CN117445285A - 复材头盔热压成型模具、成型设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复材头盔热压成型模具，包括定模与动模，定模与动模围成成型腔，定模与动模之间形成竖直的分型面，成型腔的顶部设置抽气孔，分型面设有排气槽与密封结构，定模和/或动模的顶面设有导气槽。本发明的复材头盔热压成型模具，复合材料挤压成型腔底部的少量空气从分型面的间隙流入排气槽中，而成型腔顶部的空气从导气槽排出，进而避免头盔的表面产生气泡。本发明还公开了一种成型设备。本发明的成型设备与上述模具配套使用。本发明还公开了一种成型设备的使用方法，包括如上述的成型设备。本发明的成型设备的使用方法，挤压成型腔中的空气向分型面的间隙排出到排气槽中。本发明可应用于复材头盔成型模具领域中。

Description

复材头盔热压成型模具、成型设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及复材头盔成型模具领域，特别涉及复材头盔热压成型模具、成型设备及其使用方法。

背景技术

复合材料的头盔例如碳纤维头盔、玻璃纤维头盔，将复合材料放入模具中通过热压成型制作。现有的头盔热压模具分为定模与动模，定模与动模围成顶部敞开的成型腔，成型腔的底部成型出头盔的顶部，成型腔的顶部成型出头盔的颈部。由于头盔的顶部形状质量要求较高，因此成型腔底部的形状要求较高，应当尽量避免在成型腔的底部设置开孔。

通常在成型腔对应头盔颈部将要去除的位置设置抽气孔，以便于成型过程中把产品与模具间存留的空气抽出。

然而，由于成型腔的底部无法开孔，且模具分开面上的密封胶条阻止空气进入模具的同时也阻止了残留空气的排除，而抽气孔位于成型腔的顶部，由于抽气孔距离成型腔的底部较远，少量空气容易残留在成型腔的底部与复合材料之间，对复合材料进行热压后，容易造成头盔的顶部出现气泡，破坏头盔顶部的外观。

发明内容

本发明目的在于提供一种复材头盔热压成型模具及其使用方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种复材头盔热压成型模具，包括左右相对设置的定模与动模，所述定模与所述动模围成成型腔，所述定模与所述动模之间形成竖直的分型面，所述成型腔的顶部设置抽气孔，所述分型面设有排气槽与密封结构，所述排气槽环绕设置于所述成型腔的外围，所述密封结构沿着所述成型腔的外围延伸，所述排气槽设置于所述密封结构与所述成型腔之间，所述定模和/或所述动模的顶面设有导气槽，所述导气槽围绕设置于所述成型腔的外围，所述导气槽连通所述抽气孔与所述成型腔。

本发明的有益效果是：在定模与动模之间的成型腔热压成型复合材料头盔时，通过成型腔顶部的抽气孔向外抽出成型腔与复合材料之间的空气，避免空气在复材头盔的表面形成气泡；并且由于成型腔底部距离抽气孔较远，少量空气容易残留在成型腔的底部，在复合材料热压过程中，由于分型面的排气槽位于成型腔的外围，复合材料挤压成型腔底部的少量空气从分型面的间隙流入排气槽中，排气槽能够容纳这部分的空气，进而避免头盔的顶部表面产生气泡；并且排气槽设置于密封结构与成型腔之间，密封结构能够阻止模具外部的空气进入排气槽再流向成型腔中；而且，在成型过程中，模具的上方设置盖板封闭成型腔，定模或动模顶面的导气槽围绕设置于成型腔的外围，抽气孔将导气槽中的空气抽出，导气槽形成负压，使得成型腔顶部的空气流入导气槽中并从抽气孔排出，避免复材头盔的表面出现气泡。

作为上述技术方案的进一步改进，所述抽气孔与所述排气槽连通。

抽气孔向外抽取空气时，排气槽中的空气同样被抽取，产品受压时，残留空气在压力作用下向压力小的地方移动，排气槽在抽气的作用下会产生负压，因此残留空气会流向排气槽，从而被抽出到外界。

