CN112454945A - 用于等截面空心梁拉挤成型的模具及成型工艺 - Google Patents
用于等截面空心梁拉挤成型的模具及成型工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112454945A CN112454945A CN202011210645.XA CN202011210645A CN112454945A CN 112454945 A CN112454945 A CN 112454945A CN 202011210645 A CN202011210645 A CN 202011210645A CN 112454945 A CN112454945 A CN 112454945A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wall
- section
- preforming
- fiber cloth
- mold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 103
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 97
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 33
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 33
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 16
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010125 resin casting Methods 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
- B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
- B29C70/523—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die and impregnating the reinforcement in the die
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
- B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
- B29C70/525—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
- B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
- B29C70/525—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C70/526—Pultrusion dies, e.g. dies with moving or rotating parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
- B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
- B29C70/525—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C70/528—Heating or cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
- B29L2031/3064—Trains
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于等截面空心梁的模具及成型工艺，该模具包括预成型模具，其包括多个预成型板，所述预成型板上开设有与纤维布的数量和尺寸匹配的多个开口；多个所述预成型板沿第一方向排布，同一所述预成型板上的多个开口形状相同，且在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔排布，其中，至少两个相邻的所述预成型板的所述开口的形状不同，并配置成：同一纤维布沿所述第一方向依次穿过所述至少两个相邻的所述预成型板后变形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配。该模具为复杂截面形状的空心梁提供了通过拉挤成型的条件，能够降低加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆零部件制造领域，特别是涉及一种用于等截面空心梁的模具及成型工艺。
背景技术
随着碳纤维复合材料制造工艺的不断进步，其在轨道交通车辆上的应用也不断增加，有效拓宽了轨道车辆的可设计范围和应用领域。
传统的设备舱横梁为铝合金材质，在轻量化和耐环境性能的发展趋势下逐渐更换为复合材料，轨道车辆的其他结构件也逐渐更换为复合材料。
