CN110228212A - 一种基于气囊的复合材料成型模具及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于气囊的复合材料成型模具及成型方法，基于气囊的复合材料成型模具包括基于气囊的复合材料成型模具本体，基于气囊的复合材料成型模具本体包括可充气膨胀的芯模、阴模、用于加热所述芯模的加热装置和用于给所述芯模充气或放气的充放气装置，所述阴模套设在所述芯模的外周，且所述芯模充气膨胀后仍保持在阴模内；所述阴模内壁上设有用于检测阴模内表面压力的压力传感器，所述的充放气装置位于所述芯模的一端。本发明的有益效果为：本发明的基于气囊的复合材料成型模具，通过将芯模加热、充气膨胀，使芯模和阴模之间产生压力将复合材料挤实，布匀，固定成型；具有不会损坏产品的内部结构，容易取出芯模的特点。
Description
技术领域
本发明属于复合材料加工技术领域，具体涉及一种基于气囊的复合材料成型模具及其成型方法。
背景技术
复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，一些成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前，在复合材料的内部具有空间的情况下，大多数现有的复合材料成型工艺为了取出成品均需对芯模有所破坏，或者对成品的内表面有所磨损。因此，提升复合材料成型工艺成为了复合材料工业领域中重要的问题。
鉴于此，申请此专利。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于气囊的复合材料成型模具及其成型方法，其具有不会损坏产品的内部结构，容易取出芯模等特点。
本发明的目的是提供一种基于气囊的复合材料成型模具。
本发明的另一目的是提供上述基于气囊的复合材料成型模具对复合材料热压成型的方法。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，所述基于气囊的复合材料成型模具包括基于气囊的复合材料成型模具本体，所述基于气囊的复合材料成型模具本体包括可充气膨胀的芯模、阴模、用于加热所述芯模的加热装置和用于给所述芯模充气或放气的充放气装置，所述阴模套设在所述芯模的外周，且所述芯模充气膨胀后仍保持在阴模内；所述阴模内壁上设有用于检测阴模内表面压力的压力传感器，所述的充放气装置位于所述芯模的一端。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，其中，所述阴模内设有闭环凹槽，所述芯模设于所述闭环凹槽内，所述闭环凹槽的形状与所述芯模的外形相同。所述闭环凹槽内表面铺设有加热网，所述加热网设有温控系统。加热网外接电源及温控系统，可以控制加热网的温度。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，其中，所述的充放气装置包括充放气泵、控制器和充放气管，所述充放气泵与所述充放气管相连通；所述芯模的一端设有与所述充放气管相连接的充放气口，所述充放气口内设有控制阀，所述控制器用于控制所述充放气泵的充放气和所述控制阀的开启和关闭。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，其中，所述芯模包括充放气口和与所述充放气口相连通的气囊，所述气囊由硅橡胶材料制成。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，其中，所述芯模还设有加热元件和温度传感器，所述加热元件和温度传感器的感应探头均设置在所述气囊内。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，其中，所述充放气口为金属接口，所述加热元件与所述温度传感器均与所述充放气口固定连接，所述阴模的外壁上设有所述温度传感器的显示屏，所述加热元件与所述温度传感器均与基于气囊的复合材料成型模具本体外部的电源相连接。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，进一步的，所述加热元件为电加热棒，所述电加热棒连接有控制所述电加热棒温度的温控器。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，其中，所述所述阴模由不锈钢材料机加制成。
根据本发明的具体实施方式的基于气囊的复合材料成型模具，其中，所述基于气囊的复合材料成型模具还包括两个驱动器，所述阴模分为上阴模和下阴模，一个所述驱动器与所述上阴模连接，一个所述驱动器和下阴模连接。
