CN114872346A - 一种框架式分段热压预成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预成型模具技术领域，尤其涉及一种框架式分段热压预成型模具，包括：沿着模具的长度方向自首端至末端均匀分割，形成顺次连接的单段模具，每一单段模具均包括上左模、上中模、上右模、下左模、下中模和下右模，所述上左模、所述上右模和所述下中模的模仁为代木，所述下左模、所述下右模和所述上中模中分别设有加热模块，且模仁为铝合金，以实现单段模具温度分区调整；通过对大型的碳纤维复合材料制件分段成型，降低了模具加工的难度，分别对制件不同区域进行成型，形成框架式的模具结构，减轻了模具整体的重量，满足设备最大模具重量要求，在不同的区域中设置加热模块进行加热，从而实现了模具温度的分区调整，增加制件受热的均匀性。

Description

一种框架式分段热压预成型模具

技术领域

本发明涉及预成型模具技术领域，尤其涉及一种框架式分段热压预成型模具。

背景技术

碳纤维具有许多优良的性能，轴向强度和模量高，密度低，性能比高，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性能好，因此被广泛运用在航空领域，大型碳纤维复合材料制件长约8000mm，对于尺寸公差和形位公差的要求比较高。

制件预成型一般采用热压模预成型工艺，热模压预成型工艺模具需要加热至80℃，因该制件的模具尺寸长度跨度较大，模具材料的热膨胀导致模具尺寸变化较大，使得预成型制件尺寸公差和形位公差达不到生产要求，给模具生产带来很大难度。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种框架式分段热压预成型模具，以解决因热膨胀尺寸变化导致模具精度降低的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种框架式分段热压预成型模具，沿着模具的长度方向自首端至末端均匀分割，形成顺次连接的单段模具，每一单段模具均包括上左模、上中模、上右模、下左模、下中模和下右模，所述上左模、所述上右模和所述下中模的模仁为代木，所述下左模、所述下右模和所述上中模中分别设有加热模块，且模仁为铝合金，以实现单段模具温度分区调整。

进一步的，所述上左模、所述上中模、所述上右模、所述下左模、所述下中模和所述下右模均由支架、隔热板和模仁组成，所述隔热板位于所述支架和所述模仁之间，所述支架、所述隔热板和所述模仁上设有通孔，连接螺丝通过所述通孔连接所述支架、所述隔热板和所述模仁。

进一步的，所述连接螺丝上还套设有垫片，所述模仁加热膨胀时，所述连接螺丝随着所述垫片滑移。

进一步的，所述支架背离所述模仁的一侧设有定位孔，所述定位孔为腰形孔，分别位于支架长度方向的两端和中部位置。

进一步的，所述上中模和所述下中模的模仁上开设有定位槽，所述定位槽内设有两定位磁铁，两所述定位磁铁分别内嵌在所述定位槽相对设置的一面，且相互吸引。

进一步的，所述定位槽内设有填充镶块，所述填充镶块端面与所述模仁齐平。

进一步的，所述定位槽内设有定位镶件，所述定位镶件自所述上中模一侧的定位槽延伸至所述下中模一侧的定位槽，连接上中模和下中模。

进一步的，所述加热模块包括加热管路和加热介质，所述加热管路均匀分布在所述模仁内，所述加热介质沿着所述加热管路流动。

进一步的，所述加热介质为水或者油。

进一步的，所述加热管路两端伸出所述模仁外，并分别与输入口和输出口连接。

本发明的有益效果为：本发明通过将模具沿着长度方向均匀分割成单段模具，对大型的碳纤维复合材料制件分段成型，降低了模具加工的难度，同时，将单段模具分为上左模、上中模、上右模、下左模、下中模和下右模，分别对制件不同区域进行成型，且任意相邻两部分的模仁为不同材质，形成框架式的模具结构，减轻了模具整体的重量，能够满足设备最大模具重量要求，此外，还在不同的区域中设置加热模块对模具进行加热，从而实现了模具温度的分区调整，增加了单段制件受热的均匀性，从而保证整体预成型制件尺寸公差和形位公差能够满足生产需求。

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中记载的一些实施例，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为本发明实施例中框架式分段热压预成型模具的结构示意图；

