CN112793188A - 一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块及成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，包括模拟块主体，所述模拟块主体中间为区域面，所述区域面的周向延伸为第一匹配间隙面和第二匹配间隙面，所述区域面上设置有凸出处，所述模拟块主体通过模具制备获得，所述模具在匹配面的对应区域面按所放加工余量值偏置面处理形成下沉槽，所述模拟块主体通过加入模具内腔里的碳纤维组、碳粉和糊状树脂热压固化成型，所述碳纤维组铺设在模具内腔里，所述碳粉填充在模具凹处，所述糊状树脂通过下沉槽灌入；本发明还提供了一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块成型方法；通过上述方式，本发明提供的模拟块不仅质量轻，而且精度可高到0.05mm，实现了轻量化，方便了操作，满足了检测高要求。

Description

一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块及成型方法
技术领域
本发明涉及汽车检测技术领域，特别是涉及一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块及成型方法。
背景技术
检具是生产制造业经常使用的工具之一，用于帮助工作人员快速、准确检查各种零部件的尺寸，判断其是否合乎标准，尤其对于汽车检测行业，通过使用检具，将零部件放到专业的检具上检测合格后即可安装，有效保证了整个流水线工作畅通和汽车零部件的互换性问题。
在设计制造产品检具过程中，有一类检具的操作使用，是通过用手持检具安装定位在汽车零部件的开口部位上，从而实现周边匹配间隙的检测，所以对于检具的整体重量有一定的要求：一方面操作要方便，能够轻拿轻放；另一方面假如装在汽车白车身上，减少受自身的重力，不会使检具下沉，影响检测精度。
目前绝大多数整体仿形开口检具是采用锻铝整体加工出来，很难控制其重量，也有少部分采用碳纤维通过模具整体直接成形，虽然重量能够满足要求，但是因加工模具有一定的误差，即加工中心加工曲面通常存在0.05~0.1mm的误差，再加上材料固化后再从模具脱出，固化收缩后有0.2mm左右的变形量，因此碳纤维用模具压成型后，出模的变形量很难保证精度要求，累计误差通常不止0.3mm，因此难以兼顾轻量化和高精度的产品需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种以碳纤维为主材料与可切削加工的糊状树脂组合用模具整体挤压成型，其功能面放余量由加工来保证精度的模拟块，不仅质量轻，而且精度可高到0.05mm，实现了轻量化，方便了操作，满足了检测高要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，包括模拟块主体，所述模拟块主体中间为区域面，所述区域面的周向延伸为第一匹配间隙面和第二匹配间隙面，所述区域面上设置有凸出处，所述模拟块主体通过模具制备获得，所述模具在匹配面的对应区域面按所放加工余量值偏置面处理形成下沉槽，所述模拟块主体通过加入模具内腔里的碳纤维组、碳粉和糊状树脂热压固化成型，所述碳纤维组铺设在模具内腔里，所述碳粉填充在模具凹处，所述糊状树脂通过下沉槽灌入。
优选的，所述碳纤维组由至少两层碳纤维布中间夹环氧树脂胶压制而成。
优选的，所述碳纤维组为等厚度设置。
优选的，所述模具采用酯材料或者电木材料制备，且通过机械加工加工到位。
优选的，所述模具内的下沉槽宽25~30mm，深度1.5~2.0mm。
优选的，所述糊状树脂由树脂粉、环氧树脂和固化剂混合而成。
优选的，所述树脂粉、环氧树脂和固化剂的混合比例为（23~27）:（23~27）:（0.5~1.5）。
优选的，所述碳粉可用碳丝代替。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块成型方法，包括如下步骤：
（1）铺设碳纤维组：在模具的内腔里铺设碳纤维组，其中碳纤维组由至少两层碳纤维布夹环氧树脂胶压制而成；
（2）填充碳粉或者碳丝：在对应的模具凹处填充碳粉或者碳丝；
（3）灌入糊状树脂：在模具的下沉槽灌入糊状树脂；
（4）热压固化：合模热压，72小时后开模，固化成型，得到模拟块产品；
（5）模拟块功能区预留余量精加工：将模拟块产品上加工中心机床，按预留的基准装夹定位，把功能区预留余量的面加工到位，保证其精度。
优选的，上述步骤（4）中合模热压的温度范围为150~200℃。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块及成型方法，同时利用了碳纤维材料的高强度、密度小的性能优势，糊状树脂的优良加工性能和表面质量及精度，即以碳纤维为主材料，与可切削加工的糊状树脂组合，用特定模具整体挤压成型，其功能面放余量由加工来保证精度，通过本方案中的材料、结构设计和成型方法获得的模拟块结构，不仅实现了整体重量的轻量化，而且精度可高达0.05mm，制备简单，检具方便操作，满足了检测日益增高的要求，有效填补了高标准检具类型，丰富了现有检具市场，具有良好的实用性和市场空间。
附图说明
图1是本发明一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块的示意图，为了清楚展现结构，图中同时展示出正反面；
图2是本发明中用于制备模拟块结构的模具结构示意图；
图3是本发明中模拟块结构的局部剖切示意图；
图4是本发明一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块成型方法流程图；
附图中各部件的标记如下：