根据本发明的具体实施方式的所述基于气囊的复合材料成型模具对复合材料的成型方法，所述方法包括以下步骤：
(1)先在芯模的外表面和阴模的内表面分别敷设脱模剂；
(2)将预制备的复合材料铺设于阴模的内表面；
(3)芯模安装于阴模内，确保芯模与阴模内表面对应，固定芯模位置；
(4)设定温度和压力，向芯模内部充气，直至达到预设的温度和压力后停止充气，静置至产品固化成型；
(5)将芯模放气，取出芯模；取出复合材料成型产品即可。
本发明的有益效果为：本发明的基于气囊的复合材料成型模具，通过将芯模加热、充气膨胀，使芯模和阴模之间产生压力将复合材料挤实，布匀，固定成型；
压力传感器可以实时监测阴模内表面所承受的压力，并可与位移传感器配合确定最优的压力和充气量；芯模的外表面和阴模的内表面敷设脱模剂，使产品更容易脱模；阴模分为上阴模和下阴模，可以更方便的安装设备；
这种基于气囊的复合材料成型模具和成型方法具有不会损坏产品的内部结构，容易取出芯模的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示根据本发明的具体实施例的基于气囊的复合材料成型模具的结构示意图；
图2显示根据本发明的具体实施例的基于气囊的复合材料成型模具的下阴模的结构示意图。
附图标记
1—芯模；11—充放气口；12—气囊；2—阴模；21—上阴模；22—下阴模；23—闭环凹槽；3—充放气装置；31—充放气泵；32—控制器；33—充放气管；4—压力传感器。
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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明提供了一种基于气囊的复合材料成型模具，如图1所示，所述基于气囊的复合材料成型模具包括基于气囊的复合材料成型模具本体，所述基于气囊的复合材料成型模具本体包括可充气膨胀的芯模1、阴模2、用于加热所述芯模1的加热装置和用于给所述芯模1充气或放气的充放气装置3，所述阴模2套设在所述芯模1的外周，且所述芯模1充气膨胀后仍保持在阴模2内；所述阴模2内壁上设有用于检测阴模2内表面压力的压力传感器4，所述的充放气装置3位于所述芯模1的一端。
其中，所述阴模2内设有闭环凹槽23，所述芯模1设于所述闭环凹槽23内，所述闭环凹槽23的形状与所述芯模1的外形相同。
若加热装置的加热效果不能满足要求，还可以在所述闭环凹槽23内表面铺设有加热网，所述加热网设有温控系统。加热网外接电源及温控系统，可以控制加热网的温度。
具体的，所述的充放气装置3包括充放气泵31、控制器32和充放气管33，所述充放气泵31与所述充放气管33相连通；所述芯模1的一端设有与所述充放气管33相连接的充放气口11，所述充放气口内设有控制阀，所述控制器32用于控制所述充放气泵31的充放气和所述控制阀的开启和关闭。
其中，所述芯模1包括充放气口11和与所述充放气口相连通的气囊12，所述气囊由硅橡胶材料制成。气囊优选具有较高的热稳定性，在高温、高压作用下不变质、不变软，重复使用尺寸稳定，耐各种环氧树脂及其稀释剂和固化剂的硅橡胶材料。
其中，所述加热装置包括加热元件，所述芯模1上还设有所述加热元件和温度传感器，所述加热元件和温度传感器的感应探头均设置在所述气囊内。
具体的，所述充放气口为金属接口，所述加热元件与所述温度传感器均与所述充放气口固定连接，所述阴模2的外壁上可以设有所述温度传感器的显示屏8，所述加热元件与所述温度传感器均与基于气囊的复合材料成型模具本体外部的电源相连接。加热元件一端固定在充放气口并与外界电源相连接，加热元件的另一端延伸到气囊内用于加热气囊。温度传感器固定在在充放气口，其感应探头伸入到气囊内检测气囊内气体的温度。
进一步的，所述加热元件为电加热棒，所述电加热棒连接有控制所述电加热棒温度的温控器。
其中，所述所述阴模2由不锈钢材料机加制成。
其中，所述基于气囊的复合材料成型模具还包括两个驱动器，所述阴模2分为上阴模21和下阴模22，一个所述驱动器与所述上阴模21连接，一个所述驱动器和下阴模22连接。驱动器驱动上阴模21和下阴模22无缝连接并固定，上阴模21和下阴模22无缝连接形成闭环凹槽23，便于阴模2放入和取出。芯模1的形状视需要而定，阴模2的内部形状和芯模1完全相同，可根据预加工产品的厚度，将芯模1的外形按照阴模2的内部形状等比例缩小。
所述基于气囊的复合材料成型模具对复合材料的成型方法，所述方法包括以下步骤：
(1)先在芯模1的外表面和阴模2的内表面分别敷设脱模剂；
(2)将预制备的复合材料铺设于阴模2的内表面；
