CN111660587A - 一种带倒勾的碳纤维车圈、其成型模具及其预型工艺 - Google Patents

一种带倒勾的碳纤维车圈、其成型模具及其预型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带倒勾的碳纤维车圈，包括内圈和与内圈紧密连接的外圈，外圈上设有向内弯折的倒勾，内圈两侧包覆在倒勾上；内圈和外圈均为碳纤维材料铺层制成，外圈从外往内依次包括车圈胎槽层、刹车边补强层和垫条子层，内圈包括主纱层及包覆在主纱层内壁中部的辐条补强纱层。本发明还公开了上述碳纤维车圈的成型模具及其预型工艺，预型工艺包括步骤：预制外圈、预制内圈、组合预型、入模、成型、后处理。本发明解决了产品倒勾结构的生产问题，且辅助治具及硅胶衬套可重复使用，预型工艺简单，极大的提升了生产效率和产品质量。

Description

一种带倒勾的碳纤维车圈、其成型模具及其预型工艺
技术领域
本发明涉及碳纤维车圈加工技术领域，具体为一种带倒勾的碳纤维车圈、带倒勾的碳纤维车圈成型模具，及带倒勾的碳纤维车圈预型工艺。
背景技术
碳纤维车圈由于具有轻质化和强度大的优点，得到了广泛的应用。碳纤维车圈在预型过程中将堆积好的有机碳纤维放置在模具内成型，再经过高温成型得到。
公开号为CN201320252041.0的实用新型专利公开了自行车轮圈，包括铝合金圈和碳纤维圈，将倒勾设置在铝合金圈上，铝合金圈和碳纤维圈的接触面相互以热合粘接形式结合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带倒勾结构的碳纤维车圈，其成型模具及其预型工艺，解决产品倒勾结构的生产问题，且提升生产效率和产品质量。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带倒勾的碳纤维车圈，包括内圈和与内圈紧密连接的外圈，所述的外圈上设有向内弯折的倒勾，所述的内圈两侧包覆在倒勾上；所述的内圈和外圈均为碳纤维材料铺层制成，所述的外圈从外往内依次包括车圈胎槽层、刹车边补强层和垫条子层，所述的内圈包括主纱层及包覆在主纱层内壁中部的辐条补强纱层。
其中，所述的车圈胎槽层包括1层编织布和5～8层单向布，编织布和单向布逐层成角度铺设；所述的刹车边补强层包括5～8层单向布，单向布逐层成角度铺设；所述的垫条子层为单向布内表面覆着编织布组成。
其中，所述的主纱层包括5～8层单向布，单向布逐层成角度铺设；所述的辐条补强纱层包括18～26层单向布，单向布逐层成角度铺设。
优选地，所述的编织布为玻纤织布，厚度为0.04～0.06mm，所述的单向布的厚度为0.08mm～0.1mm。
本发明还公开了带倒勾的碳纤维车圈成型模具，包括上模板、下模板、侧滑块、硅胶衬套及用于连接上、下模板的模具导柱，上模板下方设置有上型腔及与上型腔连通的上滑块容置腔，下模板上方设置有下型腔及与下型腔连通的下滑块容置腔，侧滑块插入上滑块容置腔与下滑块容置腔内，所述的侧滑块内侧设置有与硅胶衬套相匹配的凸腔，所述的硅胶衬套安装在凸腔上。
本发明还公开了一种带倒勾的碳纤维车圈预型工艺，包括以下步骤：
S1.预制外圈，在辅助治具上包覆一硅胶衬套，硅胶衬套设有与倒勾相匹配的凸缘，在硅胶衬套上依次铺若干外结构材料层，外结构材料层预型为外圈。
S2.预制内圈，在内圈预制治具上依次铺若干内结构材料层；内结构材料层预型为内圈，将内圈从内圈预制治具中取出。
S3.组合预型，将步骤S2得到的内圈组合预型到步骤S1的外圈内侧，并在内圈与外圈中布置放入尼龙风管，将内外圈预型作业，保证尺寸和形状到位，再将辅助治具拆下，保留硅胶衬套于预型好的产品上；
S4.入模，将步骤S3得到的带着硅胶衬套的预型产品放入模具型腔中，模具侧滑块上设有与硅胶衬套相匹配的凸腔，将模具侧滑块置入与预型产品的硅胶衬套相匹配及定位，引出预型产品中的尼龙风管，并在尼龙风管端部连接气嘴配件，合模。