目前，复合材料制的设备舱横梁通常是通过模压成型工艺进行生产，模压成型工艺所使用的预浸料和模具具有较高的成本，在批量生产时需要多套模具同时施工，生产效率和经济性相对较低。
通常来说，设备舱横梁为等截面空心梁结构，对于此类结构的复合材料部件来说，拉挤工艺是经济性和效率性相对较高的成型工艺。
除了设备舱横梁外，轨道车辆上也有其他等截面空心梁结构，这些梁结构的截面形状相对复杂，已有的拉挤模具无法适用。
因此，如何设计适用于轨道车辆上相对复杂的等截面空心梁的拉挤成型用模具，以及适用于等截面空心梁的拉挤成型工艺，以确保等截面空心梁的成型质量，成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于等截面空心梁拉挤成型的模具，包括预成型模具，所述预成型模具包括多个预成型板，所述预成型板上开设有与纤维布的数量和尺寸匹配的多个开口；
多个所述预成型板沿第一方向排布，同一所述预成型板上的多个开口形状相同，且在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔排布，其中，至少两个相邻的所述预成型板的所述开口的形状不同，并配置成：同一纤维布沿所述第一方向依次穿过所述至少两个相邻的所述预成型板后变形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配。
本发明提供的模具，用于等截面空心梁拉挤成型，设有预成型模具，实际设置时，预成型模具的多个预成型板沿着第一方向排布，该第一方向为拉挤夹持方向，同一组纤维布经过至少两个预成型板后，在不同开口的约束变形作用下，能够形成截面呈预设形状的预设结构，该预设结构在外部导向部件的导向作用下能够形成成型结构，成型结构的截面与等截面空心梁的截面形状至少部分匹配，这样，根据实际要成型的等截面空心梁的形状，可以设置一组或者两组以上的纤维布经过预成型后形成一组或者两组以上的成型结构，这些成型结构组合后形成与等截面空心梁截面相同的铺层结构，为复杂截面形状的空心梁提供了通过拉挤成型的条件，能够降低复杂形状的等截面空心梁的加工成本。
如上所述的模具，所述至少两个相邻的所述预成型板中，位于下游的所述预成型板的开口形状相对于与其相邻的位于上游的所述预成型板的开口形状的变形角度不超过45°。
如上所述的模具，还包括芯模，所述芯模的截面形状与所述等截面空心梁的空腔形状适配，所述预成型板具有能够卡设于所述芯模的槽口，各所述预成型板均卡设于所述芯模，以使各所述预成型板的所述开口的横向中心线与所述芯模的横向中心线重合。
如上所述的模具，所述等截面空心梁为设备舱的横梁，所述横梁为相对其横向中心线对称的结构，包括梁顶壁、两个梁侧壁和梁底壁，所述梁侧壁包括与所述梁顶壁连接的上侧壁部、与所述梁底壁连接的下侧壁部以及连接所述上侧壁部和所述下侧壁部的过渡壁部，所述梁顶壁、所述梁侧壁和所述梁底壁的中间壁段围合形成空腔，所述梁底壁两端的端部壁段分别位于对应侧的所述下侧壁部的外侧，所述下侧壁部相对所述上侧壁部靠近所述空腔的中心，所述空腔为倒凸形状；
所述预成型模具包括第一预成型组件，所述第一预成型组件包括第一预成型板和位于其下游的第二预成型板，所述第一预成型板具有至少两个平行排布的第一开口，所述第一开口呈直线形状，所述第二预成型板具有与所述第一开口的数目相同且位置对应的第二开口，所述第二开口包括中部开口段和位于所述中部开口段两端的端部开口段，所述端部开口段相对所述中部开口段向下倾斜，两个所述端部开口段相对所述中部开口段对称设置，所述中部开口段的长度与所述梁顶壁的宽度相当；
所述第一预成型板的所述槽口位于所述第一开口的下方，所述第二预成型板的所述槽口位于所述第二开口的下方；
所述第一预成型组件用于穿设形成所述梁顶壁、所述梁侧壁以及部分所述梁底壁的第一组纤维布。
如上所述的模具，所述预成型模具还包括第二预成型组件，所述第二预成型组件包括位于所述第二预成型板下游的第三预成型板，所述第三预成型板具有至少两个平行排布的第三开口，所述第三开口呈直线形状，且其中至少部分所述第三开口的长度与所述梁底壁的宽度相当；沿所述第二方向，所述第三开口位于所述第一开口和所述第二开口的下方，且，所述第三成型板的所述槽口位于所述第三开口的上方；
所述第三成型板的上部形成有相对所述芯模的横向中心线对称的两个V形槽，所述V形槽靠近所述芯模的横向中心线的槽侧壁相对所述端部开口段更靠近所述芯模的横向中心线；
所述第二预成型组件用于穿设形成至少部分所述梁底壁的第二组纤维布。
如上所述的模具，对应于所述横梁空腔的所述芯模还具有通孔，所述通孔的中心线与所述芯模的长度方向平行；还包括注胶模具，所述芯模穿过所述注胶模具的模腔，沿所述芯模的长度方向，所述芯模对应于所述注胶模具的部分的外周壁设置有若干个环形流道，相邻两个所述环形流道间隔预设距离，所述芯模的顶壁在对应于所述环形流道的位置形成有连通所述通孔和所述环形流道的注胶口。
本发明还提供一种用于等截面空心梁拉挤成型的成型工艺，包括预成型步骤，所述预成型步骤包括：
第一组纤维布经过至少两次变形后，形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的成型截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配；
