CN105235238A - 一种制造大尺寸u形件的装置 - Google Patents

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宋欢
马鹏
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Abstract

本发明公开了一种制造大尺寸U形件的装置，由于采用了热压成型的工艺，避免了传统拉挤成型工艺对大尺寸U形件拉伸，使得大尺寸U形件的平行层向剪切强度达到要求。由于本模具采用了滑块拼接的结构，在模压成型过程中，使大尺寸U形件顶部和左右两侧同时受力，且各面受力呈逐步递增方式，满足了热固性复合材料的成型工艺要求。同时实现了产品的自动脱模，使制得的产品尺寸稳定均一，外观颜色一致。

Description

一种制造大尺寸U形件的装置
技术领域
本发明涉及非平面热固性复合材料成型技术领域，特别是指一种制造大尺寸U形件的装置。
背景技术
在特高压输变电工程、电气工程、建筑、等领域中，热固性复合材料结构件应用得越来越广泛，它主要起着支撑、承受载荷的作用。由于应用环境的苛刻，对其产品的机械性能提出了更高的要求。
传统成型大尺寸U形结构件的方式为拉挤成型，拉挤成型方法的优点在于可连续化生产，但存在其它问题:由于拉挤成型采用的是玻璃纤维丝浸渍树脂胶，再经固化成型，由于，其横向粘接力主要由树脂胶粘剂提供，拉挤成型导致结构件平行层向剪切强度不够理想。
如采用模压方法成型U形件，则可解决由于拉挤成型所存在的平行层向剪切强度不够理想的问题，通常的制备方法为：将纤维增强材料(如：玻璃纤维布、芳纶纤维布等)浸渍树脂胶，(如：环氧树脂、酚醛树脂、环氧酚醛树脂等)，制备成上胶坯布，再通过模压成型方式进行固化成型。但压制过程中需保证成型件的各面受力均匀，且各面受力需呈逐步递增方式，以满足热固性复合材料的成型工艺要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可满足热固性复合材料成型工艺要求的，采用模压方法制备U形结构件的生产模具。
基于上述目的发明提供的一种制造大尺寸U形结构件的装置，一种制造大尺寸U形件的装置，包括上模和下模。所述上模为横截面为U形的槽状结构，所述下模包括两个横截面为L形的滑动式模块、固定式模块和底座。所述固定式模块固定在所述底座上，所述滑动式模块分别位于所述固定式模块的两侧，所述上模倒扣在所述滑动式模块的顶端。所述底座和所述滑动式模块间有弹性装置，所述弹性装置的一端与所述底座的上表面固定连接，所述弹性装置的另一端与所述滑动式模块的底面固定连接。所述固定式模块的横截面为上窄下宽的等腰梯形。
可选的，所述上模内有沿长度方向分布的导热油通道，所述底座内有沿长度方向分布的导热油通道，所述固定式模块内有沿长度方向分布的导热油通道。
可选的，所述弹性装置为高强度弹簧。
可选的，所述滑动模块上，与上模底部接触的边缘位置有流胶槽。
可选的，所述滑动式模块的侧面与上模内侧面倾斜角度相同，倾斜角度的范围为45度到90度。
从上面所述可以看出，本发明提供的一种制造大尺寸U形件的装置，由于采用了热压成型的工艺，解决了传统拉挤成型工艺所带来的产品平行层向剪切强度较弱的问题；同时，由于本模具采用了滑块拼接的结构，U形件的平行层向剪切强度达到要求。由于本模具采用了滑块拼接的结构，在模压成型过程中，使大尺寸U形件顶部和左右两侧同时受力，且各面受力呈逐步递增方式，满足了热固性复合材料的成型工艺要求。同时实现了产品的自动脱模，使制得的产品尺寸稳定均一，外观颜色一致。
附图说明
图1为梯形大尺寸U型件的横截面示意图；
图2为矩形大尺寸U型件的横截面示意图；