S5.成型，往气嘴中充入空气，并保压几秒，使尼龙风管胀起让预型的内圈和外圈平顺的贴附在模具型腔表面；将模具置于温度逐步升高至145℃～155℃的成型台面，将尼龙风管进气逐步加压至1.5MPa～1.8MPa,加压过程与升温过程同时进行，直到温度与压强达到后进行保压,直至预型产品完全成型固化。
S6.后处理，打开模具，取出侧滑块及硅胶衬套，将尼龙风管抽出，经过机加、表面处理后即得碳纤维车圈。
进一步地，步骤S5成型过程中，往气嘴中充入0.1MPa～0.2MPa的空气，并保压5s～8s，使尼龙风管胀起让预型的内圈和外圈平顺的贴附在模具型腔表面,通过300吨的合模液压力使模具密合。
其中，步骤S1中，在辅助治具两侧设置用于定位外结构材料层边缘的辅助板。
优选地，所述的外结构材料层包括依次铺于硅胶衬套上的车圈胎槽层、刹车边补强层和垫条子层，所述的车圈胎槽层均匀铺于硅胶衬套整体上，所述的刹车边补强层铺于车圈胎槽层的两侧；所述的垫条子层铺于刹车边补强层的两侧。
优选地，所述的内结构材料层包括依次铺于内圈预制治具上的主纱层及辐条补强纱层，所述的辐条补强纱层铺于主纱层的中部。
其中，所述的铺助治具的材料为铝或电木。
采用上述技术方案后，本发明具有如下效果：
1、本发明在车圈的外圈上设有向内弯折的倒勾，使车圈成品与外胎配合具有更好的包覆性。本发明通过采用硅胶衬套，解决了产品倒勾结构的生产问题，且辅助治具及硅胶衬套可重复使用，预型工艺简单，极大的提升了生产效率和产品质量。
2、通过设置辅助板，可使得外圈在铺层的过程中定位精确，达到精确尺寸预型和入模的要求，提高产品结构的稳定性。
3、通过设置外结构材料层和内结构材料层的逐层铺层结构，使得产品成型的品质高，修补制程少，提升产品的稳定安全性能。
附图说明
图1为本发明带倒勾的碳纤维车圈的结构示意图。
图2为图1的分解示意图。
图3为本发明外圈预型过程示意图。
图4为本发明内圈预型过程示意图。
图5为本发明带倒勾的碳纤维车圈成型模具的分解示意图。
图6为本发明内、外圈放入模具中成型的过程示意图。
1：内圈，11：主纱层，12：辐条补强纱层，2：外圈，21：车圈胎槽层，22：刹车边补强层，23：垫条子层，3：倒勾，4：辅助治具，5：硅胶衬套，51：凸缘，6：辅助板，7：内圈预制治具，8：上模板，81：上型腔，82：上滑块容置腔，9：下模板，91：下型腔，92：下滑块容置腔，10：模具导柱，20：侧滑块，30：尼龙风管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1，图2所示，本发明公开了一种带倒勾的碳纤维车圈，包括内圈1和与内圈1紧密连接的外圈2。外圈2上设有向内弯折的倒勾3，内圈1两侧包覆在倒勾3上。外圈2从外往内依次包括车圈胎槽层21、刹车边补强层22和垫条子层23。内圈1包括主纱层11及包覆在主纱层11内壁中部的辐条补强纱层12。
车圈胎槽层21包括1层编织布和5～8层单向布，编织布和单向布逐层成角度铺设。刹车边补强层22包括5～8层单向布，单向布逐层成角度铺设。垫条子层23为单向布内表面覆着编织布组成。主纱层11包括5～8层单向布，单向布逐层成角度铺设。辐条补强纱12层包括18～26层单向布，单向布逐层成角度铺设。编织布为玻纤织布，厚度为0.04～0.06mm，单向布的厚度为0.08mm～0.1mm。
如表1所示，本实施例中车圈胎槽层21共9层纱，第1层为编织布，2-9层为单向布，各层成角度布设。如表2所示，刹车边补强层22共6层纱，均为单向布，各层成角度布设。如表3所示，垫条子层23为一层单向布内表面覆着一层编织布组成。如表4所示，主纱层11包括6层单向布。如表5所示，辐条补强纱层12包括26层单向布，各层成角度布设。
表1车圈胎槽层的铺层结构
序号 材料及角度 材料类别 材料厚度
1 G0 编织布(玻纤织布) 0.05mm
2 C90 单向布 0.1mm
3 C50 单向布 0.1mm
4 C90 单向布 0.1mm
5 C50 单向布 0.1mm
6 C90 单向布 0.1mm
7 C50 单向布 0.1mm
8 C90 单向布 0.1mm
9 C50 单向布 0.1mm
表2刹车边补强层的铺层结构