所述第一组纤维布的各纤维布选用多轴向布。
该成型工艺与前述模具的成型原理一致，具有相同的技术效果，同时，该成型工艺可适用于多轴向布的铺层，可以提高最终成型的空心梁的受力性能、机械性能和抗疲劳性能。
如上所述的成型工艺，所述第一组纤维布相邻两次的变形中，变形角度不超过45°。
如上所述的成型工艺，所述等截面空心梁为设备舱的横梁，所述横梁为相对其横向中心线对称的结构，包括梁顶壁、两个梁侧壁和梁底壁，所述梁侧壁包括与所述梁顶壁连接的上侧壁部、与所述梁底壁连接的下侧壁部以及连接所述上侧壁部和所述下侧壁部的过渡壁部，所述梁顶壁、所述梁侧壁和所述梁底壁的中间壁段围合形成空腔，所述梁底壁两端的端部壁段别位于对应侧的所述下侧壁部的外侧，所述下侧壁部相对所述上侧壁部靠近所述空腔的中心，所述空腔为倒凸形状；
所述第一组纤维布包括直接与芯模贴合的最内层纤维布以及位于所述最内层纤维布外侧的外层纤维布，所述最内层纤维布经过预成型后在导向作用下完全包覆所述芯模的外周壁；所述外层纤维布经过预成型后在导向作用下形成包覆所述芯模对应于所述梁顶壁和所述梁侧壁的部分以及对应于所述梁底壁的位于所述下侧壁部外侧的端部壁段。
如上所述的成型工艺，所述预成型步骤还包括：
所述第一组纤维布经过预成型并在导向作用下与第二组纤维布组合形成截面形状与所述横梁的截面形状匹配的铺层结构；其中，所述第二组纤维布用于形成对应于所述梁底壁的结构；
所述第二组纤维布也选用多轴向布。
如上所述的成型工艺，还在所述铺层结构的对应于所述梁底壁和所述梁侧壁的交界区域填充碳纤维纱；所述多轴向布具体为四轴向布，包括克重为800g/cm2、600g/cm2、400g/cm2、200g/cm2的四轴向布。
如上所述的成型工艺，还包括注射步骤，所述注射步骤包括向所述铺层结构注入流动的树脂体系，并使所述树脂体系浸润所述铺层结构的纤维布；
所述树脂体系需满足以下条件：
常温下，粘度低于2000mPa·S，适用期不小于6小时；固化温度在80～180℃范围时，固化时间不超过5分钟；常压下，浸润时间不超过5分钟；树脂浇注体强度不小于800MPa。
如上所述的成型工艺，所述注射步骤中，注入所述树脂体系时，自所述铺层结构的内壁向外壁方向和自所述铺层结构的外壁向内壁方向同时注射。
如上所述的成型工艺，注胶后的所述铺层结构经过固化步骤和尺寸校正步骤后形成所述横梁，形成的所述横梁的壁厚均超过4mm，纤维含量超过55％。
附图说明
图1为本发明所提供一种具体实施例中横梁的横截面结构示意图；
图2至图4分别示出了对应于图1所示横梁的预成型模具的三个预成型板的结构示意图；
图5为图4中所示预成型板和对应的导向部件的结构示意图；
图6为对应于图1所示横梁的芯模的结构示意图；
图7为具体实施例中注胶模具的断面示意图；
图8示出了具体实施例中注胶模具和芯模的注胶流道的结构简示图；
图9示出了具体实施例中填充碳纤维纱的位置示意图；
图10为具体实施例中校正工装的结构简示图。
附图标记说明：
横梁10，空腔101，梁顶壁11，梁侧壁12，上侧壁部121，下侧壁部122，过渡壁部123，梁底壁13，端部壁段131，中间壁段132；
第一预成型板201，第一开口211，第一槽口212；
第二预成型板202，第二开口221，中部开口段2211，端部开口段2212，第二槽口222；
第三预成型板203，第三开口231，第三槽口232，V形槽233，第一槽壁2331，第二槽壁2332；
U形导向件300；
芯模400，通孔401，第一环形流道402，芯模注胶口403；
注胶模具500，上板510，上板注胶口511，侧板520，下板530，下板注胶口531，第二环形流道501；
校正工装600。
具体实施方式
本发明提供的模具，用于等截面空心梁拉挤成型，该模具包括预成型模具，预成型模具包括多个预成型板，每个预成型板上开设有与纤维布的数量和尺寸匹配的多个开口。
其中，多个预成型板沿第一方向排布，在拉挤成型时，该第一方向即为纤维布的牵引夹持方向，同一预成型板上的多个开口形状相同，且在垂直于第一方向的第二方向上间隔排布，这样，可以同时使多个纤维布层同时穿过一个预成型板实现铺层设计；多个预成型板中的至少两个相邻的预成型板的开口的形状不同，并配置成：同一组纤维布沿第一方向依次穿过该至少两个相邻的预成型板后变形成截面呈预设形状的预设结构，该预设结构能够在导向作用下形成成型结构，该成型结构的截面与等截面空心梁的截面形状至少部分匹配。
如上，该模具通过预成型模具的设置，通过其中至少两个预成型板的设置能够将纤维布层平整的直线状态变形成方便导向成与等截面空心梁的截面至少部分匹配的预设结构，这样，可以将预成型模具的多个预成型板分成一组或两组以上，经过每组的预成型板对纤维布进行变形，导向后形成一个或两个以上的成型结构，这些成型结构组合后可以形成与等截面空心梁截面相同的铺层结构，为复杂截面形状的空心梁提供了通过拉挤成型的条件，能够降低复杂形状的等截面空心梁的加工成本。
需要指出的是，由于等截面空心梁的截面形状通常较为复杂，纤维布层经过预成型板的变形后通常不会直接形成对应的结构，需要通过额外设置的导向部件将经过预成型板变形的预设结构再导向成匹配的结构；当然，在经过预成型板的变形后能够直接形成对应的结构时，不必再对其进行导向。