作为上述技术方案的进一步改进，所述抽气孔至少有两个，两个所述抽气孔前后间隔分布，两个所述抽气孔分别连通所述排气槽的前后两端。

排气槽的前后两端向上延伸，两个前后间隔分布的抽气孔分别连通排气槽的前后两端，从抽气孔抽气时，两个抽气孔同时抽取成型腔中的空气，以便于成型腔中的空气迅速排出，且排气槽的前后两端同时抽气，以便于排气槽的空气迅速排出，节省排气时间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述密封结构包括密封槽与密封条，所述密封槽沿着所述成型腔的外周延伸，所述密封条设置于所述密封槽中。

密封结构由密封槽以及密封条形成，当密封结构的密封效果下降后，能够通过更换密封条的方式快速维护，减少对定模或动模的损伤。

作为上述技术方案的进一步改进，所述密封条为单向密封条，以所述成型腔相对于所述密封槽的位置为内侧，所述密封条阻止外部气体向内流动。

密封条阻止模具外部的气体向成型腔内部流动，当复合材料挤压成型腔底部的少量空气从分型面的间隙流入排气槽中，若排气槽中不足以容纳较多空气时，空气继续沿着分型面的间隙向密封结构流动，由于密封条为单向密封条，则位于排气槽与密封条之间的空气能够向外流动，以便于排出空气。

对于已在用且因模具结构导致无法设置排气槽的模具，单向密封结构可以让残留空气通过单向密封结构排出，且能阻止空气进入模具中。

作为上述技术方案的进一步改进，所述动模有两个，两个所述动模分别设置于所述定模的左右两侧，两个所述动模与所述定模围成所述成型腔，所述定模的左右两侧分别形成一个所述分型面。

对于两个动模与一个定模组成的模具中，由于每个动模与定模之间形成一个分型面，因此在每个分型面上设置一个排气槽与密封结构，有助于在成型腔的底部形成更多的排气结构，复合材料挤压成型腔底部的少量空气从分型面的间隙流入两个排气槽中，两个排气槽均能够容纳这部分的空气，进而避免头盔的顶部表面产生气泡。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导气槽与所述成型腔之间设有多个导通槽。

导气槽通过多个导通槽与成型腔连通，使成型腔中的空气更加迅速地排出。

一种成型设备，包括：

如上述的复材头盔热压成型模具；

加热装置，其加热所述复材头盔热压成型模具；

盖板，其设置于所述复材头盔热压成型模具的上方，所述盖板的底部设有密封环，所述密封环围绕设置于所述导气槽的外围；

气囊，其设置于所述盖板的底部；

抽气装置，其连通所述抽气孔。

成型设备与复材头盔热压成型模具配合使用，加热装置为模具提供加热功能，抽气装置为模具提供抽气功能，盖板及其密封环用于密封成型腔以及导气槽，气囊为成型腔中的复合材料加压。

一种成型设备的使用方法，包括如上述的成型设备，所述使用方法包括以下步骤：

S1、所述加热装置加热所述复材头盔热压成型模具；

S2、将贴好预浸布的贴布胶囊设置于所述成型腔中，所述动模与所述定模合拢，所述贴布胶囊设有顶部敞开的内腔，所述盖板向下移动并密封盖设于所述成型腔的顶部，所述气囊伸入所述内腔中；

S3、所述抽气装置抽取所述抽气孔的空气；

S4、向所述气囊充气使所述气囊向所述内腔加压；

S5、保压成型；

S6、所述气囊泄压；

S7、所述盖板向上移动，所述动模远离所述定模，取出产品。

将贴布胶囊放入加热后的成型腔中后使定模与动模合拢，利用盖板封闭成型腔的顶部，避免外部空气流入成型腔中；抽气装置抽取抽气孔的空气，使得成型腔顶部的空气从抽气孔与导气槽排出，成型腔底部的空气从分型面之间的间隙经排气槽排出，避免成型腔底部残留空气造成头盔表面气泡；气囊充气向贴合胶囊的内腔加压，使贴布胶囊将预浸布挤压到成型腔的内表面上，进而挤压成型腔中的空气向分型面的间隙排出到排气槽中从而被排除。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述步骤S4中，所述抽气装置停止抽气。