序号 材料及角度 材料类别 材料厚度
1 C90 单向布 0.1mm
2 C50 单向布 0.1mm
3 C90 单向布 0.1mm
4 C50 单向布 0.1mm
5 C90 单向布 0.1mm
6 C50 单向布 0.1mm
表3垫条子层的铺层结构
序号 材料及角度 材料类别 材料厚度或直径
1 G0 编织布(玻纤织布) 0.05mm
2 C0 单向布 Ф2～Ф5mm
表4主纱层的铺层结构
Figure BDA0001989812540000041
Figure BDA0001989812540000051
表5辐条补强纱层的铺层结构
序号 材料及角度 材料类别 材料厚度
1 C20 单向布 0.1mm
2 C-20 单向布 0.1mm
3 C45 单向布 0.1mm
4 C-45 单向布 0.1mm
5 C20 单向布 0.1mm
6 C-20 单向布 0.1mm
7 C45 单向布 0.1mm
8 C-45 单向布 0.1mm
9 C20 单向布 0.1mm
10 C-20 单向布 0.1mm
11 C45 单向布 0.1mm
12 C-45 单向布 0.1mm
13 C20 单向布 0.1mm
14 C-20 单向布 0.1mm
15 C45 单向布 0.1mm
16 C-45 单向布 0.1mm
17 C20 单向布 0.1mm
18 C-20 单向布 0.1mm
19 C45 单向布 0.1mm
20 C-45 单向布 0.1mm
21 C20 单向布 0.1mm
22 C-20 单向布 0.1mm
23 C45 单向布 0.1mm
24 C-45 单向布 0.1mm
25 C20 单向布 0.1mm
26 C-20 单向布 0.1mm
本发明还公开了上述带倒勾的碳纤维车圈的预型工艺，包括以下步骤：
S1.预制外圈
如图3所示，在辅助治具4上包覆一硅胶衬套5，硅胶衬套5设有与倒勾相匹配的凸缘51(图3a)。铺助治具4的材料为铝或电木。在硅胶衬套5上依次铺若干外结构材料层，外结构材料层预型为外圈2。在辅助治具4两侧设置用于定位外结构材料层边缘的辅助板6。
外结构材料层包括依次铺于硅胶衬套上的车圈胎槽层21、刹车边补强层22和垫条子层23。如图3b示，车圈胎槽层21均匀铺于硅胶衬套5整体上。如图3c示，刹车边补强层22铺于车圈胎槽层21的两侧。如图3d示，垫条子层23铺于刹车边补强层22的两侧。
S2.预制内圈
如图4所示，在内圈预制治具7上依次铺若干内结构材料层，内结构材料层预型为内圈1。内结构材料层包括依次铺于内圈预制治具7上的主纱层11及辐条补强纱层12。如图4a先将主纱层11铺于内圈预制治具7内，然后如图4b示，将辐条补强纱层12铺于主纱层11的中部。最后如图4c示，将内圈1从内圈预制治具7中取出。
S3.组合预型
将步骤S2得到的内圈组合预型到步骤S1的外圈内侧。在内圈与外圈中布置放入尼龙风管，将内外圈预型作业，保证尺寸和形状到位，再将辅助治具拆下，保留硅胶衬套于预型好的产品上。
S4.入模
如图5所示，碳纤维车圈成型模具包括上模板8、下模板9、侧滑块20及用于连接上、下模板的模具导柱10。上模板8下方设置有上型腔81及与上型腔81连通的上滑块容置腔82。下模板9上方设置有下型腔91及与下型腔91连通的下滑块容置腔92。侧滑块20上设有与硅胶衬套5相匹配的凸腔。
如图6所示，将步骤S3得到的带着硅胶衬套的预型产品放入模具型腔中。将模具侧滑块20置入与预型产品的硅胶衬套相匹配及定位，引出预型产品中的尼龙风管30，并在尼龙风管30端部连接气嘴配件，合模。
S5.成型。
往气嘴中充入0.1MPa～0.2MPa的空气，并保压5s～8s，使尼龙风管30胀起让预型的内圈1和外圈2平顺的贴附在模具型腔表面,通过300吨的合模液压力使模具密合。将模具置于温度逐步升高至145℃～155℃的成型台面，将尼龙风管30进气逐步加压至1.5MPa～1.8MPa,加压过程与升温过程同时进行，直到温度与压强达到后进行保压,直至预型产品完全成型固化。
S4.后处理