具体设置时，同一组的相邻的两个预成型板中，位于下游的预成型板的开口形状相对于与其相邻的位于上游的预成型板的开口形状的变形角度不超过45°，也就说，同一纤维布在经过先后两个预成型板变形时，其变形角度不超过45°，以确保变形效果。
此处的上游和下游相对纤维布拉挤成型时的行进方向定义，即靠近纤维布来源的方向为上游，远离纤维布来源的方向为下游。
具体的方案中，该模具还包括芯模，芯模的截面形状与等截面空心梁空腔形状适配，可以理解，经过预成型模具变形后的纤维布分层至少包覆于芯模外壁，以形成与等截面空心梁截面形状匹配的铺层结构。
为了对经过预成型板的纤维布和芯模相对限位，预成型板具有能够卡设于芯模的槽口，设置时，沿着拉挤方向，多个预成型板均通过各自的槽口卡设于芯模，以使各预成型板的开口的横向中心线与芯模的横向中心线重合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面以轨道车辆的一种设备舱的横梁结构为例，结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供一种具体实施例中横梁的横截面结构示意图。
该实施例中，设备舱的横梁10为相对其横向中心线对称的结构，包括梁顶壁11、两个梁侧壁12和梁底壁13，梁侧壁12包括与梁顶壁11连接的上侧壁部121、与梁底壁13连接的下侧壁部122以及连接上侧壁部121和下侧壁部122的过渡壁部123，梁顶壁11、梁侧壁12和梁底壁13的位于两个梁侧壁12之间的中间壁段132围合形成空腔101，梁底壁13两端的端部壁段131分别位于对应侧的下侧壁部122的外侧，其中，下侧壁部122相对上侧壁部121靠近空腔101的中心，如图所示，该横梁10的空腔101为倒凸字形状。
请一并参考图2至图6，图2至图4分别示出了对应于图1所示横梁的预成型模具的三个预成型板的结构示意图；图5为图4中所示预成型板和对应的导向部件的结构示意图；图6为对应于图1所示横梁的芯模的结构示意图。
对应于该横梁10结构的模具的预成型模具包括第一预成型组件，该第一预成型组件包括第一预成型板201和位于其下游的第二预成型板202。
第一预成型板201具有至少两个平行排布的第一开口211，以图示方位，第一开口211沿着水平方向延伸的直线形结构，方便纤维布的设置，图示方案中，第一预成型板201具有三个第一开口211。
第二预成型板202具有三个第二开口221，位置与三个第一开口211对应，第二开口221包中部开口段2211和位于中部开口段2211两端的端部开口段2212，端部开口段2212相对中部开口段2211向下倾斜，两个端部开口段2212相对中部开口段2211对称设置，可以理解为第二开口221呈类似于等腰梯形的结构。其中，中部开口段2211的长度与横梁10的梁顶壁11的宽度相当。
第一预成型板201的第一槽口212位于板的下方，第二预成型板202的第二槽口222也位于板的下方，设置时，第一预成型板201和第二预成型板202分别通过第一槽口212和第二槽口222骑跨在芯模400上，以保证纤维布的对中。
该实施例中的第一预成型组件用于穿设形成横梁10的梁顶壁11、梁侧壁12以及部分梁底壁13的第一组纤维布。
以图示示例，第一组纤维布可以包括三个纤维布层，分别穿过第一预成型板201的三个第一开口211后，再穿过第二预成型板202的三个第二开口221，变形成对应于第二开口221的形状，其中，纤维布层对应于第二开口221的中部开口段2211的部分最终会形成横梁10的梁顶壁11，对应于端部开口段2212的部分最终根据导向可以形成横梁10的梁侧壁12，以及梁底壁13的端部壁段131，或者可以形成横梁10的梁侧壁12以及梁底壁13的中间壁段132，或者还可以只形成横梁10的梁侧壁12。
本例中，第一组纤维布中，最靠近芯模400的一层纤维布在实际设置时，经过变形后完全包裹芯模400的外周壁，即该层纤维布对应于横梁10的梁顶壁11、梁侧壁12以及中间壁段132，位于该层纤维布外侧的其余层纤维部形成对应于横梁10的梁顶壁11、梁侧壁12以及端部壁段132的结构，这样，最终形成的横梁10在梁侧壁12和梁底壁13之间没有对接缝，可以提高横梁10的成型质量。
该实施例中，预成型模具还包括第二预成型组件，该第二预成型组件包括位于第二预成型板202下游的第三预成型板203，第三预成型板具有至少两个平行排布的第三开口231，第三开口231呈直线形状，以图示方位，第三开口231位于第一开口211和第二开口221的下方，第三成型板203用于与芯模400相对限位的第三槽口232位于第三开口231的上方。
第二预成型组件用于穿设形成至少部分梁底壁13的第二组纤维布。可以理解，第二组纤维布不用经过变形处理，所以只需设置一个预成型板即可。
图示方案中，第三开口231具体设有四个，最上端靠近芯模400的第三开口231相对较短设置，其尺寸对应于横梁10的梁底壁13的中间壁段132，也就是说，穿过该第三开口231的纤维布最终形成的是对应于梁底壁13的中间壁段132的结构，剩余三个第三开口231的长度与梁底壁13的宽度相当，也就是说，经过这三个第三开口231的纤维布最终形成的是对应于梁底壁13的结构。
如此设置可以满足梁底壁13的中间壁段132和端部壁段131的厚度不同的要求。