(3)芯模1安装于阴模2内，确保芯模1与阴模2内表面对应，固定芯模1位置；
(4)设定温度和压力，开启控制阀，向芯模1内部充气，直至达到预设的温度和压力后停止充气，静置至产品固化成型；
(5)将芯模1放气，取出芯模1；取出复合材料成型产品即可。
实施例1
本实施例在于说明采用本发明的基于气囊的复合材料成型模具更优化的成型方法，成型方法包括以下步骤：
(1)先清理设备，组装设备，芯模1安装于阴模2内，确保芯模1与阴模2内表面对应，固定芯模1位置；连接充放气泵31和控制器32的电源，向芯模1内部加压；在预加工调试阶段，在芯模1与阴模2之间放置位移传感器，通过观察芯模1内压力传感器4读数与芯模1与阴模2之间位移传感器的值，确定压力-变形关系曲线图，可在后期加工通过监控气囊内部压力监控芯模1变形量及压实度，取出位移传感器；
(2)然后在芯模1的外表面和阴模2的内表面敷设脱模剂；将预制备的复合材料(或复合材料预浸料)铺设于芯模1和阴模2之间；少量充气，确保芯模1与模具外形贴合，固定设备；
(3)连接加热元件、温度传感器、加热网(或不用加热网加热)及温控系统的电源；按照复合材料固化成型要求的温度和压力，向芯模1内部持续充气，并向芯模1内部加热；直至达到预设的温度和压力后停止充气，确保芯模1内按要求保持温度和压力，静置至产品固化成型；当气囊在充气膨胀后,由于芯模1的体积膨胀受到了阴模2的限制,则在模腔内产生压力,以实现对复合材料固化过程的挤实、加压；
(5)待产品冷却固化成型后将芯模1放气，取出芯模1；取出复合材料成型产品即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于气囊的复合材料成型模具，所述基于气囊的复合材料成型模具包括基于气囊的复合材料成型模具本体，其特征在于，所述基于气囊的复合材料成型模具本体包括可充气膨胀的芯模、阴模、用于加热所述芯模的加热装置和用于给所述芯模充气或放气的充放气装置，所述阴模套设在所述芯模的外周，且所述芯模充气膨胀后仍保持在阴模内；所述阴模内壁上设有用于检测阴模内表面压力的压力传感器，所述的充放气装置位于所述芯模的一端。
2.根据权利要求1所述的基于气囊的复合材料成型模具，其特征在于，所述阴模内设有闭环凹槽，所述芯模设于所述闭环凹槽内，所述闭环凹槽的形状与所述芯模的外形相同。
3.根据权利要求1所述的基于气囊的复合材料成型模具，其特征在于，所述的充放气装置包括充放气泵、控制器和充放气管，所述充放气泵与所述充放气管相连通；所述芯模的一端设有与所述充放气管相连接的充放气口，所述充放气口内设有控制阀，所述控制器用于控制所述充放气泵的充放气和所述控制阀的开启和关闭。
4.根据权利要求3所述的基于气囊的复合材料成型模具，其特征在于，所述芯模包括所述充放气口和与所述充放气口相连通的气囊，所述气囊由硅橡胶材料制成。
5.根据权利要求4所述的基于气囊的复合材料成型模具，其特征在于，所述芯模还设有加热元件和温度传感器，所述加热元件和温度传感器的感应探头均设置在所述气囊内。
6.根据权利要求5所述的基于气囊的复合材料成型模具，其特征在于，所述充放气口为金属接口，所述加热元件与所述温度传感器均与所述充放气口固定连接，所述阴模的外壁上设有所述温度传感器的显示屏，所述加热元件与所述温度传感器均与基于气囊的复合材料成型模具本体外部的电源相连接。
7.根据权利要求5所述的基于气囊的复合材料成型模具，其特征在于，所述加热元件为电加热棒，所述电加热棒连接有控制所述电加热棒温度的温控器。
8.根据权利要求1所述的基于气囊的复合材料成型模具，其特征在于，所述所述阴模由不锈钢材料机加制成。
9.根据权利要求1所述的基于气囊的复合材料成型模具，其特征在于，所述基于气囊的复合材料成型模具还包括两个驱动器，所述阴模分为上阴模和下阴模，一个所述驱动器与所述上阴模连接，一个所述驱动器和下阴模连接。
10.一种复合材料成型方法，所述成型方法为权利要求1-9任一所述的基于气囊的复合材料成型模具对复合材料热压成型的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)先在芯模的外表面和阴模的内表面分别敷设脱模剂；
(2)将预制备的复合材料铺设于阴模的内表面；
(3)芯模安装于阴模内，确保芯模与阴模内表面对应，固定芯模位置；
(4)设定温度和压力，向芯模内部充气，直至达到预设的温度和压力后停止充气，静置至产品固化成型；
(5)将芯模放气，取出芯模；取出复合材料成型产品即可。
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