CN110385864B - 一种新能源汽车用树脂基复合材料电池盒铺放成型模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用树脂基复合材料电池盒铺放成型模具，模具包括内模具、外模具及紧固装置。内模具包括内翻边、内侧板‑前、内侧板‑中、内侧板‑后、内底面中心板及内底面四角。外模具包括外侧板‑前、外侧板‑中、外侧板‑后及外底面。所述的紧固装置包括侧板紧固装置和上下紧固装置，由螺栓、螺母及侧面围板及上下围板组成。本发明设计的内外组合模具可充分保证电池盒的几何精度和结构精度；本发明设计的可拆分模具很好地克服了树脂基复合材料复杂脱模困难的问题；本发明设计的可开合外模具克服了电池盒加强结构形成的凹凸平面对外模具安装的影响。

Description

一种新能源汽车用树脂基复合材料电池盒铺放成型模具
技术领域
本发明涉及一种复合材料铺放成型模具，属于复合材料成型技术领域，尤其是涉及一种新能源汽车用树脂基复合材料电池盒铺放成型模具。
背景技术
在新能源汽车领域，树脂基复合材料由于其比重小、比强度大、耐疲劳等特点，而得到越来越广泛的应用，复合材料可设计性强，可根据使用性能要求制备成结构复杂的整体构件，使整个部件获得较好的使役性能。但复杂结构件常常给成型模具设计带来了巨大困难，模具设计合理与否直接影响了复合材料构件的成型质量与使役性能。
新能源汽车用树脂基复合材料电池盒，其电池箱体外包络尺寸不超过400mm×400mm×200mm，翻边尺寸为30mm。为了提升电池盒的强度和刚度，同时尽量降低电池盒的质量，往往需要在电池盒的底部和侧面增加加强结构，如图1所示。
针对复合材料电池盒尺寸及结构特点，在进行模具设计及脱模过程中，主要存在的局限性如下：
(1)树脂基复合材料预浸料(如碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料)在铺放成型及固化成型之后，因为其自身材料的特点，其电池盒外形尺寸和结构不容易精确保证；
(2)树脂基复合材料在高温固化成型过程中，流出的树脂会和模具粘连，同时成型冷却之后产品内部的应力释放导致的回弹变形使得脱模困难；
(3)为了提高电池盒强度和刚度而增加的加强结构所形成的凹凸不平的平面，对模具的设计、合模及固定也提出了较高要求。
在文献资料及专利检索中，尚未发现针对新能源汽车用树脂基复合材料电池盒铺放成型模具的设计。宁波圣元汽车模具有限公司设计了一种电池盒成型模具(申请公开号：CN 208759872 U)，该成型模具包括上模和下模，下模内设有发热组件，上模底部设有凹模。该成型模具适合热压成型，并不适合碳纤维复合材料的铺层设计及固化成型。宁海县美丁模塑有限公司(申请公开号：CN 208197436 U)公开了一种蓄电池盒成型模具，包括上模板、上模框、下模框和下模板。该电池盒模具适合于注塑成型，针对脱模过程也没有详细介绍。因此，针对轻质高强的树脂基复合材料电池盒手工铺放预浸料成型的模具设计，成为了未来一段时间内公司或企业亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明是以树脂基复合材料电池盒铺放成型模具的设计为目的，针对缺乏相关模具设计参考、树脂基复合材料固化成型之后脱模困难、复合材料铺放成型及固化成型之后尺寸精度和结构精度难以保证等问题，设计了一种结构简单、脱模方便、能够保证电池盒几何精度和结构精度的电池盒模具。模具具有通用性强、容易脱模、易于加工制造和改装等优点。
本发明的技术方案：
一种新能源汽车用树脂基复合材料电池盒铺放成型模具，包括内模具、外模具及紧固装置；
所述的内模具包括内翻边11、内侧板-前12、内侧板-中13、内侧板-后14、内底面中心板15及内底面四角16，每部分在相应位置均开有螺纹孔；内侧板-前12、内侧板-中13和内侧板-后14构成内模具的一壁面，壁面底部与内底面四角16的外缘连接，顶部连接有内翻边11；四个内底面四角16的内缘与内底面中心板15连接，如图2所示；