可以理解，这些模具在排布时，芯模400的高度不变，第一预成型板201和第二预成型板202骑跨在芯模400上，芯模400嵌置在第三预成型板203的顶端，所以，在布置时，第一组纤维布的走向与第二组纤维布不会发生干涉。
为避免第一组纤维布经过第一预成型组件后受第三预成型板203的阻隔，第三预成型板203的上部还形成有相对芯模400的横向中心线对称设置的两个V形槽233，这样，经过第二预成型板202变形后的第一组纤维布对应于中部开口段2211的部分可以贴覆在芯模400的顶壁，对应于端部开口段2212的部分可以从V形槽233中通过。
在此基础上，第一组纤维布经过第三预成型板203时可以通过导向部件对其进行进一步的导向作用，如前所述，在变形时为保证质量，每步变形的角度不超过45°，所以，第一组纤维布经过第一预成型组的两次变形后，其弯折的角度不会超过45°，在其经过第三预成型板203的V形槽233时，可以借助外部导向件施加导向力，使其弯折的角度更大。
具体地，V形槽233包括靠近芯模400横向中心线的第一槽壁2331和远离的第二槽壁2332，在第一组纤维布经过第三预成型板203时，可以对其弯折的部分施加朝向第一槽壁2331的作用力，使其靠近甚至贴到第一槽壁2331上，后续更容易导向形成梁侧壁12的结构形式。
如图5所示，在经过第三预成型板203后，可以利用位于芯模400的下端两侧的U形导向件300将第一组纤维布的对应部位向芯模400方向导向，以使其形成对应于上侧壁部121、下侧壁部122、过渡壁部123以及端部壁段131的结构。
经过预成型模具后的第一组纤维布和第二组纤维布组合后即形成对应于横梁10的结构，经过后续的注胶模具和固化模具，以对铺设的纤维层注射树脂和固化成型。
实际设置时，第一组纤维布和第二组纤维布均选用多轴向布，以提高成型的横梁10的受力性能、机械性能和抗疲劳性能。
请一并参考图7和图8，图7为具体实施例中注胶模具的断面示意图；图8示出了具体实施例中注胶模具和芯模的注胶流道的结构简示图。
注胶模具500包括上板510、侧板520和下板530几者组合固定后形成模腔，模腔与横梁10的截面形状相适配，这样，包覆有纤维布层的芯模400能够穿过注胶模具500，实现对纤维层的注胶。
具体设置时，注胶模具500沿着模腔的长度方向间隔设有第二环形流道501，在对应于第二环形流道501的位置，上板510设有与第二环形流道501贯通的上板注胶口511，下板530设有与第二环形流道501贯通的下板注胶口531。
该实施例中，芯模400还具有通孔401，通孔401的中心线与芯模400的长度方向平行。
沿芯模400的长度方便，在芯模400对应于注胶模具500的部分的外周壁设置有若干个第一环形流道402，相邻两个环形流道402间隔预设距离，图8所示方案中只是示例性地示出了一个第一环形流道402的结构，具体设置时，第一环形流道402和第二环形流道501可以错开设置，芯模400的顶壁在对应于第一环形流道402的位置形成有连通通孔401和第一环形流道402的芯模注胶口403。
如上设置后，可以从铺层的纤维布层的内侧和外侧同时注胶，可以确保纤维布的浸润效果，有利于最终产品的成型质量。
本发明还提供一种用于等截面空心梁拉挤成型的成型工艺，包括预成型步骤，该预成型步骤包括：
第一组纤维布经过至少两次变形后，形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的成型截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配；
所述第一组纤维布的各纤维布选用多轴向布。
具体地，第一组纤维布相邻两次的变形中，变形角度不超过45°。
该成型工艺与前述提及的模具的成型原理一致，可以适用于多轴向布的铺层，提高最终成型的空心梁的受力性能、机械性能和抗疲劳性能。
在前面涉及模具的介绍中，已经以横梁10为例说明了成型工艺中预成型的具体方式，此处不再赘述。
具体的方案中，横梁10的成型工艺还包括在纤维布经过预成型和导向后形成的与横梁10截面形状适配的铺层结构的对应于梁底壁13和梁侧壁12的交界区域S1填充碳纤维纱，如图9所示意，该交界区域即为下侧壁部122和中间壁段132形成的角部区域，通过该方式可以保证该角部的纤维含量及形状。
具体的方案中，第一组纤维布和第二组纤维布具体选用四轴向布，包括克重为800g/cm2、600g/cm2、400g/cm2、200g/cm2的四轴向布。具体铺层时，层数及克重的选择根据实际需要设置，比如根据需要，最终成型的横梁10的壁厚均超过4mm，其中的纤维含量超过55％。
该成型工艺还包括注射步骤，利用前述提及的注胶模具500实现对成型的铺层结构注入流动的树脂体系，该实施例中，为使树脂体系能够浸润铺层结构的纤维布，树脂体系需满足以下条件：
常温下，粘度低于2000mPa·S，适用期不小于6小时；固化温度在80～180℃范围时，固化时间不超过5分钟；常压下，浸润时间不超过5分钟；树脂浇注体强度不小于800MPa。
如前提及，在注胶时，自铺层结构的内壁向外壁方向和自铺层结构的外壁向内壁方向同时注射树脂。
注射树脂后再经过固化模具固化。经固化后，在可塑性范围内还通过校正工装600对横梁10进行校正，如图10所示，以保证其直线度和防止梁底壁13的两个端部壁段131翘曲。
以上对本发明所提供的用于等截面空心梁的模具及成型工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (14)
