CN108819294B - 一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法,属于无机非金属材料成型技术领域,包括上模、下模、底座和锁紧部分;上模由上模固定板、圆柱压头和垫块组成,上模固定板和圆柱压头通过螺钉连接,垫块置于圆柱压头下部;下模由圆环、成型腔体和下模固定板组成,圆环与成型腔体过盈配合,下模固定板与圆环下端面连接;底座起支撑作用;锁紧部分用于将上模与下模锁紧。上模与下模相配合,下模置于底座上。本发明的模具结构紧凑合理,在台阶型碳纤维粘结体成型过程中,无碳纤维逸出,树脂的流动性好,成型阻力小,上模向下运动顺畅,通过该模具制备的台阶型碳纤维粘结体成型完整,使用安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料成型技术领域,涉及一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法。
背景技术
碳纤维是一种新型无机非金属材料,碳含量不低于90%,其形态呈纤维状。碳纤维具有密度低、强度高、耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数小,电阻率低等众多极佳的物化性能。但碳纤维柔软松散,为充分发挥其性能,可在碳纤维中加入少量的树脂,通过树脂将纤维材料粘结成一个整体,实现纤维、树脂材料间的协同效应,制成碳纤维粘结体,该粘结体通过后续处理,可制成强度和性能优良的隔热材料、多孔材料和电极等。
在碳纤维粘结体制备过程中,首先需要利用模具进行加压成型;而在某些应用场合,为了便于安装、配合其余零部件工作,需制成台阶型碳纤维粘结体,但在实际生产中发现,台阶型碳纤维粘结体成型合格率较低。其成型不合格的特征有:(1)成型过程中,少量碳纤维会逸出,树脂流动性差,成型过程阻力大,需要使用液压加力,存在安全隐患;(2)台阶型碳纤维粘结体与模具内壁粘接力大,取出时,需要不断敲击,粘结体容易损坏;(3)台阶部位有缺陷,成型不完整。分析其原因是模具设计不合理所导致;其中成型阻力大,部分碳纤维会逸出,是因为多余树脂排除孔的位置、结构和尺寸不合理。粘结体取出时容易损坏,是模具材质和脱模方式不正确所致。
发明内容
为克服现有技术中的不足,本发明提供了一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法,该模具结构紧凑合理,可保证台阶型碳纤维粘结体成型完整,使用方便,安全可靠。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具,包括上模1、下模2、底座3和锁紧部分4。上模1与下模2相配合,下模2置于底座3上,锁紧部分4将上模1与下模2锁紧。
所述的上模1包括上模固定板1-1、圆柱压头1-2和垫块1-3,上模固定板1-1设于圆柱压头1-2上方,垫块1-3置于圆柱压头1-2下部。所述的圆柱压头1-2直径略小于成型腔体2-1内径。所述的上模固定板1-1为圆柱体结构,其中心设有一圆柱体凸起,用于成型过程中的限位和脱模,所述的圆柱体结构大于成型腔体2-1内径,圆柱体凸起外径小于成型腔体2-1内径。
所述的下模2包括成型腔体2-1、筒状结构2-2和下模固定板2-3。所述的筒状结构2-2与成型腔体2-1过盈配合,套接于成型腔体2-1外侧,对其进行约束;所述的下模固定板2-3安装于筒状结构2-2下端面。所述的成型腔体2-1用于台阶型碳纤维粘结体5的成型,成型腔体2-1内部体积应足够大,其目的是使得台阶型碳纤维粘结体5可一次性定型,避免多次加入材料导致分层现象的产生。所述的筒状结构2-2下端设置一阶梯2-4,该阶梯2-4用于对成型腔体2-1轴向进行约束,防止台阶型碳纤维粘结体5成型过程中,成型腔体2-1从筒状结构2-2中脱落。
所述圆柱压头1-2、垫块1-3与成型腔体2-1的筒壁之间留有间隙,间隙的大小可根据碳纤维的长度进行设计。所述的上模固定板1-1、下模固定板2-3、下模2与下模固定板2-3连接端圆周方向均布有通孔,通孔的直径和数量可根据碳纤维的长度进行调整,但通孔在结构上需对称布置。所述间隙与通孔的作用是,在台阶型碳纤维粘结体5成型过程中,增大树脂的流动性,减小成型压力。
