CN112976608B - 大丝束连续碳纤增强汽车地板vartm成型模具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，包括上模、下模和由上模和下模闭合后形成的模腔，所述模腔连通有进胶管路和抽真空管路，所述抽真空管路连通压力缓冲罐，所述压力缓冲罐的出口端通过压力控制器和第一阀门外接第一抽真空支管。该成型模具设计压力控制器和压力缓冲罐，用压力缓冲罐来平衡压力控制器调节压力的过程中所引起的压力快速、大幅度波动的问题，从而使大丝束纤维浸润均匀、充分且浸润效率高、质量好。

Description

大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具
技术领域
本发明涉及汽车地板制造领域，具体的说，涉及了一种大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具。
背景技术
碳纤维复合材料，与传统材料相比，具有质量轻、强度高、抗疲劳、耐高温、耐腐蚀、可设计强等无可比拟的优势，被各国视为重要的战略材料之一，是21世纪的黑色革命，被视为实现汽车轻量化制造的首选材料。
2015年，在我国首批发布的国家重点研发计划“新能源汽车”试点专项指南中，“电动汽车结构轻量化共性技术”和“轻量化纯电动轿车集成开发技术”都把碳纤维复合材料的成型作为重点研究内容之一。然而，目前广泛使用的小丝束碳纤维，因价格高昂，使其在向汽车、交通等普通民用领域推广应用时面临极大的障碍，而近些年发展起来的大丝束碳纤维，其成本可降至小丝束碳纤维的一半左右，是碳纤维在民用领域应用的必然选择。
大丝束碳纤维与小丝束最大区别，是其束内纤维丝数量要远多于小丝束，这导致大丝束碳纤维在真空辅助树脂传递成型（VARTM）时，纤维束内微观浸润困难，更易在束内产生干斑、气泡等缺陷。
因此，驱动树脂模内运动的抽真空压力控制非常关键，压力过大会导致纤维束间的宏观流动快于纤维束内微观浸润，导致束内浸润不充分、形成缺陷；对于带有凸起结构的制品，压力过大还会在凸起位置形成无法预浸的孤岛；而压力过小会导致制品成型时间过长，效率低下，如时间达到树脂凝胶时间则无法成型。
此外，当前的VARTM成型模具采用单纯的机械锁模或真空锁模的方式，存在锁模力不均、漏气、锁模困难的问题。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种浸润过程中压力稳定、保证浸润均匀性和效率、成品质量高、密封性能好的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，包括上模、下模和由上模和下模闭合后形成的模腔，所述模腔连通有进胶管路和抽真空管路，所述抽真空管路的出口端连通压力缓冲罐的进口端，所述压力缓冲罐的出口端通过压力控制器和第一阀门外接第一抽真空支管。
基上所述，围绕所述模腔的四周设置流道，所述进胶管路与所述流道连通。
基上所述，所述进胶管路的出口设置有至少两个，各出口的位置以模腔的中心为界对称布置。
基上所述，所述上模和下模间的外周位置围绕所述模腔设有回字形的外环密封条和内环密封条，所述外环密封条和内环密封条之间的空间连通有抽真空辅助锁模管路，所述抽真空辅助锁模管路上安装有压力表和第二阀门，所述第二阀门外接第二抽真空支管，所述第一抽真空支管和第二抽真空支管通过三通阀连接抽真空主管。
基上所述，所述上模和下模之间对称的设置若干磁力锁模器。
基上所述，所述上模和下模之间设置导柱。
基上所述，所述压力缓冲罐包括罐体和密封法兰。
基上所述，所述抽真空管路的进口端位于模腔的中心处。
基上所述，所述抽真空管路、进胶管路和抽真空辅助锁模管路均设置于上模中。
基上所述，所述进胶管路的进口端为软管。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明设计压力控制器和压力缓冲罐相互配合的方式，对模腔进行抽真空和真空度的动态调节操作，为避免调节过程中的压力剧烈波动，利用压力缓冲罐内较大容量的特点来平衡波动，进而保证浸润过程中树脂流动的稳定性，不仅可以保证生产的质量，还可以保证生产的效率；另外，压力缓冲罐还能够起到溢料回收的作用，大丝束碳纤维因浸润困难，通常在树脂充满模腔后，需要溢料进入抽真空管路，直至抽真空管路中树脂不含气泡再停止抽真空操作，以保证模腔空气完全排出。因此溢出到真空管路的树脂可以通过压力缓冲罐回收，通过缓冲罐的法兰密封一端可定期打开清理溢料树脂。
进一步的，四周设置流道，从中心处抽真空，能够提升成型效率。
进一步的，进胶管路的出口围绕模腔对称布置，能够从流道的对角或对边处向中心流动，进一步提升成型效率。
进一步的，设置回字形的双道橡胶密封条，在成型前先对外环密封条和内环密封条之间的空间进行抽真空，以此判断位于回字形内环的模腔是否漏气。
进一步的， 设置磁力锁模器和导柱，当上下模合模时，模具四周的磁力锁能够保证模具四周受力均匀，将设置在上模的双道橡胶密封条均匀地吸附在下模上，保证模腔不漏气。
附图说明
图1是本发明中大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具隐藏上模的立体结构示意图。
图2是本发明中大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具隐藏上模的正面结构示意图。
图3是本发明中大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具的整体结构示意图。
