧模腔体贴合到位；
步骤四、将已经装配好的上芯模与下芯模及侧模合模到位无大缝隙；所述上芯模设有内气袋，内气袋与上芯模固定连接，其形状与汽车轮毂坯品内腔形状一致，且尺寸略小于汽车轮毂内腔；所述的上芯模还设有可将内气袋加热、充胀的热源及气体通道；
步骤五、按预设值对内气袋进行加热、加压使汽车轮毂的预型产品在模具中固化成型，冷却后打开模具即可得到汽车轮毂产品。
其优选方案为：在步骤三和步骤四之间还包括将已制作好的、且与轮毂产品形状一致的外气袋放入轮毂的预型产品内腔，外气袋与轮毂的预型产品内腔贴合到位，且外气袋将压板、内气袋与汽车轮毂坯品分隔。
其优选方案为：对内气袋进行加热的温度为120-150度，气压为6-12KG。
本发明的有益效果是：
一、由于可对内气袋进行加热、加压，轮毂坯品不但可通过模具外部进行加热达到固化温度，同时还由内气袋温度加热，这样不但节省了轮毂坯品固化时间，同时也迅速达到固化温度，节省了加热时间，提高了效率，降低成本。
二、由于本发明采用了双层成型气袋，固定在上芯模的内气袋不便于更换，它通过外气袋间接的对轮毂坯品进行加热、加压，使之固化成型；这样内气袋因有外气袋的保护，不与坯品直接接触，没有受到坯品中化学物的侵蚀和污染，可以提升10倍以上的使用寿命，而外气袋因不考虑其密封性能，其使用命也大有提高；另外虽然外气袋会与轮毂坯品接触受到污染，但它夹设在轮毂坯品与上芯模内气袋之间，没有固定连接便于更换。
三、采用上述模具结构生产的全碳纤维汽车轮毂，相比普通的铝合金轮毂强度高，提升产品品质层次。
四、全碳纤维汽车轮毂重量轻，与铝轮毂相比重量可减轻60％-80％，在提倡环保和油价标升的生活，更加节能降耗，降低驾车成本。
五、全碳纤维汽车轮毂的不需要进行产品加工，一体成型，减化生产过程及提高产品强度。
六、由于在碳纤维产品外表面可以贴覆各种水标图案，让轮毂的色彩及图案更加丰富多彩，让富有个性的轮毂在道路上生动的转起来，增加营销亮点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是碳纤维汽车轮毂坯品剖面图。
图2是本发明实施例一模具结构剖示分解图。
图3是本发明实施例一中步骤一的汽车轮毂的预型产品示意图。
图4是本发明实施例一中步骤二的模具结构示意图。
图5是本发明实施例一中步骤三的模具结构示意图。
图6是本发明实施例二模具侧模与下芯模合模剖示结构示意图。
图7是发明实施例二模具结构剖示分解图。
具体实施方式
实施例一：
本发明一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，它包括上芯模1、下芯模2和两片固化成型碳纤维汽车轮毂坯品外圈81形状的侧模3，如图2所示；
所述的上芯模1固定设有固化成型轮毂内腔82形状的内气袋4，内气袋4采用硅胶制成，其形状与汽车轮毂坯品内腔82形状一致，尺寸略小于汽车轮毂坯品内腔82，内气袋4与上芯模1配合面设有凸缘404，内气袋4通过压板6将凸缘404锁固在上芯模1上，在开模、合模时内气袋4可随上芯模1一起运动；上芯模1还设有两个蒸气通道，一个是用于给内气袋4加热、加压的蒸气通道101，一个是用于将内气袋4蒸气排出的蒸气通道102，
如图1、图3所示，所述的下芯模2是主要用于固化成型碳纤维汽车轮毂坯品底部83形状，包括锁固孔84；
所述的两侧模3采用液压锁模；