1.用于等截面空心梁拉挤成型的模具，其特征在于，包括预成型模具，所述预成型模具包括多个预成型板，所述预成型板上开设有与纤维布的数量和尺寸匹配的多个开口；
多个所述预成型板沿第一方向排布，同一所述预成型板上的多个开口形状相同，且在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔排布，其中，至少两个相邻的所述预成型板的所述开口的形状不同，并配置成：同一组纤维布沿所述第一方向依次穿过所述至少两个相邻的所述预成型板后变形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配。
2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述至少两个相邻的所述预成型板中，位于下游的所述预成型板的开口形状相对于与其相邻的位于上游的所述预成型板的开口形状的变形角度不超过45°。
3.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，还包括芯模，所述芯模的截面形状与所述等截面空心梁的空腔形状适配，所述预成型板具有能够卡设于所述芯模的槽口，各所述预成型板均卡设于所述芯模，以使各所述预成型板的所述开口的横向中心线与所述芯模的横向中心线重合。
4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，所述等截面空心梁为设备舱的横梁，所述横梁为相对其横向中心线对称的结构，包括梁顶壁、两个梁侧壁和梁底壁，所述梁侧壁包括与所述梁顶壁连接的上侧壁部、与所述梁底壁连接的下侧壁部以及连接所述上侧壁部和所述下侧壁部的过渡壁部，所述梁顶壁、所述梁侧壁和所述梁底壁的中间壁段围合形成空腔，所述梁底壁两端的端部壁段分别位于对应侧的所述下侧壁部的外侧，所述下侧壁部相对所述上侧壁部靠近所述空腔的中心，所述空腔为倒凸形状；
所述预成型模具包括第一预成型组件，所述第一预成型组件包括第一预成型板和位于其下游的第二预成型板，所述第一预成型板具有至少两个平行排布的第一开口，所述第一开口呈直线形状，所述第二预成型板具有与所述第一开口的数目相同且位置对应的第二开口，所述第二开口包括中部开口段和位于所述中部开口段两端的端部开口段，所述端部开口段相对所述中部开口段向下倾斜，两个所述端部开口段相对所述中部开口段对称设置，所述中部开口段的长度与所述梁顶壁的宽度相当；
所述第一预成型板的所述槽口位于所述第一开口的下方，所述第二预成型板的所述槽口位于所述第二开口的下方；
所述第一预成型组件用于穿设形成所述梁顶壁、所述梁侧壁以及部分所述梁底壁的第一组纤维布。
5.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述预成型模具还包括第二预成型组件，所述第二预成型组件包括位于所述第二预成型板下游的第三预成型板，所述第三预成型板具有至少两个平行排布的第三开口，所述第三开口呈直线形状，且其中至少部分所述第三开口的长度与所述梁底壁的宽度相当；沿所述第二方向，所述第三开口位于所述第一开口和所述第二开口的下方，且，所述第三成型板的所述槽口位于所述第三开口的上方；
所述第三成型板的上部形成有相对所述芯模的横向中心线对称的两个V形槽，所述V形槽靠近所述芯模的横向中心线的槽侧壁相对所述端部开口段更靠近所述芯模的横向中心线；
所述第二预成型组件用于穿设形成至少部分所述梁底壁的第二组纤维布。
6.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，对应于所述横梁空腔的所述芯模还具有通孔，所述通孔的中心线与所述芯模的长度方向平行；还包括注胶模具，所述芯模穿过所述注胶模具的模腔，沿所述芯模的长度方向，所述芯模对应于所述注胶模具的部分的外周壁设置有若干个环形流道，相邻两个所述环形流道间隔预设距离，所述芯模的顶壁在对应于所述环形流道的位置形成有连通所述通孔和所述环形流道的注胶口。
7.用于等截面空心梁拉挤成型的成型工艺，其特征在于，包括预成型步骤，所述预成型步骤包括：
第一组纤维布经过至少两次变形后，形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的成型截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配；
所述第一组纤维布的各纤维布选用多轴向布。
8.根据权利要求7所述的成型工艺，其特征在于，所述第一组纤维布相邻两次的变形中，变形角度不超过45°。
9.根据权利要求8所述的成型工艺，其特征在于，所述等截面空心梁为设备舱的横梁，所述横梁为相对其横向中心线对称的结构，包括梁顶壁、两个梁侧壁和梁底壁，所述梁侧壁包括与所述梁顶壁连接的上侧壁部、与所述梁底壁连接的下侧壁部以及连接所述上侧壁部和所述下侧壁部的过渡壁部，所述梁顶壁、所述梁侧壁和所述梁底壁的中间壁段围合形成空腔，所述梁底壁两端的端部壁段别位于对应侧的所述下侧壁部的外侧，所述下侧壁部相对所述上侧壁部靠近所述空腔的中心，所述空腔为倒凸形状；