所述的内模具壁面外表面设有凸起结构，凸起结构横向排布，凸起结构的高度为成型之后电池盒壁厚的两倍，凸起的数量与电池盒的高度之比为1:70，凸起的宽度与高度之比为1:7；
所述的外模具包括外侧板-前21、外侧板-中22、外侧板-后23及外底面24，每一部分在相应位置均开有螺纹孔；外侧板-前21、外侧板-中22和外侧板-后23构成外模具的一壁面，四个壁面底部与外底面24相连接，如图4所示；
所述的外模具内壁面具有凹槽结构，其数量与内模具凸起结构数量相等，其宽度为内模具凸起宽度与二倍壁厚之和；
所述的外模具中的外侧板-中22，其内表面与外模具内壁面上凹槽的底面对齐；
所述的外模具的外底面24的内表面具有凹槽结构，其形式呈“井”字型排布，在内底面均布，其宽度、深度、数量均与内模具外表面凸起的宽度、高度、数量相等；
所述的紧固装置包括侧板紧固装置和上下紧固装置，且均由螺栓33、螺母31、侧面围板32及上下围板34组成，外模具通过四周紧固装置和上下紧固装置进行紧固，通过调节螺栓33的长度改变预紧力的大小，如图6所示；
所述的内模具由直角连接片17、内侧板连接片18、内侧板-翻边连接片19及十字连接片110通过螺栓将各部分连接；直角连接片17实现一壁面与对应的内底面四角16之间的连接，内侧板连接片18实现一壁面内的内侧板-前12、内侧板-中13和内侧板-后14之间的连接，内侧板-翻边连接片19实现一壁面与内翻边11之间的连接，十字连接片110实现内底面四角16与内底面中心板15之间的连接组成内模具底面，如图3所示；
所述的外模具由外连接片25和合页26通过螺栓将各部分连接；外连接片25实现一壁面内的外侧板-前21、外侧板-中22和外侧板-后23之间的连接，合页26实现一壁面与外底面24之间的连接，如图5所示。
本发明的效果和益处是：
(1)本发明采用内模具和外模具相组合的方式，可以充分保证电池盒的几何精度和结构精度；
(2)本发明采用可拆分模具，充分考虑到树脂复合材料脱模困难的特点，利用可拆分模具，可很好地克服脱模困难的问题；
(3)本发明内外模具各侧板部分、内底面中心与内底面四角、内翻边与内翻边各相接面均为45°斜面，各接触面相互支撑，在预紧力作用下会使得模具整体结构稳定不易变形。同时，在脱模时从外向内，脱模方便；
(4)本发明考虑了电池盒加强结构对安装外模具的影响，将外模具设计为可开合结构，从而克服了加强结构对合模的影响。
附图说明
图1是通用电池盒外观示意图。
图2是内模具示意图。
图3是内模具连接片示意图。
图4是外模具示意图。
图5是外模具连接片示意图。
图6是紧固装置工作示意图。
图中：11内翻边，12内侧板-前，13内侧板-中，14内侧板-后，15内地面中心，16内地面四角，17直角连接片，18内侧板连接片，19内侧板-翻边连接片，110十字连接片，21外侧板-前，22外侧板-中，23外侧板-后，24外底面，25外侧板连接片，26合页，31螺母，32侧面围板，33螺栓，34上下围板。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图3、图5及图6所示，一种新能源汽车用的树脂基复合材料成型模具包括内模具、外模具和紧固装置；
所述的内模具包括内翻边×4、内侧板-前×4、内侧板-中×4、内侧板-后×4、内底面四角×4及内底面中心×1。其各部分均开有螺纹孔，以便通过十字形连接片110、直角连接片17、内侧板连接片18和内侧板-翻边连接片19连接成一个整体；
所述的内模具在工作时，应先将内模具各个部分组合成一个整体。其组合顺序为：1、将内底面中15和内底面四角16利用十字连接片110和螺栓连接成一个整体；2、将内侧板-前12、内侧板-中13、内侧板-后14及内翻边11利用侧板连接片、内侧板-翻边连接片和螺栓连接成一个整体；3、将1和2过程组成的内底面和内侧板利用直角连接片17和螺栓连接成一个整体，形成一个内模具；
所述的外模具包括外侧板-前×4、外侧板-中×4、外侧板-后×4及外底面×1。其各部分均开有螺纹孔，以便通过合页26及外侧板连接片25，利用螺栓将外模具各部分连接成一个整体；