保压成型时，气囊对贴布胶囊的内腔已经施加到较大压力，若此时抽气装置继续抽气，容易造成更多复合材料从分型面之间的间隙被吸入排气槽中，因此在保压成型时抽气装置停止抽气，避免外泄的复合材料影响头盔顶部的外观质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明所提供的复材头盔热压成型模具，其一实施例的结构示意图；

图2是本发明所提供的复材头盔热压成型模具，其一实施例的分解示意图；

图3是本发明所提供的复材头盔热压成型模具，其一实施例另一角度的分解示意图；

图4是本发明所提供的复材头盔热压成型模具，其一实施例中定模的右视示意图。

100、定模，200、动模，300、成型腔，310、抽气孔，320、导气槽，400、分型面，401、分型线，410、排气槽，420、密封槽。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4，本发明的复材头盔热压成型模具作出如下实施例：

复材头盔热压成型模具包括定模100与动模200。定模100与动模200左右相对设置。定模100的顶部设有第一凹腔，第一凹腔的顶部与右侧敞开。动模200的顶部设有第二凹腔，第二凹腔的顶部与左侧敞开。定模100与动模200沿左右方向合拢，第一凹腔与第二凹腔围成成型腔300。

成型腔300的顶部设有抽气孔310，在本实施例中，定模100的前侧与后侧分别设有第一抽气槽，第一抽气槽位于定模100的顶部，第一抽气槽位于定模100的右侧壁上，第一抽气槽连第一凹腔。动模的前侧与后侧分别设有第二抽气槽，第二抽气槽位于动模200的顶部，第二抽气槽位于动模200的左侧壁上，第二抽气槽连第二凹腔。并且两个第二抽气槽与两个第一抽气槽一一对应设置，当定模100与动模200合拢时，第一抽气槽与第二抽气槽合并形成抽气孔310。

因此在成型腔300的前后两侧分别设有一个抽气孔310，抽气孔310沿前后方向延伸。

定模100的右侧壁与动模200的左侧壁形成竖直的分型面400，因此定模100的右侧壁与动模200的左侧壁均为分型面400。

在任意一个分型面400上设置排气槽410与密封结构。排气槽410设置于成型腔300的下方，排气槽410沿前后方向延伸。排气槽410的前后两端沿着成型腔300的外围延伸。排气槽410的前后两端向上延伸，排气槽410的前后两端分别向上连通两个抽气孔310。

密封结构沿成型腔300的外围延伸，排气槽410设置于密封结构与成型腔300之间。

定模100的前侧与后侧分别设有第一抽气腔，抽气腔与第一抽气槽连通，每个第一抽气腔设有连通外界的第一连接孔。动模200在相应位置上设有第二抽气腔，第二抽气腔与第二抽气槽连通，每个第二抽气腔设有连通外界的第二连接孔。当定模100与动模200合拢，第一抽气腔与第二抽气腔合并成抽气腔。

定模100与动模200的顶面分别设有一个导气槽320，导气槽320环绕设置于成型腔300的外围，导气槽320的前后两端分别连通两个抽气腔。每个导气槽320的中部设有一个或多个连通成型腔300的导通槽，使得导气槽320、成型腔300、抽气腔连通。

密封结构设置于抽气腔的外围，使密封结构对抽气腔的外部进行密封。

在一些实施例中，密封结构有多种。例如，在两个分型面400上分别设置凹槽与凸条，凹槽与凸条均沿成型腔300的外围延伸，凹槽与凸条相对设置，当定模100与动模200合拢后，凸条嵌入凹槽中，使得密封结构密封成型腔300的外围。或者，在两个分型面400上分别设置凹槽与密封条，凹槽与密封条均沿成型腔300的外围延伸，凹槽与密封条相对设置，当定模100与动模200合拢后，密封条插入凹槽中，使得密封条被挤压于定模100与动模200的分型面400中，进而密封条对成型腔300的外围进行密封。

在本实施例中，密封结构包括密封槽420与密封条，密封槽420与密封条均设置于定模100的分型面400上。密封槽420沿着成型腔300的外围延伸，且密封槽420的前后两端向上贯通定模100的顶部，密封条填充于密封槽420中，密封条的外侧壁凸出于定模100的分型面400外部。当定模100与动模200合拢后，动模200挤压密封条使其紧贴于动模200，进而对成型腔300的外围进行密封。