所述的底座3起支撑作用,底座3的下端面均布凹槽,成型过程中,流出的树脂可从凹槽部位排出,防止多次成型后树脂会堆积在底座内部。底座3的高度大于台阶型碳纤维粘结体5的厚度,方便成型后进行脱模。
所述的成型腔体2-1材质为不粘附任何物质的聚四氟乙烯,需精密加工成型,但聚四氟乙烯制成的成型腔体2-1强度较低,在模具加压过程中容易变形,因此设计筒状结构2-2对其进行约束。所述的筒状结构2-2的材质为不锈钢。所述的圆柱压头1-2的材质为不锈钢;所述的垫块1-3的材质为聚四氟乙烯。
一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具的使用方法,包括以下步骤:
第一步,清洗模具并干燥;将下模2放于底座3上,材料装入下模2的成型腔体2-1中,随后将垫块1-3放入成型腔体2-1内部,位于材料上方,安装上模1;
第二步,在上模固定板1-1上施加连续均匀的压力,压至上模固定板1-1圆柱体结构底端与下模2顶端接触后,利用锁紧部分将上模1和下模2锁紧,材料成型。
第三步,材料成型后,卸掉锁紧部分4、上模1和下模固定板2-3;将上模固定板1-1倒置安装于圆柱压头1-2上,手动施压上模固定板1-1,上模固定板1-1的中心凸起部分进入成型腔体2-1内部,完成脱模,得到台阶型碳纤维粘结体5。
本发明的有益效果为:
(1)本发明的模具合理设置有间隙和通孔,在台阶型碳纤维粘结体成型过程中,无碳纤维逸出,树脂的流动性好,成型阻力小,上模向下运动顺畅,安全可靠。
(2)下模采用聚四氟乙烯和不锈钢筒状结构的复合结构,底座的长度大于粘结体的厚度,脱模阻力小,脱模方便,通过该模具制备的台阶型碳纤维粘结体成型完整。
附图说明
图1是模具整体结构图;
图2是成型前模具截面图。
图3是成型后模具截面图;
图4是上模结构图;
图5是上模固定板;
图6是成型腔体;
图7是筒状结构;
图8是下模固定板;
图9是底座。
图中:1上模;1-1上模固定板;1-2圆柱压头;1-3垫块;2下模;2-1成型腔体;2-2筒状结构;2-3下模固定板;3底座;4锁紧部分;5台阶型碳纤维粘结体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详述,但不是对本发明的限定。
一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具。包括上模1、下模2、底座3和锁紧部分4组成。
上模1与下模2相配合,下模2置于底座3上。锁紧部分4将上模1与下模2锁紧。
上模由上模固定板1-1、圆柱压头1-2和垫块1-3组成,上模固定板1-1和圆柱压头1-2通过螺钉连接,垫块1-3置于圆柱压头1-2下部。
所述上模固定板1-1为阶梯形,上模固定板1-1两端皆可与圆柱压头1-2通过螺钉连接,一端的外径大于成型腔体2-1内径,另一端的外径小于成型腔体2-1内径;用于成型过程中的限位和脱模。
下模2由成型腔体2-1、筒状结构2-2和下模固定板2-3组成。筒状结构2-2与成型腔体2-1过盈配合,下模固定板2-3安装于筒状结构2-2下端面。
成型腔体2-1用于台阶型碳纤维粘结体5的成型,成型腔体2-1需精密加工或者高精度3d打印而成。筒状结构2-2的材质为不锈钢,需精加工成型。所述筒状结构2-2下端设置一阶梯2-4,该阶梯2-4用于对成型腔体2-1轴向进行约束,以防台阶型碳纤维粘结体5成型过程中,成型腔体2-1从筒状结构2-2中脱落。所述成型腔体2-1材质为不粘附任何物质的聚四氟乙烯;但聚四氟乙烯制成的成型腔体2-1强度较低,在模具加压过程中容易变形,因此设计筒状结构2-2对其进行约束。
所述成型腔体2-1内部体积应足够大,其目的是使得台阶型碳纤维粘结体5可一次性定型,避免多次加入材料导致分层现象的产生。
所述圆柱压头1-2、垫块1-3和成型腔体2-1之间有间隙,间隙的大小可根据碳纤维的长度进行设计。圆柱压头1-2的材质为不锈钢;垫块1-3的材质为聚四氟乙烯。上模固定板1-1、下模固定板2-3、下模2与下模固定板2-3连接端圆周方向亦均布有通孔,通孔的直径和数量可根据碳纤维的长度进行调整,但通孔在结构上需对称布置。所述间隙与通孔的作用是,在台阶型碳纤维粘结体5成型过程中,增大树脂的流动性,减小成型压力。