由于可对内气袋4进行加热、加压，轮毂坯品8不但可通过模具外部对轮毂坯品8进行加热达到固化温度，同时还由内气袋4蒸气加热，这样不但节省了轮毂坯品8固化时间，同时也迅速达到固化温度，节省了加热时间，提高了效率，降低成本。所述的下芯模2和侧模3均设有给模具加热的管道，管道内装设有电加热管7；采用电加热管7加热，缩短了产品的成型时间，降低了加热模具所消耗的能量。
采用上述模具结构制作碳纤维汽车轮毂产品的方法：
步骤一、根据产品尺寸将碳纤维层排叠成汽车轮毂的预型产品8，并对预型产品的碳纤维层进行理顺及补强；如图3所示；
步骤二、将预型产品放置在模具中的下芯模2，并按预型产品的花鼓结构与下芯模2的相应结构进行对接定位，使预型产品8贴合下芯模2；如图4所示；
步骤三、将模具中的两侧模3从侧面合模到位，使预型产品8外圈与侧模3内腔贴合到位；如图5所示；
步骤四、将已经装配好的上芯模1与下芯模2及侧模3合模到位无大缝隙；所述上芯模1的内气袋与两侧模及下芯模形成容纳汽车轮毂坯品的腔体；
步骤五、对内气袋进行加热到150度温度、加压到气压为10KG，并保持时间为45分钟，使汽车轮毂的预型产品在模具中固化成型，冷却打开模具即可得到汽车轮毂产品。
由于碳纤维材料成本较高，制作碳纤维汽车轮毂时需将多层碳纤维布按产品设计的排列结构进行铺叠、预行及补强作成坯品8，如图1、图2所示，再将坯品8放到模具让碳纤维坯品8受压、加热固化，再将坯体取出后得到碳纤维产品；由于内气袋4锁固在上芯模1上，可随上芯模1移动，内气袋4外部形状与轮毂内腔形状相似，当碳纤维轮毂坯品8放入模具且合模后，通过给蒸气管道输入蒸气，将内气袋4加压、加热膨胀，内气袋4将热量与压力与下芯模2互配将碳纤维汽车轮毂坯品8抵压固化、成型；以增加产品的强度及整体性。
实施例二：如图6、图7所示，与实施例一模具结构不同之处在于：
在轮毂坯品8与上芯模压板6、内气袋4之间还夹设有外气袋5；外气袋5采用硅胶制成，它与压板6的配合面设有凸缘501，同时夹板6在相应位置设有与凸缘501形状相匹配、且可容纳凸缘501的凹环面601，合模时外气袋5通过凸缘501夹设在内气袋4、压板6与轮毂坯品8之间，；内4、外5气袋的形状与轮毂内腔形状相一致，内气袋4尺寸略小于外气袋5尺寸，这样在合模时，内气袋4不会在运动过程中对外气袋5和坯品8进行损坏或折皱；所述的上芯模1还设有一个气体通道101，用于给内气袋充气，在上芯模上还固定设有加热器9，其加热部分91悬挂在内气袋中；
由于可对内气袋4进行加热、加压，轮毂坯品8不但可通过模具外部进行加热达到固化温度，同时还由内气袋4温度加热，这样不但节省了轮毂坯品8固化时间，同时也迅速达到固化温度，节省了加热时间，提高了效率，降低成本。
采用上述模具结构制作碳纤维汽车轮毂产品的方法，与实施例一的方法不同之处在于：在步骤三和步骤四之间还设有将已制作好的、且与轮毂坯品8形状一致的外气袋5放入轮毂坯品8内腔，并与轮毂坯品8内腔贴合到位步骤。
由于本发明采用了双层成型气袋，固定在上芯模1的内气袋4不便于更换，它通过外气袋5间接的对轮毂坯品8进行加热、加压，使之固化成型；这样内气袋4因有外气袋5的保护，不与坯品直接接触，没有受到坯品中化学物的侵蚀和污染，可以提高10倍以上的使用寿命，而外气袋5因不考虑其密封性能，其使用命也大有提高，虽然外气袋5会与轮毂坯品8接触受到污染，但它夹设在轮毂坯品8与上芯模1内气袋4之间，便于更换。