所述的外模具在安装时，先将外侧板-前21、外侧板-中22及外侧板-后23通过外侧板连接片25和螺栓连接成一个外侧板，再将外侧板和外底面24通过合页26连接，形成一个可以开合的外模具结构；
所述的紧固装置包括侧面紧固和上下紧固，其由螺栓33、螺母31、侧面围板32及上下围板34组成。将螺母31焊接在侧面围板32及上下围板34上，通过调节螺栓33的长度，可实现对外模具的夹紧和放松；
所述的工作过程包括：首先，将内模具倒扣在工作平台上，按照既定复合材料铺层设计，依次在内模具上进行铺层直至达到设计的铺层数和铺层厚度。其次，在安装外模具时，将外模具张开一定的角度，使外底面和复合材料电池盒顶部相对位置正确，再合并外模具。最后，利用利用紧固装置，通过调节螺栓33的长度，将外模具侧面和底面箍紧，形成一定的预紧力，完成对树脂基复合材料电池盒的固定；
所述的脱模过程为：首先，调节螺栓33的长度，取下四周紧固装置和上下紧固装置。其次，拧松紧固螺栓，取下外侧板连接片25和合页26，依次取下外侧板前21、外侧板23、外侧板22及外底面脱去外模具。最后，拧松紧固螺栓，取下直角连接片17、内侧板连接片18、内侧板-翻边连接片19及十字连接片110，依次取下内翻边11、内侧板-前12、内侧板-后14、内侧板13、内底面中心15及内底面四角16，脱去内模具，得到电池盒箱体。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种新能源汽车用树脂基复合材料电池盒铺放成型模具，其特征在于，所述的新能源汽车用树脂基复合材料电池盒铺放成型模具包括内模具、外模具及紧固装置；
所述的内模具包括内翻边(11)、内侧板-前(12)、内侧板-中(13)、内侧板-后(14)、内底面中心板(15)及内底面四角(16)，每部分在相应位置均开有螺纹孔；内侧板-前(12)、内侧板-中(13)和内侧板-后(14)构成内模具的一壁面，壁面底部与内底面四角(16)的外缘连接，顶部连接有内翻边(11)；四个内底面四角(16)的内缘与内底面中心板(15)连接；所述的内模具壁面外表面设有凸起结构，凸起结构横向排布，凸起结构的高度为成型之后电池盒壁厚的两倍，凸起的数量与电池盒的高度之比为1:70，凸起的宽度与高度之比为1:7；
所述的外模具包括外侧板-前(21)、外侧板-中(22)、外侧板-后(23)及外底面(24)，每一部分在相应位置均开有螺纹孔；外侧板-前(21)、外侧板-中(22)和外侧板-后(23)构成外模具的一壁面，四个壁面底部与外底面(24)相连接；所述的外模具内壁面具有凹槽结构，其数量与内模具凸起结构数量相等，其宽度为内模具凸起宽度与二倍壁厚之和；所述的外模具中的外侧板-中(22)，其内表面与外模具内壁面上凹槽的底面对齐；所述的外模具的外底面(24)的内表面具有凹槽结构，其形式呈“井”字型排布，在内底面均布，其宽度、深度、数量均与内模具外表面凸起的宽度、高度、数量相等；
所述的紧固装置包括侧板紧固装置和上下紧固装置，且均由螺栓(33)、螺母(31)、侧面围板(32)及上下围板(34)组成，外模具通过四周紧固装置和上下紧固装置进行紧固，通过调节螺栓(33)的长度改变预紧力的大小；所述的内模具由直角连接片(17)、内侧板连接片(18)、内侧板-翻边连接片(19)及十字连接片(110)通过螺栓将各部分连接；直角连接片(17)实现一壁面与对应的内底面四角(16)之间的连接，内侧板连接片(18)实现一壁面内的内侧板-前(12)、内侧板-中(13)和内侧板-后(14)之间的连接，内侧板-翻边连接片(19)实现一壁面与内翻边(11)之间的连接，十字连接片(110)实现内底面四角(16)与内底面中心板(15)之间的连接组成内模具底面；所述的外模具由外连接片(25)和合页(26)通过螺栓将各部分连接；外连接片(25)实现一壁面内的外侧板-前(21)、外侧板-中(22)和外侧板-后(23)之间的连接，合页(26)实现一壁面与外底面(24)之间的连接。
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