底座3起支撑作用。底座3的下端面均布有凹槽,成型过程中,流出的树脂可从凹槽部位排出,防止多次成型后树脂会堆积在底座内部。底座3的高度应大于台阶型碳纤维粘结体5的厚度,以方便成型后的脱模。
本发明的工作原理为:清洗模具并干燥,将下模2放于底座3上;把材料装入下模2的成型腔体2-1中;随后将垫块1-3放入成型腔体2-1内部,装入上模1;在上模固定板2-1上施加连续均匀的压力;压至上模固定板2-1与下模2接触后,利用锁紧部分将上模1和下模2锁紧;
成型后,卸掉锁紧部分4、上模1和下模固定板2-3;将上模固定板1-1倒置安装于圆柱压头1-2上,将圆柱压头1-2放入成型腔体2-1内部,手动施压即可完成脱模,得到台阶型碳纤维粘结体5。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式,但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具,其特征在于,所述的台阶型碳纤维粘结体成型用模具包括上模(1)、下模(2)、底座(3)和锁紧部分(4);上模(1)与下模(2)相配合,下模(2)置于底座(3)上,锁紧部分(4)将上模(1)与下模(2)锁紧;
所述的上模(1)包括上模固定板(1-1)、圆柱压头(1-2)和垫块(1-3),上模固定板(1-1)设于圆柱压头(1-2)上方,垫块(1-3)置于圆柱压头(1-2)下部,圆柱压头(1-2)直径小于成型腔体(2-1)内径;所述的上模固定板(1-1)为圆柱体结构,其中心设有圆柱体凸起,用于成型过程中的限位和脱模,所述的圆柱体结构大于成型腔体(2-1)内径,圆柱体凸起外径小于成型腔体(2-1)内径;
所述的下模(2)包括成型腔体(2-1)、筒状结构(2-2)和下模固定板(2-3);所述的筒状结构(2-2)与成型腔体(2-1)过盈配合,套接于成型腔体(2-1)外侧,对其进行约束;所述的下模固定板(2-3)位于筒状结构(2-2)下端面;所述的成型腔体(2-1)用于台阶型碳纤维粘结体(5)的成型,成型腔体(2-1)内部体积能够保证台阶型碳纤维粘结体(5)一次性定型;所述的筒状结构(2-2)下端设置一阶梯(2-4),该阶梯(2-4)用于对成型腔体(2-1)轴向进行约束,防止台阶型碳纤维粘结体(5)成型过程中,成型腔体(2-1)从筒状结构(2-2)中脱落;所述的成型腔体(2-1)、垫块(1-3)的材质为聚四氟乙烯,需精密加工成型;
所述圆柱压头(1-2)、垫块(1-3)与成型腔体(2-1)的筒壁之间留有间隙,间隙的大小根据碳纤维的长度进行设计;所述的上模固定板(1-1)、下模固定板(2-3)、下模(2)与下模固定板(2-3)连接端圆周方向均布有通孔,通孔的直径和数量根据碳纤维的长度进行调整,但通孔在结构上需对称布置;所述间隙与通孔的作用是,在台阶型碳纤维粘结体(5)成型过程中,增大树脂的流动性,减小成型压力;
所述的底座(3)下端面均布凹槽,成型过程中,流出的树脂从凹槽部位排出,防止多次成型后树脂会堆积在底座内部;所述的底座(3)的高度大于台阶型碳纤维粘结体(5)的厚度,方便成型后进行脱模。
2.根据权利要求1所述的一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具,其特征在于,所述的筒状结构(2-2)、圆柱压头(1-2)的材质为不锈钢。
3.权利要求1或2任一所述的一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具的使用方法,其特征在于以下步骤:
第一步,清洗模具并干燥;将下模(2)放于底座(3)上,材料装入下模(2)的成型腔体(2-1)中,随后将垫块(1-3)放入成型腔体(2-1)内部,位于材料上方,安装上模(1);
第二步,在上模固定板(1-1)上施加连续均匀的压力,压至上模固定板(1-1)圆柱体结构底端与下模(2)顶端接触后,利用锁紧部分将上模(1)和下模(2)锁紧,材料成型;
第三步,材料成型后,卸掉锁紧部分(4)、上模(1)和下模固定板(2-3);将上模固定板(1-1)倒置安装于圆柱压头(1-2)上,手动施压上模固定板(1-1),上模固定板(1-1)的中心凸起部分进入成型腔体(2-1)内部,完成脱模,得到台阶型碳纤维粘结体(5)。
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