打开模具，取出侧滑块20及硅胶衬套5，将尼龙风管30抽出，经过机加、表面处理后即得碳纤维车圈。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带倒勾的碳纤维车圈，其特征在于，包括内圈和与内圈紧密连接的外圈，所述的外圈上设有向内弯折的倒勾，所述的内圈两侧包覆在倒勾上；所述的内圈和外圈均为碳纤维材料铺层制成，所述的外圈从外往内依次包括车圈胎槽层、刹车边补强层和垫条子层，所述的内圈包括主纱层及包覆在主纱层内壁中部的辐条补强纱层。
2.如权利要求1所述的带倒勾的碳纤维车圈，其特征在于，所述的车圈胎槽层包括1层编织布和5～8层单向布，编织布和单向布逐层成角度铺设；所述的刹车边补强层包括5～8层单向布，单向布逐层成角度铺设；所述的垫条子层为单向布内表面覆着编织布组成。
3.如权利要求1所述的带倒勾的碳纤维车圈，其特征在于，所述的主纱层包括5～8层单向布，单向布逐层成角度铺设；所述的辐条补强纱层包括18～26层单向布，单向布逐层成角度铺设。
4.如权利要求1所述的带倒勾的碳纤维车圈，其特征在于，所述的编织布为玻纤织布，厚度为0.04～0.06mm，所述的单向布的厚度为0.08mm～0.1mm。
5.带倒勾的碳纤维车圈成型模具，其特征在于：包括上模板、下模板、侧滑块、硅胶衬套及用于连接上、下模板的模具导柱，上模板下方设置有上型腔及与上型腔连通的上滑块容置腔，下模板上方设置有下型腔及与下型腔连通的下滑块容置腔，侧滑块插入上滑块容置腔与下滑块容置腔内，所述的侧滑块内侧设置有与硅胶衬套相匹配的凸腔，所述的硅胶衬套安装在凸腔上。
6.一种带倒勾的碳纤维车圈预型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.预制外圈，在辅助治具上包覆一硅胶衬套，硅胶衬套设有与倒勾相匹配的凸缘，在硅胶衬套上依次铺若干外结构材料层，外结构材料层预型为外圈；
S2.预制内圈，在内圈预制治具上依次铺若干内结构材料层；内结构材料层预型为内圈，将内圈从内圈预制治具中取出；
S3.组合预型，将步骤S2得到的内圈组合预型到步骤S1的外圈内侧，并在内圈与外圈中布置放入尼龙风管，将内外圈预型作业，保证尺寸和形状到位，再将辅助治具拆下，保留硅胶衬套于预型好的产品上；
S4.入模，将步骤S3得到的带着硅胶衬套的预型产品放入模具型腔中，模具侧滑块上设有与硅胶衬套相匹配的凸腔，将模具侧滑块置入与预型产品的硅胶衬套相匹配及定位，引出预型产品中的尼龙风管，并在尼龙风管端部连接气嘴配件，合模；
S5.成型，往气嘴中充入空气，并保压几秒，使尼龙风管胀起让预型的内圈和外圈平顺的贴附在模具型腔表面；将模具置于温度逐步升高至145℃～155℃的成型台面，将尼龙风管进气逐步加压至1.5MPa～1.8MPa,加压过程与升温过程同时进行，直到温度与压强达到后进行保压,直至预型产品完全成型固化；
S6.后处理，打开模具，取出侧滑块及硅胶衬套，将尼龙风管抽出，经过机加、表面处理后即得碳纤维车圈。
7. 如权利要求6所述的带倒勾的碳纤维车圈预型工艺，其特征在于，步骤S5成型过程中，往气嘴中充入0.1MPa～0.2MPa的空气，并保压5s～8s，使尼龙风管胀起让预型的内圈和外圈平顺的贴附在模具型腔表面, 通过300吨的合模液压力使模具密合。
8.如权利要求6所述的带倒勾的碳纤维车圈预型工艺，其特征在于，步骤S1中，在辅助治具两侧设置用于定位外结构材料层边缘的辅助板。
9.如权利要求6所述的带倒勾的碳纤维车圈预型工艺，其特征在于，所述的外结构材料层包括依次铺于硅胶衬套上的车圈胎槽层、刹车边补强层和垫条子层，所述的车圈胎槽层均匀铺于硅胶衬套整体上，所述的刹车边补强层铺于车圈胎槽层的两侧；所述的垫条子层铺于刹车边补强层的两侧，所述的内结构材料层包括依次铺于内圈预制治具上的主纱层及辐条补强纱层，所述的辐条补强纱层铺于主纱层的中部。
10.如权利要求6所述的带倒勾的碳纤维车圈预型工艺，其特征在于，所述的铺助治具的材料为铝或电木。
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