具体地说，密封条选用单向密封条。例如，单向密封条是Y形密封条，Y形密封条的侧壁设有V形的唇口，将唇口朝向模具外侧，在本实施例的模具中，以成型腔300相对于密封槽420的位置为内侧，则Y形密封条的唇口朝向外侧，Y形密封条的唇口由于压力向外张开，使得Y形密封条的唇口两边抵接于两个分型面400，进而产生单向密封效果，当成型腔300向分型面400的间隙中排出空气，空气从内侧推动Y形密封条的唇口边缘回收，以便于排出空气。同理可知，U形密封条、V形密封条、J形密封条、L形密封条、蕾形密封条等具有唇口的唇形密封条亦可以用于本实施例中。

在一些实施例中，排气槽410位于成型腔300的下方，且排气槽410没有连通抽气孔310，在定模100与动模200合拢后，抽气孔310将成型腔300中的空气抽出，在复合材料头盔成型的过程中，复合材料挤压成型腔300的底部空气，使得成型腔300底部残留的少量空气经分型面400之间的间隙流入排气槽410中。

在一些实施例中，动模200有两个，两个动模200分别设置于定模100的左右两侧，使得两个动模200与一个定模100组成模具。同时，每个动模200与定模100之间形成一个分型面400，且每个分型面400上设置排气槽410与密封结构，以便于在成型腔300的外围行程两个排气结构，提高成型腔300底部的排气效果。

本发明的成型设备作出如下实施例：

成型设备包括上述的复材头盔热压成型模具、加热装置、盖板、升降机构、移动机构、气囊、抽气装置。

升降机构与盖板连接，升降机构驱动盖板沿上下方向移动，盖板设置于复材头盔热压成型模具的上方，盖板的底部设有与成型腔300的顶部敞口形状相匹配的密封环，盖板向下移动盖设于成型腔300的顶部，密封环抵接于成型腔300的边缘，使得盖板密封成型腔300，并且，盖板通过密封环密封导气槽320，避免导气槽320与外界连通。

气囊设置于盖板的底部，气囊连通气管，盖板的中部设有上下贯通的避位孔，气管穿过避位孔伸出于盖板的上方，气管与避位孔密封连接。通过气管向气囊充入气体或抽出气体。

气囊的位置与成型腔300正对，当盖板向下移动并盖设于成型腔300的顶部，气囊伸入成型腔300中。

加热装置是目前常见的技术方案，可以采用电热直接加热、蒸汽加热、电磁加热、模温机加热等等方式。加热装置对复材头盔热压成型模具进行加热。

移动机构连接于动模200，移动机构驱动动模200靠近或远离定模100，因此移动机构能够驱动动模200与定模100合拢或分离。

抽气装置设置于定模100与动模200的外部，抽气装置设置四个抽气管，四个抽气管分别接入两个第一连接孔与两个第二连接孔中，使得抽气装置、抽气腔、抽气孔310、导气槽320、排气槽410、成型腔300连通。开启抽气装置使抽气孔310与排气槽410形成负压，进而使得成型腔300中的空气经抽气孔310、导气槽320、排气槽410排出到外界。

在一些实施例中，排气槽410连通抽气装置，只需要在定模设置左右贯通的气孔，气孔连通排气槽410与外界，将抽气装置连通气孔使抽气装置能够抽取排气槽410中的空气。

本发明的成型设备的使用方法作出如下实施例：

本实施例中的成型设备用于生产玻璃纤维或碳纤维复合树脂的复合材料头盔，其使用方法为：

S1、加热装置加热定模100与动模200，使其温度升高，且移动机构驱动动模200与定模100互相靠近。

S2、将预浸布贴合于贴布胶囊的外表面上，其中预浸布是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物。在本实施例中，预浸布可以是碳纤维预浸布或玻璃纤维预浸布，贴布胶囊为可伸缩变形的橡胶模具，且贴布胶囊的内部设有内腔，内腔的顶部设有敞开的开口。将贴好预浸布的贴布胶囊放入温度已达要求成型腔300中，定模100与动模200合模，升降机构控制盖板向下移动，盖板密封成型腔300的顶部，气囊放入贴布胶囊的内腔中。