图3为制造大尺寸U形件的装置的一种实施例的横截面示意图；
图4为制造大尺寸U形件的装置的一种实施例的工作原理示意图；
图5为本发明一种实施例利用环氧玻璃坯布加工U形件的温度和压强随时间变化图；
图6为本发明一种实施例利用环氧酚醛玻璃坯布加工U形件的温度和压强随时间变化图；
图7为本发明一种实施例利用酚醛玻璃坯布加工U形件的温度和压强随时间变化图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，为梯形大尺寸U形件的横截面示意图。所述梯形大尺寸U形件为横截面为U形的槽状结构，所述大尺寸U形绝的槽的横截面为等腰梯形，所述大尺寸U形件的开口处的宽度大于底边的宽度。在实际生产中，可根据需求改变模具的结构，进而改变大尺寸U形件的形状。
如图2所示，为矩形大尺寸U形件的横截面示意图。所述矩形大尺寸U形件为横截面为U形的槽状结构，所述大尺寸U形绝的槽的横截面为矩形，所述大尺寸U形件的开口处的宽度等于底边的宽度。在实际生产中，可根据需求改变模具的结构，进而改变大尺寸U形件的形状。
如图3所示，为一种制造大尺寸U形件的装置的一个实施例的横截面示意图。所述制造大尺寸U形件的装置包括上模1和下模2；所述上模1为横截面为U形的槽状结构，所述下模2包括两个横截面为L形的滑动式模块3、横截面为等腰梯形的固定式模块4和底座5；所述固定式模块4固定在所述底座5上，所述两个滑动式模块3分别位于所述固定式模块4的两侧，所述上模1倒扣在所述两个滑动式模块3的顶端。
进一步的，所述底座5和所述滑动式模块3间设置有弹簧6，所述弹簧6对称且均匀分布在所述固定式模块4两侧，所述弹簧6的底端与所述底座5的上表面固定连接，所述弹簧6的顶端与所述滑动式模块3的底面固定连接。所述弹簧6为高强度弹簧。在本发明的一个实施例中，所述弹簧6为三组，每组两个。
作为本发明的一个实施例，所述上模1内有沿长度方向分布的导热油通道7和/或所述底座内有沿长度方向分布的导热油通道7和/或所述固定式模块内有沿长度方向分布的导热油通道7。导热油通道7用于通入导热油，对模具整体进行加热。
作为本发明的一个实施例，所述上模1内的导热油通道7为8个，所述固定式模块4内的导热油通道7为1个，所述底座5内的导热油通道7为2个。在压制过程中，可根据实际的加热需要，选择打开或者闭合导热油通道7，通过控制通油的导热油通道7的数量来实现模具内温度的改变，进而控制热压时的温度。在实际生产中，可根据加热需求改变导热油通道的个数。
作为本发明的另一个实施例，所述滑动式模块3与上模1底部接触的边缘位置有流胶槽8，在压制过程中，用于多余胶液顺利流出，以防堵塞，进而影响热压过程中的排气过程。如果热压过程中，热气不能被顺利排出，则会影响U型结构模压件的尺寸稳定均一，外观颜色的一致。
作为本发明的再一个实施例，所述固定式模块4的横截面为上窄下宽的等腰梯形。由于等腰梯形左右两侧对称，所述固定式模块4的两个侧面长度一样，在热压过程中和在脱模过程中，所述两个滑动式模块3能够实现同步的向上或者向下移动，进而使得制得的大尺寸U形件左右两侧形状一致，由于所述固定式模块4左右两侧对称，所述滑动式模块3的结构一致，制得的大尺寸U形件的结构和强度也是一致的，进一步实现了U型结构模压件的尺寸稳定均一，外观颜色的一致。在热压过程中，所述上模1不动，所述下模2向上移动。在移动过程中，对玻璃坯布的压力逐渐增大，同时对玻璃坯布所有部位施加压力；由于玻璃坯布两侧随着顶部同步受力，且玻璃坯布两侧受力均匀，制得的大尺寸U形件顶部与两侧的密度和机械性能相同。
