CN103963194A - 一种碳纤维轮辋的成型模具及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碳纤维轮辋的成型模具，该碳纤维轮辋由轮辋本体、第一轮缘、第二轮缘、轮辐和车轮安装盘一体成型，该成型模具包括内模仁、下模、上模、内仁及至少两侧模；内模仁与下模锁固在一起，形成第二轮缘、轮辐和车轮安装盘的空腔；至少两侧模围成用于成型轮辋本体外表面的圆筒，所述侧模下部安装在下模上；用于成型轮辋本体内表面的内仁安装在圆筒内，而用于成型第一轮缘的上模安装在侧模上部。本发明还公开一种碳纤维轮辋的成型方法。由本发明成型的碳纤维轮辋组织结构坚实，整体强度更高，且装配尺寸精度较高，轮辋本体真圆度和车轮安装盘平面度较高。

Description

一种碳纤维轮辋的成型模具及成型方法

技术领域

本发明涉及碳纤维轮辋成型技术领域，尤其是指一种碳纤维轮辋的成型模具及成型方法。

背景技术

现有技术中，轮辋一般是铝合金一体浇注或压铸成型，其使用的模具由不少于2个的侧模块和上、下模组合而成。上模设置浇注口或压铸口，将熔融状态的铝合金液浇注或压铸入模具内。冷却后脱模，然后经过修整而成。铝合金轮辋具有散热好、重量轻、精度高等特点。

然而，铝合金轮辋重量依然较大，强度和刚性都不足。而碳纤维复合材料轮辋具有更高的强度而安全性更高、更高的刚性而操控性更好、更低的热膨胀系数、重量更轻而节省动力、更小的转动惯量而加速性更好、抗冲击性好、热容量小及抗腐蚀强等优点。

然而，成型碳纤维复合材料轮辋的工艺方法和成型铝合金轮辋的工艺方法是截然不同的。行业内制作碳纤维空腔状或筒状产品时一般都会采用发泡材料或充气气袋在制品内侧提供压力将制品压实在模具内面上，然后加热固化成型。

对于碳纤维轮辋，轮辐和车轮安装盘部位受力情况较为复杂，同时受到拉应力、压应力、扭力、剪切力的循环作用，而这些部位组织结构必须坚实可靠。所以成型轮辐和安装盘部位时仅仅简单的使用气袋成型是不可行的。一者，气袋材质太软，无法精密成型出有装配尺寸精度要求和平面度要求的安装盘内表面，无法达到车轮的装配要求。二者，气袋材质太软，无法将轮辐与轮辋本体连接处、轮辐本身、轮辐与安装盘连接处、安装盘本身这些受力情况复杂、形状复杂的部位压实，内部组织无法坚实均匀、形状无法完全对称、统一，使得内部碳纤维和树脂的组织结构出现疏松、气孔、积胶、缺胶等状况，达不到强度要求；而且重量在这些部位分布不均匀，影响轮辋的动平衡，影响车辆平稳性、操控性、使轮胎磨损不均匀，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维轮辋的成型模具及成型方法，由该模具及方法成型的碳纤维轮辋组织结构坚实，整体强度更高，且装配尺寸精度较高，轮辋本体真圆度和车轮安装盘平面度较高。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种碳纤维轮辋的成型模具，该碳纤维轮辋由轮辋本体、第一轮缘、第二轮缘、轮辐和车轮安装盘一体成型，该成型模具包括内模仁、下模、上模、内仁及至少两侧模；内模仁与下模锁固在一起，形成第二轮缘、轮辐和车轮安装盘的空腔；至少两侧模围成用于成型轮辋本体外表面的圆筒，所述侧模下部安装在下模上；用于成型轮辋本体内表面的内仁安装在圆筒内，而用于成型第一轮缘的上模安装在侧模上部。