所述第一组纤维布包括直接与芯模贴合的最内层纤维布以及位于所述最内层纤维布外侧的外层纤维布，所述最内层纤维布经过预成型后在导向作用下完全包覆所述芯模的外周壁；所述外层纤维布经过预成型后在导向作用下形成包覆所述芯模对应于所述梁顶壁和所述梁侧壁的部分以及对应于所述梁底壁的位于所述下侧壁部外侧的端部壁段。
10.根据权利要求9所述的成型工艺，其特征在于，所述预成型步骤还包括：
所述第一组纤维布经过预成型并在导向作用下与第二组纤维布组合形成截面形状与所述横梁的截面形状匹配的铺层结构；其中，所述第二组纤维布用于形成对应于所述梁底壁的结构；
所述第二组纤维布也选用多轴向布。
11.根据权利要求10所述的成型工艺，其特征在于，还在所述铺层结构的对应于所述梁底壁和所述梁侧壁的交界区域填充碳纤维纱；所述多轴向布具体为四轴向布，包括克重为800g/cm2、600g/cm2、400g/cm2、200g/cm2的四轴向布。
12.根据权利要求10所述的成型工艺，其特征在于，还包括注射步骤，所述注射步骤包括向所述铺层结构注入流动的树脂体系，并使所述树脂体系浸润所述铺层结构的纤维布；
所述树脂体系需满足以下条件：
常温下，粘度低于2000mPa·S，适用期不小于6小时；固化温度在80～180℃范围时，固化时间不超过5分钟；常压下，浸润时间不超过5分钟；树脂浇注体强度不小于800MPa。
13.根据权利要求12所述的成型工艺，其特征在于，所述注射步骤中，注入所述树脂体系时，自所述铺层结构的内壁向外壁方向和自所述铺层结构的外壁向内壁方向同时注射。
14.根据权利要求13所述的成型工艺，其特征在于，注胶后的所述铺层结构经过固化步骤和尺寸校正步骤后形成所述横梁，形成的所述横梁的壁厚均超过4mm，纤维含量超过55％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011210645.XA CN112454945A (zh) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | 用于等截面空心梁拉挤成型的模具及成型工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011210645.XA CN112454945A (zh) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | 用于等截面空心梁拉挤成型的模具及成型工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112454945A true CN112454945A (zh) | 2021-03-09 |
Family
ID=74835039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011210645.XA Pending CN112454945A (zh) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | 用于等截面空心梁拉挤成型的模具及成型工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112454945A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101913254A (zh) * | 2010-07-21 | 2010-12-15 | 高宝安 | 多层纤维复合积层型材的立式拉挤成形工艺及装置 |
| CN103031806A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-10 | 北京玻钢院复合材料有限公司 | 一种桥梁用frp拉挤型材及成型设备与制备方法 |
| CN104354305A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-02-18 | 宜昌绿大州新材料开发有限公司 | 玻纤型材表面覆膜挤压成型装置 |
| CN204235901U (zh) * | 2014-11-10 | 2015-04-01 | 宜昌绿大州新材料开发有限公司 | 玻纤型材表面覆膜挤压成型装置 |
| CN109367073A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-02-22 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种设备舱拉挤工艺 |
| CN110696391A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-17 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种高铁设备舱支撑槽拉挤预成型工艺 |
-
2020
- 2020-11-03 CN CN202011210645.XA patent/CN112454945A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101913254A (zh) * | 2010-07-21 | 2010-12-15 | 高宝安 | 多层纤维复合积层型材的立式拉挤成形工艺及装置 |