1、模拟块主体；2、区域面；3、第一匹配间隙面；4、第二匹配间隙面；5、凸出处；6、模具；7、下沉槽；8、模拟块的碳纤维材料区域；9、模拟块的糊状树脂材料区域。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：
如图1所示，一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，包括模拟块主体1，根据模拟块主体的功能，区分出模拟块主体的中间为区域面2，区域面2的周向延伸为第一匹配间隙面3和第二匹配间隙面4，在区域面2上设置有凸出处5，该模拟块主体1通过模具制备获得，模具分为上模和下模，模具采用廉价的酯材料或者电木材料制备，且通过机械加工加工到位。
如图1和图2所示，模具6的上下模在匹配面的对应区域面按所放加工余量值偏置面处理，形成下沉槽7，为后续灌入的糊状树脂放有一定的加工余量而预留，下沉槽7的宽度优选25~30mm，深度优选1.5~2.0mm，下沉槽的走向根据不同模拟块的形状不同而不同，通常设置在模拟块功能面的边缘区域。
如图1、图2和图3所示，模拟块主体1通过加入模具内腔里的碳纤维组、碳粉和糊状树脂热压固化成型，其中：碳纤维组铺设在模具内腔里，碳粉填充在对应的模具凹处，糊状树脂通过下沉槽灌入。碳纤维组由一层一层的碳纤维布中间夹环氧树脂胶压制而成，碳纤维布至少为两层，且碳纤维组为等厚度设置，碳纤维组具体的厚度根据模拟块具体设计要求确定。另外，可将碳粉填充在相邻单层碳纤维布之间对应的模具凹处，后续热压固化为一体成型，相较于单独的将碳粉填充在碳纤维组外的模具凹处热压固化成型，更大程度的确保高强度。糊状树脂由树脂粉、环氧树脂和固化剂混合搅拌而成，三者的混合比例为23:24:1，碳粉可以用碳丝代替。
如图4所示，本发明还公布了该一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块成型方法，包括如下步骤：
（1）铺设碳纤维组：在模具的内腔里铺设碳纤维组，其中碳纤维组由至少两层碳纤维布夹环氧树脂胶压制而成；
（2）填充碳粉或者碳丝：在对应的模具凹处填充碳粉或者碳丝，也可选择将碳粉或者碳丝填充在相邻单层碳纤维布之间对应的模具凹处；
（3）灌入糊状树脂：在模具的下沉槽灌入糊状树脂；
（4）热压固化：合模热压，合模热压的温度选择为150℃，72小时后开模，固化成型，得到模拟块产品；
（5）模拟块功能区预留余量精加工：将模拟块产品上加工中心机床，按预留的基准装夹定位，把功能区预留余量的面加工到位，保证其精度。
实施例2：
与实施例1不同的是，树脂粉、环氧树脂和固化剂的混合比例选取为24:25:1，成型方法中的合模热压温度为选择200℃，其余结构及其合成方式与实施例1中相同。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，其特征在于：包括模拟块主体，所述模拟块主体中间为区域面，所述区域面的周向延伸为第一匹配间隙面和第二匹配间隙面，所述区域面上设置有凸出处，所述模拟块主体通过模具制备获得，所述模具在匹配面的对应区域面按所放加工余量值偏置面处理形成下沉槽，所述模拟块主体通过加入模具内腔里的碳纤维组、碳粉和糊状树脂热压固化成型，所述碳纤维组铺设在模具内腔里，所述碳粉填充在模具凹处，所述糊状树脂通过下沉槽灌入。
2.根据权利要求1所述的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，其特征在于：所述碳纤维组由至少两层碳纤维布中间夹环氧树脂胶压制而成。
3.根据权利要求2所述的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，其特征在于：所述碳纤维组为等厚度设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，其特征在于：所述模具采用酯材料或者电木材料制备，且通过机械加工加工到位。
5.根据权利要求4所述的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，其特征在于：所述模具内的下沉槽宽25~30mm，深度1.5~2.0mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，其特征在于：所述糊状树脂由树脂粉、环氧树脂和固化剂混合而成。
7.根据权利要求6所述的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块，其特征在于：所述树脂粉、环氧树脂和固化剂的混合比例为（23~27）:（23~27）:（0.5~1.5）。
8.根据权利要求1所述的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块结构，其特征在于：所述碳粉可用碳丝代替。
9.一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）铺设碳纤维组：在模具的内腔里铺设碳纤维组，其中碳纤维组由至少两层碳纤维布夹环氧树脂胶压制而成；
（2）填充碳粉或者碳丝：在对应的模具凹处填充碳粉或者碳丝；
（3）灌入糊状树脂：在模具的下沉槽灌入糊状树脂；
（4）热压固化：合模热压，72小时后开模，固化成型，得到模拟块产品；
（5）模拟块功能区预留余量精加工：将模拟块产品上加工中心机床，按预留的基准装夹定位，把功能区预留余量的面加工到位，保证其精度。
10.根据权利要求9所述的一种基于模具挤压成型的碳纤维模拟块成型方法，其特征在于：上述步骤（4）中合模热压的温度范围为150~200℃。
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