由于采用全碳纤维汽车轮毂，提升产品品质层次。全碳纤维汽车轮毂与铝轮毂相比重量可减轻60％-80％，节能降耗，降低驾车成本。全碳纤维汽车轮毂的不需要进行产品加工，一体成型，减化生产过程及提高产品强度。由于在碳纤维产品外表面可以贴覆各种水标图案，让轮毂的色彩及图案更加丰富多彩，让富有个性的轮毂在道路上生动的转起来，增加营销亮点。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，并非以此限制本发明实施的范围，凡熟悉此项技术的人士，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，其特征在于：包括固化成型碳纤维汽车轮毂坯品底部形状的下芯模、至少两片固化成型碳纤维汽车轮毂坯品外圈形状的侧模及设有内气袋的上芯模，内气袋与上芯模固定连接，其形状与汽车轮毂坯品内腔形状一致，尺寸略小于汽车轮毂坯品内腔尺寸；上芯模与两侧模及下芯模合模，其上芯模的内气袋与两侧模及下芯模形成容纳汽车轮毂坯品的腔体；所述的上芯模还设有可将内气袋加热、充胀的热源及气体通道。
2.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，其特征在于：在坯品与上芯模的内气袋之间还夹设有外气袋；外气袋的形状与汽车轮毂坯品内腔形状相一致，且内气袋尺寸略小于外气袋尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，其特征在于：所述的内气袋采用硅胶制成，它与上芯模配合面设有凸缘，内气袋的凸缘通过压板锁固在上芯模。
4.根据权利要求2所述的一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，其特征在于：所述的外气袋采用硅胶制成，它与压板的配合面设有凸缘，外气袋通过凸缘夹设在压板与轮毂坯品之间，且将压板、内气袋与汽车轮毂坯品分隔。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，其特征在于：所述的热源为加热器，加热器固定在上芯模上，其加热部分悬设在内气袋中。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于碳纤维汽车轮毂坯品固化成型的模具结构，其特征在于：所述的热源为蒸气，并通过气体通道输入内气袋。
7.一种采用权利要求1的模具结构制作碳纤维汽车轮毂产品的方法：其特征在于：
步骤一、将碳纤维层排叠成汽车轮毂的预型产品，并对形成预型产品的碳纤维层进行理顺及补强；
步骤二、将预型产品放置在权利要求1的模具中的下芯模，并按预型产品的花鼓结构与下芯模的相应结构进行对接定位，使预型产品贴合下芯模；
步骤三、将模具中的两侧模从侧面推入合模，使预型产品的外圈与侧模腔体贴合到位；
步骤四、将已经装配好的上芯模与下芯模及侧模合模到位无大缝隙；所述上芯模设有内气袋，内气袋与上芯模固定连接，其形状与汽车轮毂坯品内腔形状一致，且尺寸略小于汽车轮毂内腔；所述的上芯模还设有可将内气袋加热、充胀的热源及气体通道；
步骤五、按预设值对内气袋进行加热、加压使汽车轮毂的预型产品在模具中固化成型，冷却后打开模具即可得到汽车轮毂产品。
8.根据权利要求7所述的一种采用权利要求1的模具结构制作碳纤维汽车轮毂产品的方法：其特征在于：在步骤三和步骤四之间还包括将已制作好的、且与轮毂产品形状一致的外气袋放入轮毂的预型产品内腔，外气袋与轮毂的预型产品内腔贴合到位，且外气袋将压板、内气袋与汽车轮毂坯品分隔。
9.根据权利要求7所述的一种采用权利要求1的模具结构制作碳纤维汽车轮毂产品的方法：其特征在于：对内气袋进行加热的温度为120-150度，气压为6-12KG。
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