图2为本发明实施例中单段模具的结构示意图；

图3为本发明实施例中单段模具的左视图；

图4为本发明实施例中单段模具的俯视图；

图5为图4中A-A处的剖视图；

图6为图5中A处的放大图；

图7为图5中A处另一种设置的放大图；

图8为本发明实施例中上中模的结构示意图；

图9为本发明实施例中上左模的结构示意图；

图10为本发明实施例中下右模的内部结构示意图。

附图标记：01、单段模具；11、上左模；12、上中模；13、上右模；14、下左模；15、下中模；16、下右模；21、支架；21a、定位孔；22、隔热板；23、模仁；23a、通孔；23b、定位槽；23c、定位磁铁；23d、填充镶块；23e、定位镶件；24、连接螺丝；25、垫片；30、加热模块；31、加热管路；32、输入口；33、输出口。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图10所示的框架式分段热压预成型模具，沿着模具的长度方向自首端至末端均匀分割，形成顺次连接的单段模具01，每一单段模具01均包括上左模11、上中模12、上右模13、下左模14、下中模15和下右模16，上左模11、上右模13和下中模15的模仁23为代木，下左模14、下右模16和上中模12中分别设有加热模块30，且模仁23为铝合金，以实现单段模具01温度分区调整。

通过将模具沿着长度方向均匀分割成单段模具01，对大型的碳纤维复合材料制件分段成型，降低了模具加工的难度，同时，将单段模具01分为上左模11、上中模12、上右模13、下左模14、下中模15和下右模16，分别对制件不同区域进行成型，且任意相邻两部分的模仁23为不同材质，形成框架式的模具结构，减轻了模具整体的重量，能够满足设备最大模具重量要求，此外，还在不同的区域中设置加热模块30对模具进行加热，从而实现了模具温度的分区调整，增加了单段制件受热的均匀性，从而保证整体预成型制件尺寸公差和形位公差能够满足生产需求。

此处需要说明的是，单段模具01组合形成后，整体高度处于一致位置，为将各段制件的首尾位置能够顺次连接，各个单段模具01的模仁23设置高度略有不同，使得最终成型制件的分型面处于同一高度，从而保证单段模具01成型之后连接处的位置精度，保证制件的总尺寸的成型需求。

具体的，上左模11、上中模12、上右模13、下左模14、下中模15和下右模16均由支架21、隔热板22和模仁23组成，隔热板22位于支架21和模仁23之间，支架21、隔热板22和模仁23上设有通孔23a，连接螺丝24通过通孔23a连接支架21、隔热板22和模仁23，由于模仁23内设有加热模块30，因此铝合金材质的模仁23很容易将温度传导至支架21上，导致温度过高，不利于安装，隔热板22能够有效阻挡温度的传递，优选的，支架21为铝合金材质，能够有效降低模具质量，且具有较高的强度，不轻易变形，耐腐蚀，另外，处于下方位置得下左模14下中模15和下右模16是定模，可以将支架21替换为垫板，优选的，垫板为铸铝框架形式，经济效果好。

具体的，连接螺丝24上还套设有垫片25，由于模具的模仁23和支架21之间的材料不同，材料的热膨胀系数也就不同，因此，当模仁23加热膨胀时，连接螺丝24随着垫片25滑移，保证支架21和模仁23之间的定位精度；优选的，垫片25为硬质的，光滑的，减小滑动时的摩擦阻力。

优选的，支架21背离模仁23的一侧设有定位孔21a，定位孔21a为腰形孔，一方面，腰形定位孔21a的设置能够满足模具在常温状态下的安装定位，另一方面，在模具加热膨胀后，支架21和安装位置之间产生相对移动，也能够起到定位作用，优选的，定位孔21a分别位于支架21长度方向的两端和中部位置，中间部位的腰形定位孔21a定位支架21的长度方向，两侧的腰形孔定位宽度方向。

具体的，由于将单段模具01分为上下左右共六个部分，且制件需要在上中模12和下中模15相对的面上产生滑移，因此，在上中模12和下中模15的模仁23上开设有定位槽23b，定位槽23b内设有两定位磁铁23c，两定位磁铁23c分别内嵌在定位槽23b相对设置的一面，且相互吸引，通过定位磁铁23c的作用，避免制件上出现定位安装孔。