进一步，所述内模仁与下模相互楔形定位，并通过螺栓锁固。

进一步，所述内仁为发泡材料内仁，由发泡材料一体成型。

进一步，所述内仁由带孔发泡内仁及支撑柱组成，支撑柱安装于该孔中，带孔发泡内仁由发泡材料成型。

进一步，所述内仁为充气气袋。

进一步，在上模开通孔，气袋的充气管置于该通孔中。

一种碳纤维轮辋的成型方法，包括以下步骤：

一，将轮辋本体、第一轮缘、第二轮缘、轮辐和车轮安装盘一体成型的碳纤维轮辋毛坯，置于下模上，毛坯的轮辐对准下模上的轮辐空腔；

二，将内模仁由上向下压住碳纤维轮辋毛坯的轮辐和车轮安装盘，对准下模，并与下模楔形配合定位，用螺栓锁固；

三，将至少两片的侧模依次合拢，包围碳纤维轮辋毛坯外侧面；

四，将内仁放入碳纤维轮辋毛坯本体内，上模安装在侧模上部；

五，将整个模具放入成型机台，压紧上模、下模和侧模，加热固化成型。

进一步，所述碳纤维轮辋毛坯由以下步骤形成：

一，将碳纤维复合材料按不同的纤维方向逐层绕成圆筒状，形成轮辋本体毛坯；

二，将碳纤维复合材料按不同纤维方向铺叠成第二轮缘的环状，形成轮辋第二轮缘毛坯；

三，将碳纤维复合材料按不同的纤维方向铺叠成轮辐和车轮安装盘的毛坯；

四，将轮辋本体毛坯，第二轮缘毛坯，轮辐和车轮安装盘毛坯组配，在毛坯和毛坯结合处的内侧和外侧分别再用碳纤维复合材料进行铺层补强，缠绕补强，最后用大片的碳纤维复合材料布在整体毛坯的内面和外面进行包覆，形成包括轮辋本体、第一轮缘、第二轮缘、轮辐和车轮安装盘的一体成型毛坯。

采用上述方案后，使用本发明成型模具及成型方法制造的一体成型碳纤维轮辋，具有以下优点：

一，成型车轮安装盘装配面平面度较好，装配尺寸精度较高，同时，产品整体安装精度较高。

二，使得轮辐与轮辋本体连接处、轮辐本身、轮辐与车轮安装盘连接处、车轮安装盘本身所述部位压实，内部组织坚实均匀、形状对称。

三，使得轮辐与轮辋本体连接处、轮辐本身、轮辐与车轮安装盘连接处、车轮安装盘本身等部位不再出现组织结构疏松、气孔、积胶、缺胶等状况。

四，使得重量在轮辐与轮辋本体连接处、轮辐本身、轮辐与车轮安装盘连接处、车轮安装盘本身分布较为均匀。

五，模具本身不附加加热装置，在放入毛坯、开模、合模时无需拉扯电源线或热源管路，方便工人操作，规避工人误操作而被电击或被烫伤的隐患，提高操作安全性。

六，模具本身不附加加热管路和加热装置，节约制造成本，缩小模具体积，减少整个模具的热容量，在每一次的加热冷却循环时，降低能耗，节约成本。

七，在同一台热固化成型机台上可以依次循环加热两套或两套以上模具，机台可以一直处于加热状态，不必等待模具冷却的时间，提高机台利用率，提高生产效率，节约时间，节约成本。

附图说明

图1是本发明碳纤维轮辋的立体结构示意图；

图2是本发明碳纤维轮辋的另一角度立体结构示意图；

图3是本发明碳纤维轮辋的剖视图；

图4是本发明模具第一实施例的分解图；

图5是本发明模具第一实施例的剖面图；

图6是本发明模具第二实施例的分解图；

图7是本发明模具第二实施例的剖面图；

图8是本发明模具第三实施例的分解图；

图9是本发明模具第三实施例的剖面图。

标号说明

轮辋本体10 第一轮缘20

第二轮缘30 轮辐40

车轮安装盘50 碳纤维轮辋毛坯60

内模仁1 下模2

上模3 通孔31

内仁4 发泡材料内仁41

带孔发泡内仁42 支撑柱43

气袋44 侧模5 。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

参阅图1至图9所示，本发明揭示的一种碳纤维轮辋的成型模具，该碳纤维轮辋由轮辋本体10、第一轮缘20、第二轮缘30、轮辐40和车轮安装盘50一体成型，第一轮缘20与第二轮缘30分别一体成型于轮辋本体10两端，而在第二轮缘30上一体成型轮辐40，在轮辐40上一体成型车轮安装盘50。

该成型模具包括内模仁1、下模2、上模3、内仁4及至少两侧模5。内模仁1与下模2锁固在一起，所述内模仁1与下模2相互楔形定位，并通过螺栓锁固。内模仁1与下模2通过轮辐间的空档位置及轮轴孔位置相互楔形定位。形成第二轮缘30、轮辐40和车轮安装盘50的空腔。

至少两侧模5围成圆筒，用于成型轮辋本体10外表面，所述侧模5下部安装在下模2上；内仁4安装在圆筒内，用于成型轮辋本体1内表面，而上模3安装在侧模5上部，用于成型第一轮缘20。

如图4及图5所示，本发明揭示的一种碳纤维轮辋的成型模具第一实施例，所述内仁4为发泡材料内仁41，由发泡材料一体成型。

如图6及图7所示，本发明揭示的一种碳纤维轮辋的成型模具第二实施例，与第一实施例不同在于：所述内仁4由带孔发泡内仁42及支撑柱43组成，支撑柱43安装于该孔中，带孔发泡内仁42由发泡材料成型。

如图8及图9所示，本发明揭示的一种碳纤维轮辋的成型模具第三实施例，与第一实施例不同在于：所述内仁4为充气气袋44。 在上模3开通孔31，气袋44的充气管置于该通孔31中。

