CN113415001A - 一种成型工装、成型方法及帽形筋壁板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成型工装、成型方法及帽形筋壁板，该工装包括模体、软膜、金属芯模和盖板，模体具有一平整的顶面板，模体的顶面板上设有多个互相平行的帽形筋槽，每个帽形筋槽的两端均连接有卡簧固定夹；金属芯模连接在软膜内，并贯穿软膜的两端，软膜和金属芯模均可拆卸连接在帽形筋槽内，金属芯模和卡簧固定夹浮动连接；盖板可拆卸连接在模体的顶面，且盖板覆盖住多个帽形筋槽。本申请保证加筋壁板类制件成型质量，解决帽形筋壁板成型过程封闭型腔制件难以施压及成型后脱模困难的问题，工艺操作便捷，具有稳定的生产能力，同时模具制造难度小，周期短，成本低，经济实用。

Description

一种成型工装、成型方法及帽形筋壁板

技术领域

本发明涉及复合材料成型工艺技术领域，具体涉及一种成型工装、成型方法及帽形筋壁板。

背景技术

碳纤维复材成型需要一定的温度和一定的压力，提供压力的方式有真空袋压、对模加压、软模加压等，其中软模加压多以硅橡胶等材料通过加热过程材料的热膨胀对封闭或半封闭型腔内制件产品施加压力，而软模材料的结构形状及壁厚尺寸对所提供的压力影响很大，软模无支持或以芯轴为支撑，而通常软模芯轴是通过轴准确定位等形式固定在外模，固定式软模加压形式对软模的结构形状非对称及壁厚尺寸不等无法实现软模热膨胀时各个方向力自动平衡，从而造成型腔内制件压力不均衡无法保证制件质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成型工装、成型方法及帽形筋壁板，以解决现有技术中成型腔内制件压力不均衡无法保证制件质量的问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种成型工装，包括模体、软膜、金属芯模和盖板，所述模体具有一平整的顶面板，所述模体的顶面板上设有多个互相平行的帽形筋槽，每个所述帽形筋槽的两端均连接有卡簧固定夹；

所述金属芯模连接在所述软膜内，并贯穿所述软膜的两端，所述软膜和所述金属芯模均可拆卸连接在所述帽形筋槽内，所述金属芯模和所述卡簧固定夹浮动连接；

所述盖板可拆卸连接在所述模体的顶面，且所述盖板覆盖住多个所述帽形筋槽。

进一步地，每个所述帽形筋槽的两端均固定连接有一个水平的卡簧固定夹和一个竖直的卡簧固定夹，水平的所述卡簧固定夹位于所述帽形筋槽内，竖直的所述卡簧固定夹位于所述帽形筋槽的外侧；

所述软膜的两端金属芯模分别和水平的卡簧固定夹及竖直的卡簧固定夹相连接。

进一步地，每个所述帽形筋槽的两端均设有一个水平的卡簧固定夹和一个竖直的卡簧固定夹，水平的所述卡簧固定夹位于所述帽形筋槽内，且可滑动连接在所述帽形筋槽内，竖直的所述卡簧固定夹固定连接在所述帽形筋槽的外侧；

所述软膜的两端金属芯模分别和水平的卡簧固定夹及竖直的卡簧固定夹相连接。

进一步地，所述卡簧固定夹为蝶形结构的卡簧固定夹。

进一步地，所述模体还包括连接在所述顶面板底面的侧板，所述侧面上设有多个万向吊环。

进一步地，所述软膜为硅橡胶软膜。

进一步地，所述盖板为碳纤维复合板制成的盖板。

一种根据上述任一项所述成型工装的成型方法，包括如下步骤：

在模体的帽形筋槽内铺设用于成型帽形筋的碳纤维预浸料；

在碳纤维预浸料上放置软膜和金属芯模的组合体，使金属芯模和卡簧固定夹浮动连接；

在模体和软膜组成的型面上铺贴外蒙皮，并在外蒙皮上铺贴盖板；

将铺贴盖板后的整体型面加温加压固化以形成帽形筋壁板。

进一步地，所述外蒙皮的形状为平面状或曲面状。

一种根据上述任一项所述的成型方法成型的帽形筋壁板。

根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：

1、本申请设计的成型工装，通过在帽形筋槽内设计软膜和金属芯模，在成型帽形筋壁板时软膜的体积受热膨胀保证对帽形筋的加压的效果；通过软膜内的金属芯模和两端的卡簧固定夹浮动连接，保证了软膜膨胀过程中金属芯模能够有效的移动，从而保证了帽形筋槽内制件压力均衡；可在非对称及壁厚尺寸不等实现软模热膨胀时各个方向力自动平衡；

