CN113771389B - 适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模及加工方法，该空心芯模包括：主体部分，其为帽形并具有沿其纵向贯通的中空部分，主体部分的外表面的横截面形状基本呈梯形并且沿空心芯模的纵向轴线基本保持不变；多个导流槽，其形成于主体部分的外表面上并用于在帽型长桁壁板构件的成型操作中引导树脂流动。根据本发明的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模及加工方法，能够有效促进或辅助树脂在长桁壁板构件的预成型件的表面各处的渗透，并有助于保证长桁壁板构件的型面支撑，从而使得加工制造获得的帽型长桁壁板构件具有更好的成型精度，避免诸如干斑、型面变型等产品缺陷。

Description

适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模及加工方法
技术领域
本发明涉及复合材料构件的制造技术，尤其涉及一种适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模及加工方法。
背景技术
采用复合材料液体成型工艺制造帽型长桁壁板构件时，如何同时实现蒙皮结构及长桁结构的内外部树脂渗透是一个难点。一般，蒙皮为开放曲面结构，树脂渗透较容易，而帽型长桁为窄条闭合结构，树脂渗透及型面支撑需采用芯模辅助。因此，长桁芯模的设计及使用是帽型长桁壁板构件的加工中的一个关键问题。目前针对帽型长桁芯模，主要采用两种结构设计及制造方法：
一种是采用蝴蝶型橡胶芯模及管状真空袋，通过芯模的刚度使得管状真空袋能和帽型长桁的内型面贴合，通过在管状真空袋内部抽真空，从而使得真空袋和长桁贴合，并起到型面支撑的作用，但针对较长的长桁，蝴蝶型芯模由于本身体积较大，操作困难，使得管状真空袋容易在内部形成褶皱和扭转，影响与长桁的贴合效果。同时由于管状真空袋与长桁直接贴合，容易造成树脂渗透的困难，从而可能导致零件干斑等缺陷。
另一种则是采用帽型橡胶实心芯模，通过梯形芯模与帽型长桁的内型面紧密贴合，支撑长桁型面。但橡胶芯模在受热时膨胀，同时由于芯模的实心结构，在成型时芯模产生显著的向外膨胀，导致长桁成型中的型面变形问题，因而影响零件外形精度。
因此，亟需提供一种新的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模及加工方法，以至少部分地解决现有技术的上述问题，从而改善帽型长桁壁板构件的成型质量及型面精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术在帽型长桁壁板构件的加工制造中，可能出现树脂渗透困难而导致加工形成的构件出现干斑、型面变型、成型精度不佳等缺陷，提出一种新的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模及加工方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模，其特点在于，所述空心芯模包括：
主体部分，所述主体部分为帽形并具有沿其纵向贯通的中空部分，所述主体部分的外表面的横截面形状基本呈梯形并且沿所述空心芯模的纵向轴线基本保持不变；
多个导流槽，所述多个导流槽形成于所述主体部分的外表面上并用于在帽型长桁壁板构件的成型操作中引导树脂流动。
根据本发明的一种实施方式，所述多个导流槽包括沿第一方向延伸的多个第一导流槽和沿第二方向延伸的多个第二导流槽，所述多个导流槽在所述空心芯模的外表面形成多个导流槽节点，所述多个导流槽节点用于促进树脂在导流槽之间流动。
根据本发明的一种实施方式，所述第一方向基本沿所述空心芯模的纵向，所述第二方向基本沿所述空心芯模的横向，所述空心芯模的横向包括沿所述梯形的各条边延伸的方向。
根据本发明的一种实施方式，所述多条沿所述第一方向的导流槽彼此之间具有第一间距，所述第一间距在2mm-5mm的范围内；
所述多条沿所述第二方向的导流槽彼此之间具有第二间距，所述第二间距在20mm-35mm的范围内。
根据本发明的一种实施方式，每条所述导流槽的槽宽在0.5mm-1.0mm的范围内，槽深在1mm-2mm的范围内。
根据本发明的一种实施方式，所述空心芯模采用柔性材料制成。
根据本发明的一种实施方式，所述空心芯模采用非硅橡胶材料制成。
根据本发明的一种实施方式，所述空心芯模的厚度在2mm-3mm的范围内。
根据本发明的一种实施方式，所述空心芯模还包括：
依次包裹于所述空心芯模的外表面的四氟布及可剥布。
本发明还提供了一种适于制造帽型长桁壁板构件的加工方法，所述加工方法包括对由帽型筋条板制成的预成型件进行树脂渗透，其中所述预成型件具有底壁和突出于所述底壁中部的帽型筋桥，所述底壁和所述帽型筋桥包围并限定沿所述预成型件的纵向贯通、并基本呈梯形的帽型中空部，其特点在于，所述加工方法采用如上所述的空心芯模，并包括以下步骤：
将四氟布及可剥布依次包裹于所述空心芯模的外表面，其中使所述可剥布及所述四氟布覆盖于所述导流槽的开口，从而形成与所述多条导流槽相对应的多条流道；
将包裹后的所述空心芯模沿所述预成型件的所述帽型中空部的纵向方向对准并穿入所述帽型中空部中；
将树脂引导至所述多条流道中，以促使所述树脂通过所述可剥布及所述四氟布而渗透至所述预成型件上。
根据本发明的一种实施方式，所述加工方法还包括以下步骤：
在所述预成型件充分渗透所述树脂后，将所述预成型件固化成形；
将所述空心芯模连同包裹的所述可剥布及所述四氟布沿所述纵向方向抽出所述预成型件的所述帽型中空部，以实现脱模。
根据本发明的一种实施方式，所述加工方法还包括以下步骤：
布置管状真空袋，将所述管状真空袋贯穿地穿入所述空心芯模的所述中空部分中；
布置刚性模具，使所述刚性模具贴近所述预成型件的所述帽型筋桥的外侧表面，其中所述刚性模具被构造为具有与所述帽型长桁壁板构件的所述帽型筋桥的外侧表面一致的局部形状；
将所述预成型件连同所述空心芯模密封于一密封空间中；
对所述密封空间抽真空，并通过操作所述管状真空袋以使得所述空心芯模对所述预成型件的至少所述帽型筋桥起到内部支撑维型作用，同时通过操作所述刚性模具对所述预成型件的至少所述帽型筋桥起到外部支撑维型作用；
利用所述密封空间相对于外部环境的负压，将外部环境中的容器中的树脂引导至所述流道中。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
根据本发明的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模及加工方法，能够有效促进或辅助树脂在长桁壁板构件的预成型件的表面各处的渗透，并有助于保证长桁壁板构件的型面支撑，从而使得加工制造获得的帽型长桁壁板构件具有更好的成型精度，避免诸如干斑、型面变型等产品缺陷，并可较广泛地适用于各种尺寸和型面的帽型长桁构件的液体成型制造。
附图说明
图1为根据本发明的优选实施方式的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模的立体图。
图2为根据本发明的优选实施方式的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模的横截面示意图。
图3为根据本发明的优选实施方式的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模，在穿有管状真空袋并包裹有可剥布及四氟布的状态下的横截面示意图。
图4为采用根据本发明的优选实施方式的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模的一种示例性加工布置的示意图。
附图标记说明
1：空心芯模                  11：中空部分
12：第一导流槽               13：第二导流槽
2：四氟布                    3：可剥布
5：管状真空袋                61：真空密封袋
62：密封胶带                 7：刚性模具
81：树脂注射口               82：真空口
9：预成型件                  91：底壁
92：帽型筋桥
实施方式
下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。
在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
参考图1-3所示，根据本发明的较佳实施方式的适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模1，空心芯模1包括帽型的主体部分和多个导流槽，其中，主体部分具有沿其纵向贯通的中空部分11，主体部分的外表面的横截面形状基本呈梯形并且沿空心芯模1的纵向轴线基本保持不变。多个导流槽则形成于主体部分的外表面上并用于在帽型长桁壁板构件的成型操作中引导树脂流动。
其中，优选地，如图1所示，该多个导流槽包括沿第一方向（例如沿空心芯模1的纵向）延伸的多个第一导流槽12和沿第二方向（例如沿空心芯模1的横向）延伸的多个第二导流槽13，多个导流槽在空心芯模1的外表面形成多个导流槽节点，多个导流槽节点用于促进树脂在导流槽之间流动。其中，空心芯模1的横向包括沿梯形的各条边延伸的方向。
优选地，空心芯模1采用诸如非硅橡胶材料的柔性材料制成。
其中，非硅橡胶芯模的导流槽可通过特定的模具采用拉挤或热压工艺制成。
根据本发明的一些优选实施方式，非硅橡胶芯模的导流槽可被具体加工为如下的布置和构造。如图1-3所示，多条沿空心芯模1的纵向的导流槽彼此之间可具有第一间距，第一间距在2mm-5mm的范围内；而多条沿沿空心芯模1的横向的导流槽彼此之间可具有第二间距，第二间距在20mm-35mm的范围内。
优选地，每条导流槽的槽宽在0.5mm-1.0mm的范围内，槽深在1mm-2mm的范围内，空心芯模1的厚度可以在2mm-3mm的范围内。
根据如上的针对导流槽布置的优选设计，一方面可便于促进树脂在其中的流动，以便在树脂渗透加工过程中，便于树脂经由在导流槽中及导流槽之间的流动而渗透至预成型件9上各处，另一方面可使得在后续的加热固化工序中，将空心芯模1的膨胀控制在较为有限的范围内。
如图4所示，示出了根据本发明的较佳实施方式的适于制造帽型长桁壁板构件的加工方法中所涉及的一种示例性的整体加工布置，该加工方法采用如图4所示的这种整体加工布置进行加工。
具体地，该加工方法包括对由帽型筋条板制成的预成型件9进行树脂渗透，其中预成型件9具有底壁91和突出于底壁91中部的帽型筋桥92，底壁91和帽型筋桥92包围并限定沿预成型件9的纵向贯通、并基本呈梯形的帽型中空部，其中该加工方法可采用根据本发明的上述实施方式的空心芯模1。该加工方法可包括以下步骤：
将四氟布2及可剥布3依次包裹于空心芯模1的外表面，其中可剥布3可铺贴为紧贴预成型件9的内侧，四氟布2可铺贴为紧贴空心芯模1的外表面，即，四氟布2位于可剥布3的内层，其中布的接缝处可采用诸如高温压敏胶带进行临时固定，其中使可剥布3及四氟布2覆盖于导流槽的开口，从而形成与多条导流槽相对应的多条流道，其中例如可以是以如图3所示的方式使得可剥布3及四氟布2覆盖于导流槽的外表面，随之覆盖导流槽的开口；
布置管状真空袋5，将相应尺寸的管状真空袋5贯穿地穿入空心芯模1的中空部分11中；
将包裹后的空心芯模1沿预成型件9的帽型中空部的纵向方向对准并穿入帽型中空部中；
将树脂引导至多条流道中，以促使树脂通过可剥布3及四氟布2而渗透至预成型件9上；
在预成型件9充分渗透树脂后，将预成型件9固化成形，其中固化所需温度及保温时间可根据具体构件的需要进行选择；；
将空心芯模1连同包裹的可剥布3及四氟布2沿预成型件9的纵向方向抽出预成型件9的帽型中空部，以实现脱模。
脱模之后，可以用诸如塑料或者木楔子手工去除芯模表面的导流槽中的树脂。
根据一些优选的实施方式，该加工方法还可包括以下步骤：
布置刚性模具7，使刚性模具7贴近预成型件9的帽型筋桥92的外侧表面，其中刚性模具7被构造为具有与帽型长桁壁板构件的帽型筋桥92的外侧表面一致的局部形状；
将预成型件9连同空心芯模1密封于一密封空间中，例如利用如图4所示的布置中的外部的真空密封袋61以及密封胶带62进行前述密封；
例如通过如图4中示意性示出的预留的真空口82对密封空间抽真空，并通过操作管状真空袋5以使得空心芯模1对预成型件9的至少帽型筋桥92起到内部支撑维型作用，同时通过操作刚性模具7对预成型件9的至少帽型筋桥92起到外部支撑维型作用，其中，可对预成型件进行整体预压实；
利用密封空间相对于外部环境的负压，将外部环境中的容器中的树脂经由诸如如图4中示出的树脂注射口81引导至流道中。
根据上述本发明的各种可选实施方式提供的方案，适于制造帽型长桁壁板构件，有助于有效促进或辅助树脂在长桁壁板构件的预成型件的表面各处的渗透，并有助于保证长桁壁板构件的型面支撑，从而使得加工制造获得的帽型长桁壁板构件具有更好的成型精度，避免诸如干斑、型面变型等产品缺陷。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适于制造帽型长桁壁板构件的空心芯模，其特征在于，所述空心芯模采用柔性的非硅橡胶材料制成且厚度在2mm-3mm的范围内，并且，所述空心芯模包括：
主体部分，所述主体部分为帽形并具有沿其纵向贯通的中空部分，所述主体部分的外表面的横截面形状基本呈梯形并且沿所述空心芯模的纵向轴线基本保持不变；
多个导流槽，所述多个导流槽采用拉挤工艺或热压工艺加工形成于所述主体部分的外表面上，并用于在帽型长桁壁板构件的成型操作中引导树脂流动。
2.如权利要求1所述的空心芯模，其特征在于，所述多个导流槽包括沿第一方向延伸的多个第一导流槽和沿第二方向延伸的多个第二导流槽，所述多个导流槽在所述空心芯模的外表面形成多个导流槽节点，所述多个导流槽节点用于促进树脂在导流槽之间流动。
3.如权利要求2所述的空心芯模，其特征在于，所述第一方向基本沿所述空心芯模的纵向，所述第二方向基本沿所述空心芯模的横向，所述空心芯模的横向包括沿所述梯形的各条边延伸的方向。
4.如权利要求3所述的空心芯模，其特征在于，所述多条沿所述第一方向的导流槽彼此之间具有第一间距，所述第一间距在2mm-5mm的范围内；
所述多条沿所述第二方向的导流槽彼此之间具有第二间距，所述第二间距在20mm-35mm的范围内。
5.如权利要求4所述的空心芯模，其特征在于，每条所述导流槽的槽宽在0.5mm-1.0mm的范围内，槽深在1mm-2mm的范围内。
6.一种适于制造帽型长桁壁板构件的加工方法，所述加工方法包括对由帽型筋条板制成的预成型件进行树脂渗透，其中所述预成型件具有底壁和突出于所述底壁中部的帽型筋桥，所述底壁和所述帽型筋桥包围并限定沿所述预成型件的纵向贯通、并基本呈梯形的帽型中空部，其特征在于，所述加工方法采用如权利要求1-5中任意一项所述的空心芯模，并包括以下步骤：
将四氟布及可剥布依次包裹于所述空心芯模的外表面，其中使所述可剥布及所述四氟布覆盖于所述导流槽的开口，从而形成与所述多条导流槽相对应的多条流道；
布置管状真空袋，将所述管状真空袋贯穿地穿入所述空心芯模的所述中空部分中；
将包裹后的所述空心芯模沿所述预成型件的所述帽型中空部的纵向方向对准并穿入所述帽型中空部中；
布置刚性模具，使所述刚性模具贴近所述预成型件的所述帽型筋桥的外侧表面，其中所述刚性模具被构造为具有与所述帽型长桁壁板构件的所述帽型筋桥的外侧表面一致的局部形状；
将所述预成型件连同所述空心芯模密封于一密封空间中；
对所述密封空间抽真空，并通过操作所述管状真空袋以使得所述空心芯模对所述预成型件的至少所述帽型筋桥起到内部支撑维型作用，同时通过操作所述刚性模具对所述预成型件的至少所述帽型筋桥起到外部支撑维型作用；
利用所述密封空间相对于外部环境的负压，将外部环境中的容器中的树脂引导至所述多条流道中，以促使所述树脂通过所述可剥布及所述四氟布而渗透至所述预成型件上。
7.如权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述加工方法还包括以下步骤：
在所述预成型件充分渗透所述树脂后，将所述预成型件固化成形；
将所述空心芯模连同包裹的所述可剥布及所述四氟布沿所述纵向方向抽出所述预成型件的所述帽型中空部，以实现脱模。
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CN108928011A (zh) * 2017-05-27 2018-12-04 常州玻璃钢造船厂有限公司 一种复合材料船艇外板与骨架真空树脂导入一体成型方法
CN110239112A (zh) * 2019-05-20 2019-09-17 宁波大学 一种复合材料帽型加筋壁板的加工方法

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