当模具处于工作状态时，定位槽23b内设有填充镶块23d，填充镶块23d端面与模仁23齐平，通过定位磁铁23c的作用，并配合填充镶块23d对定位槽23b进行填充，保证了制件在预成型后，表面处于光滑、完整的状态。

当制件未处于定位状态时，需要将各部分上下模合模，从而便于单段模具01的放置和保存，通过在定位槽23b内设有定位镶件23e，定位镶件23e自上中模12一侧的定位槽23b延伸至下中模15一侧的定位槽23b，连接上中模12和下中模15，此时由于未对制件进行预成型过程，因此，定位镶件23e一方面保证了上中模12和下中模15之间的定位效果，另一方面也具有一定的支撑效果。

作为上述实施例的优选，加热模块30包括加热管路31和加热介质，加热管路31均匀分布在模仁23内，加热介质沿着加热管路31流动，其中，加热管路31的铺设根据制件的实际大小和尺寸进行分布，加热介质为水或者油，通过单独的加热模块30分别对各自内部的加热介质进行温度控制，达到了分区控制的目的，使得不同区域的材料热膨胀得到精细化调整，减少了模具尺寸的变化。

优选的，加热管路31两端伸出模仁23外，并分别与输入口32和输出口33连接，以便于对加热管路31中的加热介质进行更换，保证长期使用下模具的使用寿命。

本发明中单段模具01预成型的工作过程如下：（1）将预浸料层状铺设在下左模14、下中模15和下右模16上；（2）驱动上中模12下压，使得上中模12接触预浸料中间，预浸料发生层间相对滑移；（3）驱动上左模11、上右模13下压，对预浸料两侧施加压力，形成制件截面形状；（4）驱动加热模块30对模具加热，使得制件预成型；（5）驱动上左模11和上右模13上移打开；（6）驱动上中模12上移打开；（7）取出预成型制件。

上述工作过程中需要指出的是，驱动上左模11、上中模12、上右模13进行高度上的位置改变的驱动装置，可以为电机、丝杆，也可以为液压驱动件，此处不进行具体限制，能够实现功能即可。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种框架式分段热压预成型模具，其特征在于，沿着模具的长度方向自首端至末端均匀分割，形成顺次连接的单段模具，每一单段模具均包括上左模、上中模、上右模、下左模、下中模和下右模，所述上左模、所述上右模和所述下中模的模仁为代木，所述下左模、所述下右模和所述上中模中分别设有加热模块，且模仁为铝合金，以实现单段模具温度分区调整。

2.根据权利要求1所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述上左模、所述上中模、所述上右模、所述下左模、所述下中模和所述下右模均由支架、隔热板和模仁组成，所述隔热板位于所述支架和所述模仁之间，所述支架、所述隔热板和所述模仁上设有通孔，连接螺丝通过所述通孔连接所述支架、所述隔热板和所述模仁。

3.根据权利要求2所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述连接螺丝上还套设有垫片，所述模仁加热膨胀时，所述连接螺丝随着所述垫片滑移。

4.根据权利要求2所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述支架背离所述模仁的一侧设有定位孔，所述定位孔为腰形孔，分别位于支架长度方向的两端和中部位置。

5.根据权利要求2所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述上中模和所述下中模的模仁上开设有定位槽，所述定位槽内设有两定位磁铁，两所述定位磁铁分别内嵌在所述定位槽相对设置的一面，且相互吸引。

6.根据权利要求5所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述定位槽内设有填充镶块，所述填充镶块端面与所述模仁齐平。

7.根据权利要求5所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述定位槽内设有定位镶件，所述定位镶件自所述上中模一侧的定位槽延伸至所述下中模一侧的定位槽，连接上中模和下中模。

8.根据权利要求1~7任一项所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述加热模块包括加热管路和加热介质，所述加热管路均匀分布在所述模仁内，所述加热介质沿着所述加热管路流动。

9.根据权利要求8所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述加热介质为水或者油。

10.根据权利要求9所述的框架式分段热压预成型模具，其特征在于，所述加热管路两端伸出所述模仁外，并分别与输入口和输出口连接。

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