2、本申请的卡簧固定夹包括水平和垂直两个方向的卡簧固定夹，在成型帽形筋壁板时，软膜膨胀会带动金属芯模产生水平和垂直方向的位移，两个弹簧固定夹能够保证金属芯模在水平和垂直方向的运动，并限制金属芯模在水平和垂直方向自由度，保证了软膜对膨胀制件的压力均衡；

3、本申请在模体上设计盖板，在模型筋壁板成型过程中，盖板能够起到压住外蒙皮的作用，保证成型过程中外蒙皮和帽形筋的整体成型效果，防止软膜膨胀而导致帽形筋和外蒙皮的连接效果差的问题；盖板采用2-4mm的碳纤维复合板制成，在帽形筋壁板成型过程中，能够保证盖板和外蒙皮的贴合效果，不论外蒙皮为平面状还是曲面状，成型过程中，盖板受热会变形成外蒙皮的形状，保证对外蒙皮的加压效果。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中帽形筋壁板的一种结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中帽形筋壁板另一种结构的示意图；

图3为本发明具体实施方式中成型工装的结构示意图；

图4为图3的局部放大图；

图5为图3不同视角的结构示意图；

图6为图5的局部放大图；

图7为卡簧固定夹不同实施例的安装示意图。

其中：1、模体；2、软膜；3、金属芯模；4、卡簧固定夹；5、螺钉；6、盖板；7、万向吊环；8、帽形筋；9、外蒙皮。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

本发明的目的是提供是针对碳纤维复合材料帽形筋壁板类产品成型工艺，研发制造出满足要求的帽形筋壁板类合格制件的工装及生产出满足要求的帽形筋壁板。

基于上述目的，本申请提供了一种成型工装，如图1至图4所示，一种成型工装，包括模体1、软膜2、金属芯模3和盖板6，模体1具有一平整的顶面板，模体1的顶面板上设有多个互相平行的帽形筋槽，每个帽形筋槽的两端均连接有卡簧固定夹4；金属芯模3连接在软膜2内，并贯穿软膜2的两端，软膜2和金属芯模3均可拆卸连接在帽形筋槽内，金属芯模3和卡簧固定夹4浮动连接；盖板6可拆卸连接在模体1的顶面，且盖板6覆盖住多个帽形筋槽。

本申请设计的成型工装，通过在帽形筋槽内设计软膜和金属芯模，在成型帽形筋壁板时软膜的体积受热膨胀保证对帽形筋的加压的效果；通过软膜内的金属芯模和两端的卡簧固定夹浮动连接，保证了软膜膨胀过程中金属芯模能够有效的移动，从而保证了帽形筋槽内制件压力均衡。

在本申请的一些实施例中，如图3所示，模体1的整体结构为方形框架状结构，其具有一顶面板和位于顶面板底面的多个四个侧面板，前后两侧的侧面板上连接有万向吊环7，便于模体1整体的提升移动，便于成型模型筋壁板过程中将模体送入成型设备并从成型设备中取出。

在一些实施例中，模体1的形状可以为其它形状，如梯形状、三角状等，保证具有一平整的顶面用于成型帽形筋壁板即可。

在一些实施例中，万向吊环7选用M20规格成品件。

在一些实施例中，如图4和图5所示，卡簧固定夹4包括设置在帽形筋槽一端的水平方向的卡簧固定夹4和设置在另一端的垂直方向的卡簧固定夹4。水平方向的卡簧固定夹4位于帽形筋槽内，用于使金属芯模可在水平方向运动。垂直方向的卡簧固定夹4设置在帽形筋槽的一侧，和帽形筋槽的长度方向相垂直，用于使金属芯模可在竖直方向运动。