S3、抽气装置持续工作并抽取排气槽410、抽气孔310、导气槽320的空气。

S4、通过气管向气囊充气，气囊涨起并撑起贴布胶囊的内腔，实现气囊对贴布胶囊的内腔加压，使得贴布胶囊外表面的预浸布贴合到加热后的成型腔300内壁上。

S5、气囊保持加压压力，使得预浸布热压成型，并且此时抽气装置停止抽气。

S6、气囊内的气体从气管排出，实现气囊泄压。

S7、升降机构控制盖板向上移动，取出贴布胶囊，移动机构控制动模200与定模100开模，取出产品。

在一些实施例中，对于两个动模200与一个定模100组成的三模具结构，同样可以适用上述使用方法，令抽气装置同时连通两个分型面400上的排气槽410、两个动模200上的抽气孔、定模100及两个动模200顶部的导气槽320，则可以使抽气装置同时抽取这些孔洞的空气，使这些孔洞形成的负压大致相同。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种复材头盔热压成型模具，包括左右相对设置的定模与动模，所述定模与所述动模围成成型腔，所述定模与所述动模之间形成竖直的分型面，所述成型腔的顶部设置抽气孔，其特征在于：所述分型面设有排气槽与密封结构，所述排气槽环绕设置于所述成型腔的外围，所述密封结构沿着所述成型腔的外围延伸，所述排气槽设置于所述密封结构与所述成型腔之间，所述定模和/或所述动模的顶面设有导气槽，所述导气槽围绕设置于所述成型腔的外围，所述导气槽连通所述抽气孔与所述成型腔。

2.根据权利要求1所述的复材头盔热压成型模具，其特征在于：所述抽气孔与所述排气槽连通。

3.根据权利要求2所述的复材头盔热压成型模具，其特征在于：所述抽气孔至少有两个，两个所述抽气孔前后间隔分布，两个所述抽气孔分别连通所述排气槽的前后两端。

4.根据权利要求1所述的复材头盔热压成型模具，其特征在于：所述密封结构包括密封槽与密封条，所述密封槽沿着所述成型腔的外周延伸，所述密封条设置于所述密封槽中。

5.根据权利要求4所述的复材头盔热压成型模具，其特征在于：所述密封条为单向密封条，以所述成型腔相对于所述密封槽的位置为内侧，所述密封条阻止外部气体向内流动。

6.根据权利要求1所述的复材头盔热压成型模具，其特征在于：所述动模有两个，两个所述动模分别设置于所述定模的左右两侧，两个所述动模与所述定模围成所述成型腔，所述定模的左右两侧分别形成一个所述分型面。

7.根据权利要求1所述的复材头盔热压成型模具，其特征在于：所述导气槽与所述成型腔之间设有多个导通槽。

8.一种成型设备，其特征在于：包括：

如权利要求1至7中任一项所述的复材头盔热压成型模具；

加热装置，其加热所述复材头盔热压成型模具；

盖板，其设置于所述复材头盔热压成型模具的上方，所述盖板的底部设有密封环，所述密封环围绕设置于所述导气槽的外围；

气囊，其设置于所述盖板的底部；

抽气装置，其连通所述抽气孔。

9.一种成型设备的使用方法，其特征在于：包括如权利要求8中所述的成型设备，所述使用方法包括以下步骤：

S1、所述加热装置加热所述复材头盔热压成型模具；

S2、将贴好预浸布的贴布胶囊设置于所述成型腔中，所述动模与所述定模合拢，所述贴布胶囊设有顶部敞开的内腔，所述盖板向下移动并密封盖设于所述成型腔的顶部，所述气囊伸入所述内腔中；

S3、所述抽气装置抽取所述抽气孔的空气；

S4、向所述气囊充气使所述气囊向所述内腔加压；

S5、保压成型；

S6、所述气囊泄压；

S7、所述盖板向上移动，所述动模远离所述定模，取出产品。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于：在所述步骤S4中，所述抽气装置停止抽气。