本发明还揭示一种碳纤维轮辋的成型方法，包括以下步骤：

一，将轮辋本体10、第一轮缘20、第二轮缘30、轮辐40和车轮安装盘50一体成型的碳纤维轮辋毛坯60，置于下模2上，碳纤维轮辋毛坯60的轮辐40对准下模2上的轮辐40空腔。

二，将内模仁1由上向下压住碳纤维轮辋毛坯60的轮辐40和车轮安装盘50，对准下模2，并与下模2楔形配合定位，用螺栓锁固。

三，将至少两片的侧模5依次合拢，包围碳纤维轮辋毛坯60外侧面。

四，将内仁4放入碳纤维轮辋毛坯60本体内，上模3安装在侧模5上部。

五，将整个模具放入成型机台，压紧上模3、下模2和侧模5，加热固化成型。

六， 取出模具，冷却，打开模具取出产品。

其中，所述碳纤维轮辋毛坯60由以下步骤形成：

一，将碳纤维复合材料按不同的纤维方向逐层绕成圆筒状，形成轮辋本体10毛坯；

二，将碳纤维复合材料按不同纤维方向铺叠成第二轮缘的环状，形成轮辋第二轮缘30毛坯；

三，将碳纤维复合材料按不同的纤维方向铺叠成轮辐40和车轮安装盘50的毛坯；

四，将轮辋本体10毛坯，第二轮缘30毛坯，轮辐40和车轮安装盘50毛坯组配，在毛坯和毛坯结合处的内侧和外侧分别再用碳纤维复合材料进行铺层补强，缠绕补强，最后用大片的碳纤维复合材料布在整体毛坯的内面和外面进行包覆，形成包括轮辋本体10、第一轮缘20、第二轮缘30、轮辐40和车轮安装盘50的一体成型碳纤维轮辋毛坯60。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (8)

1.一种碳纤维轮辋的成型模具，其特征在于：该碳纤维轮辋由轮辋本体、第一轮缘、第二轮缘、轮辐和车轮安装盘一体成型，该成型模具包括内模仁、下模、上模、内仁及至少两侧模；内模仁与下模锁固在一起，形成第二轮缘、轮辐和车轮安装盘的空腔；至少两侧模围成用于成型轮辋本体外表面的圆筒，所述侧模下部安装在下模上；用于成型轮辋本体内表面的内仁安装在圆筒内，而用于成型第一轮缘的上模安装在侧模上部。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维轮辋的成型模具，其特征在于：所述内模仁与下模相互楔形定位，并通过螺栓锁固。

3.如权利要求1所述的一种碳纤维轮辋的成型模具，其特征在于：所述内仁为发泡材料内仁，由发泡材料一体成型。

4.如权利要求1所述的一种碳纤维轮辋的成型模具，其特征在于：所述内仁由带孔发泡内仁及支撑柱组成，支撑柱安装于该孔中，带孔发泡内仁由发泡材料成型。

5.如权利要求1所述的一种碳纤维轮辋的成型模具，其特征在于：所述内仁为充气气袋。

6.如权利要求5所述的一种碳纤维轮辋的成型模具，其特征在于：在上模开通孔，气袋的充气管置于该通孔中。

7.如权利要求1至6任一项所述的一种碳纤维轮辋的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

一，将轮辋本体、第一轮缘、第二轮缘、轮辐和车轮安装盘一体成型的碳纤维轮辋毛坯，置于下模上，毛坯的轮辐对准下模上的轮辐空腔；

二，将内模仁由上向下压住碳纤维轮辋毛坯的轮辐和车轮安装盘，对准下模，并与下模楔形配合定位，用螺栓锁固；

三，将至少两片的侧模依次合拢，包围碳纤维轮辋毛坯外侧面；

四，将内仁放入碳纤维轮辋毛坯本体内，上模安装在侧模上部；

五，将整个模具放入成型机台，压紧上模、下模和侧模，加热固化成型。

8.如权利要求7所述的一种碳纤维轮辋的成型模具，其特征在于：所述碳纤维轮辋毛坯由以下步骤形成：

一，将碳纤维复合材料按不同的纤维方向逐层绕成圆筒状，形成轮辋本体毛坯；

二，将碳纤维复合材料按不同纤维方向铺叠成第二轮缘的环状，形成轮辋第二轮缘毛坯；

三，将碳纤维复合材料按不同的纤维方向铺叠成轮辐和车轮安装盘的毛坯；

四，将轮辋本体毛坯，第二轮缘毛坯，轮辐和车轮安装盘毛坯组配，在毛坯和毛坯结合处的内侧和外侧分别再用碳纤维复合材料进行铺层补强，缠绕补强，最后用大片的碳纤维复合材料布在整体毛坯的内面和外面进行包覆，形成包括轮辋本体、第一轮缘、第二轮缘、轮辐和车轮安装盘的一体成型毛坯。