如图4所示，为本发明一种实施例的工作原理示意图；将数张上胶的坯布9叠放，并在坯布9上下铺以脱模用薄膜或在模具上涂以脱模剂，再将上胶的坯布9放置于下模具2上。开启压机，油缸推动下模具2上升，在上升的过程中，当下模具2上升至与上模1的底面间刚开始有压力时，即下模具2顶部开始受力，其两侧的滑动式模块3随之下滑，上胶坯布在该过程中由于上、下模具1、2的逐渐闭合，上胶坯布受压，同时由于滑动式模块3的下移，使得下模2横向宽度逐渐变大，为上胶的坯布9提供了两侧的压力，且压力逐渐变大，如附图4所示。随之，模具升温，使上胶的坯布9进行一定程度的预固化，再按成型工艺进行热压成型，最后冷却脱模。通过该设计与压制方法可使得U形结构件两侧压力随顶部压力的增加而增加，可满足热固性复合材料成型过程中各结构面压力同步上升的工艺要求，且保证了整个U形结构件成型过程中顶部与两侧受力均匀。
该制造方法压制工艺的确定由所用树脂在热压过程中的固化特性所决定。热压前期为预压阶段，该阶段压力较小，当树脂体系固化至一定程度后，树脂的流动性减小，进行升温升压，使产品固化完全。
图5所示为本发明一种实施例利用环氧玻璃坯布加工U形件的温度和压强随时间变化示意图。根据该环氧树脂的固化特性，采用了5条油道通油加热的方式。制备的具体流程如下：
将制备好的环氧玻璃坯布裁剪成一定规格，再将裁好的坯布叠放，上下铺以薄膜，放置下模具上，开启压机，下模具上升，上升至一定行程后按成型工艺进行热压成型。成型工艺为图5所示的温度和压强随时间变化的规律。
图6为本发明一种实施例利用环氧酚醛玻璃坯布加工U形件的温度和压强随时间变化示意图。根据该环氧酚醛树脂的固化特性，采用了7条油道通油加热的方式。制备的具体流程如下：
将制备好的环氧酚醛玻璃坯布裁剪成一定规格，再将裁好的坯布叠放，上下铺以薄膜，放置下模具上，开启压机，下模具上升，上升至一定行程后按成型工艺进行热压成型。成型工艺为图6所示的温度和压强随时间变化的规律。
图7为本发明一种实施例利用酚醛玻璃坯布加工U形件的温度和压强随时间变化示意图。根据该酚醛树脂的固化特性，采用了7条油道通油加热的方式。制备的具体流程如下：
将制备好的酚醛玻璃坯布裁剪成一定规格，再将裁好的坯布叠放，上下铺以薄膜，放置下模具上，开启压机，下模具上升，上升至一定行程后按成型工艺进行热压成型。成型工艺为图7所示的温度和压强随时间变化的规律。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制造大尺寸U形件的装置，其特征在于，包括上模和下模；
所述上模为横截面为U形的槽状结构，所述下模包括两个横截面为L形的滑动式模块、固定式模块和底座；
所述固定式模块固定在所述底座上，所述滑动式模块分别位于所述固定式模块的两侧，所述上模倒扣在所述滑动式模块的顶端；
所述底座和所述滑动式模块间有弹性装置，所述弹性装置的一端与所述底座的上表面固定连接，所述弹性装置的另一端与所述滑动式模块的底面固定连接；
所述固定式模块的横截面为上窄下宽的等腰梯形。
2.根据权利要求1所述的制造大尺寸U形件的装置，其特征在于，所述上模内有沿长度方向分布的导热油通道，所述底座内有沿长度方向分布的导热油通道，所述固定式模块内有沿长度方向分布的导热油通道。
3.根据权利要求1所述的制造大尺寸U形件的装置，其特征在于，所述弹性装置为高强度弹簧。
4.根据权利要求1所述的制造大尺寸U形件的装置，其特征在于，所述滑动模块与上模底部接触的边缘位置有流胶槽。
5.根据权利要求1所述的制造大尺寸U形件的装置，其特征在于，所述滑动式模块的侧面与所述固定模块的侧面的倾斜程度相同，倾斜角度的范围为45度到90度。
6.根据权利要求1所述的制造大尺寸U形件的装置，其特征在于，在压制过程中，所述上模不动，所述下模向上移动。
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