图中：1.进胶管路；2.流道；3.外环密封条；4.内环密封条；5.磁力锁模器；6.上模；7.导柱；8.下模；9.抽真空管路；10.压力缓冲罐；11.压力控制器；12.第一阀门；13.第二阀门；14.压力表；15.抽真空辅助锁模管路；16.抽真空主管；17.密封法兰。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-图3所示，一种大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，包括上模6、下模8和由上模和下模闭合后形成的模腔，所述上模6和下模8之间设置导柱7，所述上模6和下模8之间对称的设置若干磁力锁模器5。
所述模腔连通有进胶管路1和抽真空管路9，所述抽真空管路9的出口端连通压力缓冲罐10的进口端，所述压力缓冲罐10的出口端连通压力控制器11的进口端，所述压力缓冲罐的出口端通过压力控制器和第一阀门外接第一抽真空支管。
所述压力缓冲罐包括罐体和密封法兰17；所述上模6和下模8间的外周位置围绕所述模腔设有回字形的外环密封条3和内环密封条4，所述外环密封条3和内环密封条4之间的空间连通有抽真空辅助锁模管路15，所述抽真空辅助锁模管路15上安装有压力表14和第二阀门13，所述第二阀门13外接第二抽真空支管，所述第一抽真空支管和第二抽真空支管通过三通阀连接抽真空主管16，抽真空主管16连接抽真空泵。
其中，所述抽真空管路9、进胶管路1和抽真空辅助锁模管路15均设置于上模6中，所述进胶管路1的进口端为软管。
为提升成型效率，围绕所述模腔的四周设置流道2，所述进胶管路1与所述流道2连通，所述进胶管路1的出口设置有两个，各出口的位置以模腔的中心为界对称布置，所述抽真空管路9的进口端位于模腔的中心处。
工作原理：
在下模凸模上铺覆纤维布，在导柱导引下，上下模合闭，合模同时上下模四周的磁力锁模模块同时作用，模具四周同时受磁力作用闭合，保证模具四周受力均匀，将设置在上模的双道橡胶密封条均匀地吸附在下模上，保证模腔不漏气。
关闭第一阀门12，打开第二阀门13，开启真空泵，通过抽真空辅助锁模管路15抽出内、外环密封条之间的空气，当压力表14达到压力-80KPa时，关闭第二阀门13，保持10分钟观察压力表14压力是否变化，依此判断模腔是否漏气。
如模腔不漏气，折弯进胶软管1使其封闭，打开第二阀门12开始对模腔抽真空，直至模腔负压达到设定值，压力控制器11自动关闭。然后打开进胶软管1使其开始进胶。此时，树脂会首先充满制品四周的流道2（未铺纤维布），然后从四周向中间的纤维布浸润、流动。
随着树脂进入模腔，模腔负压值会降低，当低于设定值时压力控制器开启，继续对模腔抽真空以维持模腔负压在设定值附近，保证树脂在模腔内的均匀流动和浸润。在压力控制器打开或关闭时，具有较大容量的缓冲罐可以缓冲模腔压力的波动。
当树脂进入抽真空管路9且后续抽出的树脂不含气泡时，关闭第一阀门12和真空泵；如进入抽真空管路9树脂含气泡，可继续抽真空直至抽出树脂不含气泡为止，此时抽出来的树脂可通过缓冲罐回收。
当树脂完全固化后，打开磁力锁模器和第二阀门13，开模取出制品，切割制品四周不含纤维布的流道，即为所成型的制品。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，包括上模、下模和由上模和下模闭合后形成的模腔，其特征在于：所述模腔连通有进胶管路和抽真空管路，所述抽真空管路连通压力缓冲罐，所述压力缓冲罐的出口端通过压力控制器和第一阀门外接第一抽真空支管；对模腔抽真空，当模腔负压值达到设定值时，压力控制器自动关闭；当模腔负压值低于设定值时，压力控制器开启，继续对模腔抽真空以维持模腔负压在设定值附近；所述压力缓冲罐包括罐体和密封法兰；所述压力缓冲罐用于保证大丝束连续碳纤维浸润过程中树脂流动的稳定性，使大丝束连续碳纤维浸润均匀。
2.根据权利要求1所述的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，其特征在于：围绕所述模腔的四周设置流道，所述进胶管路与所述流道连通。
3.根据权利要求2所述的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，其特征在于：所述进胶管路的出口设置有至少两个，各出口的位置以模腔的中心为界对称布置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，其特征在于：所述上模和下模间的外周位置围绕所述模腔设有回字形的外环密封条和内环密封条，所述外环密封条和内环密封条之间的空间连通有抽真空辅助锁模管路，所述抽真空辅助锁模管路上安装有压力表和第二阀门，所述第二阀门外接第二抽真空支管，所述第一抽真空支管和第二抽真空支管通过三通阀连接抽真空主管。
5.根据权利要求4所述的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，其特征在于：所述上模和下模之间对称的设置若干磁力锁模器。
6.根据权利要求5所述的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，其特征在于：所述上模和下模之间设置导柱。
7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，其特征在于：所述抽真空管路的进口端位于模腔的中心处。
8.根据权利要求6所述的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，其特征在于：所述抽真空管路、进胶管路和抽真空辅助锁模管路均设置于上模中。
9.根据权利要求1所述的大丝束连续碳纤增强汽车地板VARTM成型模具，其特征在于：所述进胶管路的进口端为软管。
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