在成型帽形筋壁板时，软膜膨胀会带动金属芯模产生水平和垂直方向的位移，两个弹簧固定夹能够保证金属芯模在水平和垂直方向的运动，并限制金属芯模在水平和垂直方向自由度，保证了软膜对膨胀制件的压力均衡。

在一些进一步地实施例中，卡簧固定夹4采用弹簧钢冷弯成品。

在一些实施例中，盖板6在使用过程中放置到模体1的顶面，将模体1上方的外蒙皮9压住，保持外蒙皮9和帽形筋结合成型的效果。成型后，将盖板6取下，便于成型后的帽形筋壁板的脱模。

盖板6采用3mm碳纤维层合板制造而成，此种设计能够保证盖板和外蒙皮的贴合效果，不论外蒙皮为平面状还是曲面状，成型过程中，盖板受热会变形成外蒙皮的形状，保证对外蒙皮的加压效果。

在一些实施例中，模体1采用碳钢焊接后加工制造。

软膜2为硅橡胶软膜，硅橡胶软模2采用硅胶浇注成型。

金属芯模3采用45#钢加工制造。

在一些实施例中，为了通过本申请设计的一套成型的工装能够制造不同长度的帽形筋壁板，本实施例将水平方向的卡簧固定夹做了以下调整。水平方向的卡簧固定夹4设计为可在帽形筋槽内移动的形式，且移动到位后可进行锁定，进而完成帽形筋壁板的成型。

具体的，如图7所示，帽形筋槽的右端设有一安装水平方向卡簧固定夹的安装槽口，该槽口的深度大于帽形筋槽的深度，该安装槽内的两侧壁上对称固定有支撑板，该支撑板用于与支撑成型板。水平方向的卡簧固定夹安装在支撑槽内，使用时，将水平方向的卡簧固定夹移动至合适位置并通过螺栓组件固定，在支撑板上放置成型板，成型板的顶面和帽形筋槽的底面在同一水平面内，保证成型帽形筋壁板的质量。放置成型板后工装即组装完毕。进一步地，为了保证成型板和帽形筋槽的贴合效果，防止成型时两者之间出现缝隙，在安装槽口的左端部可设计压板，压板压住成型板的左端，使成型板的右端和帽形筋槽的底面贴紧，保证帽形筋壁板成型质量。

基于上述多个实施例中的工装，本申请还提供了一种帽形筋壁板的成型方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、在模体1的帽形筋槽内铺设用于成型帽形筋8的碳纤维预浸料；碳纤维预浸料的厚度根据需要设定，其铺设范围要贴满帽形筋槽的侧壁，保证后续成型过程中能够和外蒙皮9的连接效果。

步骤2、在碳纤维预浸料上放置软膜2和金属芯模3的组合体，使金属芯模3和卡簧固定夹4浮动连接。

步骤3、在模体1和软膜2组成的型面上铺贴外蒙皮9，并在外蒙皮9上铺贴盖板6。

步骤4、将铺贴盖板6后的整体型面加温加压固化以形成帽形筋壁板，成型完成后脱模取出成型后的帽形筋壁板。

本申请的成型方法结合成型工装具体说明如下：首先在模体1帽形筋槽内铺贴碳纤维预浸料，帽形筋8铺贴完成后制袋真空预压实，然后筋槽内放入硅橡胶软模2与金属芯模3的组合体，金属芯模3两端分别卡入水平和竖直布置的卡簧固定夹4固定，卡簧固定夹4通过螺钉5与模体1安装固定，卡簧固定夹4为蝶形结构卡簧可以弹性变形并可以提供一定的夹持力，在帽形筋8与模体1及硅橡胶软模2组成的型面上整体铺贴外蒙皮9，外蒙皮9铺贴完成后覆盖盖板6然后真空制袋，入罐依照固化制度加温加压固化，固化过程在帽形筋8与外蒙皮9构成的闭合型腔内硅橡胶软模2因受热快速膨胀从而对产品施加一定的内部张力加压，同时金属芯模3受到硅橡胶软模2热膨胀力大于卡簧固定夹4夹持力时金属芯模3就会在一定范围内移动自动平衡筋槽内的压力，浮动式软模不会受到金属芯模3定位限制及硅橡胶软模2结构和壁厚等影响使制件压力不均而产生缺陷，从而制造出满足要求的帽形筋壁板合格制件。

本发明还提供了一种帽形筋壁板如图1和图2所示，该帽形筋壁板为本申请提供的成型工装和成型方法制成。本申请制成的帽形筋壁板质量高、受压均匀、使用寿命长。

综上，本申请提供的一种成型工装、成型方法及帽形筋壁板，保证加筋壁板类制件成型质量，解决帽形筋壁板成型过程封闭型腔制件难以施压及成型后脱模困难的问题，工艺操作便捷，具有稳定的生产能力，同时模具制造难度小，周期短，成本低，经济实用。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种成型工装，其特征在于，包括模体（1）、软膜（2）、金属芯模（3）和盖板（6），所述模体（1）具有一平整的顶面板，所述模体（1）的顶面板上设有多个互相平行的帽形筋槽，每个所述帽形筋槽的两端均连接有卡簧固定夹（4）；

所述金属芯模（3）连接在所述软膜（2）内，并贯穿所述软膜（2）的两端，所述软膜（2）和所述金属芯模（3）均可拆卸连接在所述帽形筋槽内，所述金属芯模（3）和所述卡簧固定夹（4）浮动连接；

所述盖板（6）可拆卸连接在所述模体（1）的顶面，且所述盖板（6）覆盖住多个所述帽形筋槽。

2.根据权利要求1所述的成型工装，其特征在于，每个所述帽形筋槽的两端均固定连接有一个水平的卡簧固定夹（4）和一个竖直的卡簧固定夹（4），水平的所述卡簧固定夹（4）位于所述帽形筋槽内，竖直的所述卡簧固定夹（4）位于所述帽形筋槽的外侧；

所述软膜（2）的两端金属芯模（3）分别和水平的卡簧固定夹（4）及竖直的卡簧固定夹（4）相连接。

3.根据权利要求1所述的成型工装，其特征在于，每个所述帽形筋槽的两端均设有一个水平的卡簧固定夹（4）和一个竖直的卡簧固定夹（4），水平的所述卡簧固定夹（4）位于所述帽形筋槽内，且可滑动连接在所述帽形筋槽内，竖直的所述卡簧固定夹（4）固定连接在所述帽形筋槽的外侧；

所述软膜（2）的两端金属芯模（3）分别和水平的卡簧固定夹（4）及竖直的卡簧固定夹（4）相连接。

4.根据权利要求1所述的成型工装，其特征在于，所述卡簧固定夹（4）为蝶形结构的卡簧固定夹（4）。

5.根据权利要求1所述的成型工装，其特征在于，所述模体（1）还包括连接在所述顶面板底面的侧板，所述侧面上设有多个万向吊环（7）。

6.根据权利要求1所述的成型工装，其特征在于，所述软膜（2）为硅橡胶软膜。

7.根据权利要求1所述的成型工装，其特征在于，所述盖板（6）为碳纤维复合板制成的盖板。

8.一种根据权利要求1至7任一项所述成型工装的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：

在模体（1）的帽形筋槽内铺设用于成型帽形筋（8）的碳纤维预浸料；

在碳纤维预浸料上放置软膜（2）和金属芯模（3）的组合体，使金属芯模（3）和卡簧固定夹（4）浮动连接；

在模体（1）和软膜（2）组成的型面上铺贴外蒙皮（9），并在外蒙皮（9）上铺贴盖板（6）；

将铺贴盖板（6）后的整体型面加温加压固化以形成帽形筋壁板。

9.根据权利要求8所述的成型方法，其特征在于，所述外蒙皮（9）的形状为平面状或曲面状。

10.一种帽形筋壁板，其特征在于，采用权利要求8至9任一项所述的成型方法制成。

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