| CN103031806A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-10 | 北京玻钢院复合材料有限公司 | 一种桥梁用frp拉挤型材及成型设备与制备方法 |
| CN104354305A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-02-18 | 宜昌绿大州新材料开发有限公司 | 玻纤型材表面覆膜挤压成型装置 |
| CN204235901U (zh) * | 2014-11-10 | 2015-04-01 | 宜昌绿大州新材料开发有限公司 | 玻纤型材表面覆膜挤压成型装置 |
| CN109367073A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-02-22 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种设备舱拉挤工艺 |
| CN110696391A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-17 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种高铁设备舱支撑槽拉挤预成型工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8562881B2 (en) | Fibre composite profile component and process and apparatus for continuous production | |
| CN107878726B (zh) | 先进的可变半径层压式复合材料半径填料 | |
| CN104816493B (zh) | 圆角填料及制造圆角填料和复合结构的方法 | |
| CN102785372B (zh) | 一种纤维增强塑料板式弹簧的制造方法 | |
| CN101495296B (zh) | 用于制造纤维复合材料构件的方法 | |
| EP3178634B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines materialhybriden bauteils | |
| CN103370185A (zh) | 包括带有平滑尾段的集成加筋件的复合材料结构及其制造方法 | |
| CN107073843B (zh) | 以连续工艺大批量制造多个不同的纤维复合构件 | |
| US20160144899A1 (en) | Profile Strip of a Vehicle Body | |
| CN109466088B (zh) | 一种织物预浸料复合材料圆筒的模具及模压成型方法 | |
| KR102464884B1 (ko) | 다층 섬유강화 수지복합재의 제조방법 및 그에 따라 제조되는 성형품 | |
| CN112454945A (zh) | 用于等截面空心梁拉挤成型的模具及成型工艺 | |
| KR20190005754A (ko) | 자동차의 휠 서스펜션을 위한 베어링 부시 제조 방법, 베어링 부시 및 컨트롤암 | |
| CN110696391B (zh) | 一种高铁设备舱支撑槽拉挤预成型工艺 | |
| CN211663236U (zh) | 一种碳纤维复合材料轮对提吊 | |
| US20190256185A1 (en) | Method for manufacturing a central wing box from profile sections produced using high-pressure, low-temperature forming, and a central wing box obtained from implementing the method | |
| CN112793670B (zh) | 一种加强管及加强管的制造方法 | |
| CN211251390U (zh) | 一种多层连续纤维弯曲设备 | |
| KR20160053297A (ko) | 수지이송법을 이용한 철도차량용 복합소재 대차프레임의 제작방법 | |
| CN211334659U (zh) | 用于车身和底盘部件的自支撑复合结构 | |
| CN110549649B (zh) | 制造由复合材料制成的部件的方法 | |
| CN114162154B (zh) | 一种轨道交通轻量化车门及其制造方法 | |
| KR102168785B1 (ko) | 복합소재 이중 인발성형장치 | |
| KR102507820B1 (ko) | 다층 섬유강화 수지복합재의 제조방법 및 그에 따라 제조되는 성형품 | |
| CN117429471A (zh) | 一种轨道交通复合材料横扶手及其制造工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210309 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |