CN114274550A - 一种基于vari成型工艺的多面体成型模具及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VARI成型工艺的多面体成型模具及工艺，所述基于VARI成型工艺的多面体成型模具包括第一模板和设于第一模板上的U形板，所述U形板和第一模板共同限定出用于真空灌注的工作空间。有益效果，本发明采用VARI工艺成型的多面体为一体成型，相比通过胶接、螺栓连接等方式成型的多面体具有更高的连接强度；此外，本发明基于VARI成型工艺的多面体成型工艺采用的铺层设计和注胶管道设计保证树脂在浸润多面体纤维层过程中，能够均匀浸渍多面体的各个面及各面相连接的铺层交界R角处，避免树脂在铺层交界R角处形成快速通道和包路，造成多面体面板区域产生干区、针孔等缺陷，解决多面体制件采用VARI工艺成型难的问题，提高产品质量。

Description

一种基于VARI成型工艺的多面体成型模具及工艺

技术领域

本发明涉及模具领域，特别涉及一种基于VARI成型工艺的多面体成型模具及工艺。

背景技术

如说明书附图9所示，多面体连接件是钢结构中常用的一种连接件，主要用于将若干根钢梁连接起来。

真空辅助树脂灌注成型(VARI)工艺是在RTM工艺基础上发展而来的一种新型的复合材料大型制件的成型工艺，相对于RTM、RFI等成型工艺,具有制件性能高,成本低,非热压罐等特点，非常适合制造大制件。

目前，多面体连接件的制造通常采用模具注塑生产，然而由于连接件面数多，所用模具多为整体式结构，给后续脱模工作带来极大的困难。

此外，当采用VARI工艺(真空辅助树脂灌注)生产多面体连接件时，由于连接件面数多，直接铺设纤维很容易在铺层交界R角处(说明书附图1中附图标记14所示的位置)发生褶皱、架桥，引起后续灌注成型的多面体连接件在铺层交界R角处产生内部空隙，多面体连接件在铺层交界R角处的结构强度低，多面体连接件不合格，而且纤维在铺层交界R角处容易发生变形，对铺覆后多面体连接件的成型效果产生影响。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种基于VARI成型工艺的多面体成型模具及工艺，旨在解决上述背景技术中提到的问题。

为解决现有多面体连接件采用整体式模具制造带来的脱模困难的问题，本发明提出了一种基于VARI成型工艺的多面体成型模具，包括第一模板和设于第一模板上的U形板，所述U形板和第一模板共同限定出用于真空灌注的工作空间。

在一实施例中，所述U形板包括第二模板和可拆卸密封连接于第二模板两端的第三模板，所述第二模板和第三模板的同一侧均与第一模板可拆卸密封连接。

在一实施例中，所述第一模板与第二模板、第一模板与第三模板及第二模板与第三模板均通过螺栓连接其上固设的安装板实现固定连接。

在一实施例中，所述第一模板与第二模板、第一模板与第三模板及第二模板与第三模板的连接处均设有密封结构，所述密封结构包括设于其中一模板上的滑轨和设于另一模板上的滑槽，当两个模板接触时，所述滑轨可伸入滑槽并与滑槽内壁紧密贴合。

在一实施例中，所述滑槽中填注有密封胶。

在一实施例中，所述工作空间内第一模板与第二模板、第一模板与第三模板及第二模板与第三模板的连接处均设有倒圆角。

此外，为解决现有采用VARI工艺生产多面体连接件时，因纤维在铺层交界R角处经常出现褶皱变形、架桥等现象造成注塑成型的多面体连接件内部有空隙，质量不合格，良品率不高的问题，本发明还提出了一种基于VARI成型工艺的多面体成型工艺，其采用前述的基于VARI成型工艺的多面体成型模具执行以下步骤：

在基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁铺设纤维层；

用真空袋将基于VARI成型工艺的多面体成型模具包覆并将袋内抽真空；

往工作空间内注入树脂，固化后脱模。

在一实施例中，所述纤维层包括铺设于第一模板与第三模板内壁的第一纤维层、第二模板与第三模板内壁的第二纤维层及第一模板与第二模板内壁的第三纤维层，所述第二纤维层位于第一纤维层和第三纤维层之间。

在一实施例中，所述第一纤维层和第二纤维层的横截面呈U形，所述第三纤维层的横截面呈L形。

在一实施例中，所述用真空袋将基于VARI成型工艺的多面体成型模具包覆前，所述基于VARI成型工艺的多面体成型工艺还包括：

在纤维层上铺设脱模布；

在脱模布上铺设导流介质；

在导流介质上布置注胶管道。

有益效果：

一、本发明的基于VARI成型工艺的多面体成型模具采用分体式模具生产多面体连接件，脱模方便，有效解决了整体式模具脱模困难的难题；

二、本发明基于VARI成型工艺的多面体成型工艺采用两个U形纤维层和一个L形纤维层叠摞的方式铺设纤维，铺设时可将铺层交界对接缝位置错开，避免在铺层交界R角处产生搭接、架桥和褶皱变形，减少R角处的纤维缺陷，保证模具内壁铺设的纤维厚度一致均匀，确保真空灌注成型的多面体连接件质量合格；

三、本发明采用VARI工艺成型的多面体为一体成型，相比通过胶接、螺栓连接等方式成型的多面体具有更高的连接强度；

四、本发明的基于VARI成型工艺的多面体成型工艺采用的铺层设计和注胶管道设计保证树脂在浸润多面体纤维层过程中，能够均匀浸渍多面体的各个面及各面相连接的铺层交界R角处，避免树脂在铺层交界R角处形成快速通道和包路，造成多面体面板区域产生干区、针孔等缺陷，解决多面体制件采用VARI工艺成型难的问题，提高产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于VARI成型工艺的多面体成型模具的结构示意图一；

图2是本发明基于VARI成型工艺的多面体成型模具的结构示意图二；

图3是本发明基于VARI成型工艺的多面体成型模具的第一模板的结构示意图；

图4是本发明基于VARI成型工艺的多面体成型模具的第二模板的结构示意图；

图5是本发明基于VARI成型工艺的多面体成型模具的第三模板的结构示意图；

图6是本发明多面体成型工艺的第一纤维层的铺设示意图；

图7是本发明多面体成型工艺的第二纤维层的铺设示意图；

图8是本发明多面体成型工艺的第三纤维层的铺设示意图；

图9是本发明多面体成型工艺的纤维层、导流介质、注胶管道和抽真空管道的布置示意图；

图10是采用本发明的多面体成型工艺制备的多面体连接件的结构图。

附图标记说明如下：

1、第一模板；2、第二模板；3、第三模板；4、安装板；5、螺栓；6、滑槽；7、滑轨；8、工作空间；9、U形板；10、第一纤维层；11、第二纤维层；12、第三纤维层；13、倒圆角；14、铺层交界R角处；15、纤维层；16、导流介质；17、注胶管道；18、抽真空管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为解决现有多面体连接件采用整体式模具制造带来的脱模困难的问题，本发明提出了一种基于VARI成型工艺的多面体成型模具，该基于VARI成型工艺的多面体成型模具采用分体式设计，脱模简单方便快捷，如图1和图2所示，所述基于VARI成型工艺的多面体成型模具包括第一模板1和设于第一模板1上的U形板9，所述U形板9和第一模板1共同限定出用于真空灌注形成多面体连接件的工作空间8，所述U形板9和第一模板1可拆卸固定连接。

在本实施例中，如图1和图2所示，所述U形板9包括第二模板2和可拆卸密封连接于第二模板2两端的第三模板3，所述第三模板3有两个，且平行设置，所述第二模板2和两个第三模板3的下表面(以图1为例)均与第一模板1的上表面可拆卸密封连接。

具体的，如图1和图2所示，所述第一模板1、第二模板2、第三模板3上均固定安装有若干个安装板4，当第一模板1、第二模板2、第三模板3组装到位后，所述第一模板1的安装板4和第二模板2的安装板4对齐贴合，所述第二模板2的安装板4和第三模板3的安装板4对齐贴合，所述第一模板1的安装板4和第三模板3的安装板4对齐贴合，然后用螺栓5将对齐贴合的安装板4固定连接在一起，实现第一模板1、第二模板2、第三模板3固定连接。

进一步的，在本实施例中，所述第一模板1与第二模板2、第一模板1与第三模板3及第二模板2与第三模板3的连接处均设有密封结构，所述密封结构包括设于其中一模板上的滑轨7和设于另一模板上的滑槽6，当两个模板接触时，所述滑轨7可伸入滑槽6并与滑槽6内壁紧密贴合实现密封，如图3所示，第一模板1上设有呈U型的滑轨7，如图4所示，第二模板2的上端面设有一字型的滑轨7，第二模板2的侧面还设有呈U型的滑槽6，当第一模板1和第二模板2组装在一起时，第一模板1底部的滑轨7卡入第二模板2侧面的滑槽6中，滑轨7的表面与滑槽6的槽壁面紧密贴合，如图5所示，第三模板3的相邻两侧面均设有滑槽6，分别用于第一模板1的滑轨7和第二模板2的滑轨7卡入其中，实现第一模板1与第二模板2、第一模板1与第三模板3及第二模板2与第三模板3的连接处的密封，更进一步的，为了进一步增强第一模板1与第二模板2、第一模板1与第三模板3及第二模板2与第三模板3的连接处的密封效果，所述滑槽6中可填注有密封胶，这样在滑轨7卡入滑槽6后，密封胶充满滑轨7和滑槽6之间的缝隙，确保第一模板1与第二模板2、第一模板1与第三模板3及第二模板2与第三模板3的连接处的密封。

在本实施例中，如图1所示，所述工作空间8内第一模板1与第二模板2、第一模板1与第三模板3及第二模板2与第三模板3的连接处均设有倒圆角13。

此外，为解决现有采用VARI工艺生产多面体连接件时，因纤维在铺层交界R角处14经常出现褶皱变形、架桥等现象造成注塑成型的多面体连接件内部有空隙，质量不合格，良品率不高的问题，本发明还提出了一种基于VARI成型工艺的多面体成型工艺，其采用前述的基于VARI成型工艺的多面体成型模具执行以下步骤，如图9所示：

S1、在基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁铺设纤维层15；

S2、在纤维层15上铺设脱模布(图9未示出)；

S3、在脱模布上铺设导流介质16，常见的导流介质16有导流网，具体的，铺设时将导流介质16分别铺在所述工作空间8内第一模板1、第二模板2、第三模板3的平面上，如图9所示，四片导流介质16到铺层交界R角处14的距离为1-5cm、四片导流介质16到第一模板1、第二模板2、第三模板3的边缘处的距离为0.5-1cm，具体数值大小可根据多面体制品厚度选择，采用在所述工作空间8内第一模板1、第二模板2、第三模板3的四个平面上分区域铺覆导流介质16能够使树脂在每个平面上均匀渗透，有效避免树脂在铺层交界R角处14由于流速过快形成包路，杜绝多面体制品出现干区及针孔状缺陷，确保成型质量；

S4、在导流介质16上布置注胶管道17，如图9所示，注胶管道17布置在第一模板1的导流介质16上，且呈“T”字形结构，这样设计的注胶管道17能够有效减短树脂在每个平面的流动路径，提高注胶效率；

S5、如图9所示，在第二模板2和第三模板3的上表面铺设抽真空管道18，抽真空管道18和注胶管道17均为真空导流螺旋管，所述真空导流螺旋管是在管道壁上切割出呈螺旋线状的割缝，气体或树脂由割缝进出真空导流螺旋管；

S6、用真空袋将基于VARI成型工艺的多面体成型模具包覆并通过抽真空管道18将袋内抽真空，使工作空间8置于真空环境中；

S7、往脱模布和基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁之间的工作空间8内注入树脂，固化后脱模，通过真空袋的注胶口往工作空间8内注入树脂，真空袋内抽真空后，真空袋的袋壁紧贴基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁并将S1铺设完毕的纤维压紧于基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁，而后往真空袋内注入树脂后，树脂沿着基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁流动包覆纤维层15，形成如图10所示形状的多面体连接件，待树脂固化后，先拆卸螺栓5，然后将第一模板1、第三模板3、第二模板2分离即可，脱模简单方便。

本发明基于VARI成型工艺的多面体成型工艺采用的铺层设计和注胶管道17设计保证树脂在浸润多面体纤维层15过程中，能够均匀浸渍多面体的各个面及各面相连接的铺层交界R角处14，避免树脂在铺层交界R角处14形成快速通道和包路，造成多面体面板区域产生干区、针孔等缺陷，解决多面体制件采用VARI工艺成型难的问题，提高产品质量。

在本实施例中，图10所示的多面体连接件后续再经过钻孔加工即可用于钢结构中连接钢梁。

在本实施例中，如图6-图8所示，所述纤维层15包括铺设于第一模板1与第三模板3内壁的第一纤维层10、铺设于第二模板2与第三模板3内壁的第二纤维层11及铺设于第一模板1与第二模板2内壁的第三纤维层12，所述第一纤维层10和第二纤维层11的横截面呈U形，所述第三纤维层12的横截面呈L形，所述第二纤维层11位于第一纤维层10和第三纤维层12之间，所述第一纤维层10、第二纤维层11和第三纤维层12的宽度和长度如图6-图8所示，铺设时先铺设第一或第二纤维层11，最后铺设第三纤维层12，这样铺设时可将铺层交界对接缝位置在基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁错开，避免在铺层交界R角处14产生搭接、架桥和褶皱变形，减少了倒圆角13处的纤维缺陷，确保倒圆角13处的多面体连接件内部无空隙及倒圆角13处的多面体连接件结构强度不下降，而且第一纤维层10、第二纤维层11和第三纤维层12铺设完毕后，铺设于基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁的纤维层15实际为两层，包括铺层交界R角处14也都是两层，不影响铺覆后的成型效果，充分保证了模具内壁铺设的纤维各个位置的厚度一致均匀，确保注塑成型的多面体连接件质量合格。

在本实施例中，进一步的，所述纤维层15中的所述第一纤维层10、第二纤维层11和第三纤维层12可以不止一层，第一纤维层10、第二纤维层11和第三纤维层12的具体层数可根据制品厚度需求设计，当所述纤维层15需要铺设多层第一纤维层10、第二纤维层11和第三纤维层12时，先依次铺设第一纤维层10、第二纤维层11和第三纤维层12，然后在第三纤维层12上再依次铺设第一纤维层10、第二纤维层11和第三纤维层12，如此循环铺设，直至第一纤维层10、第二纤维层11和第三纤维层12的层数满足要求，因此最终铺好的纤维层15具有一定的厚度，如图9所示。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于VARI成型工艺的多面体成型模具，其特征在于，包括第一模板(1)和设于第一模板(1)上的U形板(9)，所述U形板(9)和第一模板(1)共同限定出用于真空灌注的工作空间(8)。

2.如权利要求1所述的基于VARI成型工艺的多面体成型模具，其特征在于，所述U形板(9)包括第二模板(2)和可拆卸密封连接于第二模板(2)两端的第三模板(3)，所述第二模板(2)和第三模板(3)的同一侧均与第一模板(1)可拆卸密封连接。

3.如权利要求2所述的基于VARI成型工艺的多面体成型模具，其特征在于，所述第一模板(1)与第二模板(2)、第一模板(1)与第三模板(3)及第二模板(2)与第三模板(3)均通过螺栓(5)连接其上固设的安装板(4)实现固定连接。

4.如权利要求2所述的基于VARI成型工艺的多面体成型模具，其特征在于，所述第一模板(1)与第二模板(2)、第一模板(1)与第三模板(3)及第二模板(2)与第三模板(3)的连接处均设有密封结构，所述密封结构包括设于其中一模板上的滑轨(7)和设于另一模板上的滑槽(6)，当两个模板接触时，所述滑轨(7)可伸入滑槽(6)并与滑槽(6)内壁紧密贴合。

5.如权利要求4所述的基于VARI成型工艺的多面体成型模具，其特征在于，所述滑槽(6)中填注有密封胶。

6.如权利要求2所述的基于VARI成型工艺的多面体成型模具，其特征在于，所述工作空间(8)内第一模板(1)与第二模板(2)、第一模板(1)与第三模板(3)及第二模板(2)与第三模板(3)的连接处均设有倒圆角(13)。

7.一种基于VARI成型工艺的多面体成型工艺，其特征在于，采用权利要求1-6任一项的基于VARI成型工艺的多面体成型模具执行以下步骤：

在基于VARI成型工艺的多面体成型模具内壁铺设纤维层；

用真空袋将基于VARI成型工艺的多面体成型模具包覆并将袋内抽真空；

往工作空间(8)内注入树脂，固化后脱模。

8.如权利要求7所述的基于VARI成型工艺的多面体成型工艺，其特征在于，所述纤维层包括铺设于第一模板(1)与第三模板(3)内壁的第一纤维层(10)、第二模板(2)与第三模板(3)内壁的第二纤维层(11)及第一模板(1)与第二模板(2)内壁的第三纤维层(12)，所述第二纤维层(11)位于第一纤维层(10)和第三纤维层(12)之间。

9.如权利要求8所述的基于VARI成型工艺的多面体成型工艺，其特征在于，所述第一纤维层(10)和第二纤维层(11)的横截面呈U形，所述第三纤维层(12)的横截面呈L形。

10.如权利要求7所述的基于VARI成型工艺的多面体成型工艺，其特征在于，所述用真空袋将基于VARI成型工艺的多面体成型模具包覆前，所述基于VARI成型工艺的多面体成型工艺还包括：

在纤维层(15)上铺设脱模布；

在脱模布上铺设导流介质(16)；

在导流介质(16)上布置注胶管道(17)。

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