CN204622394U - 一种碳纤维盒型预制件缝制用定型模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种碳纤维盒型预制件缝制用定型模具，该定型模具包括定型外模和成型芯模，所述成型芯模是一个盒形体，由可拆装的三个构件依次连接紧固而成，成型芯模的外壁型面为盒型预制件内腔的型面；成型芯模的三个构件是：一个板型体构件，两个盒型体构件，板型体构件位于中间，两个盒型体构件位于中间板型体构件的两侧连接；所述定型外模是由前模板、后模板、左模板、右模板、顶模板和底模板六个板型体连接装配而成的箱型体，箱型体的内壁型面为盒型预制件外壁的型面；定型外模与成型芯模相匹配，可使包裹碳纤维布后的成型芯模装于定型外模之中，并有两种排气结构设计。

Description

一种碳纤维盒型预制件缝制用定型模具

技术领域

本实用新型涉及复合材料预制件的制备技术，具体为一种碳纤维盒型预制件缝制用定型模具。

背景技术

传统二维层合复合材料具有很好的面内机械性能，但其各层之间没有纤维增强，只是靠基体树脂起着粘结和传递载荷的作用，因此垂直于铺层方向以及铺层之间的性能相对较弱。当受到外部载荷作用时，该层合复合材料往往首先产生层间破坏，同时复合材料层间强度较低也导致了复合材料的抗损伤性能较差。为了改善层合复合材料的这些缺点，出现了很多提高复合材料层间韧性的技术。其中缝合技术可以显著提高复合材料的层间强度和抗冲阻抗，且缝合复合材料具有较强的结构整体性，目前缝合复合材料已经在诸如机翼、汽车挡板等一些简单构件上得到了应用。

盒型复合材料广泛地应用于航空航天用结构件中，例如：计算机机箱，加筋盒段，盖板等。但由于盒型预制件在缝合过程中易变形，且缝合后尺寸稳定性较差，难以保证盒型预制件较高的尺寸精度，实际应用存在技术瓶颈。在申请人检索的范围内，还未见有对于碳纤维盒型预制件缝制用定型模具的文献报道。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提出一种碳纤维盒型预制件缝制用定型模具，该定型模具能够有助于保证制备的碳纤维盒型预制件具有较高的尺寸精度，并能保证预制件具有较高的尺寸稳定性，且具有较高的纤维体积含量，其复合材料具有优异的力学性能。

本实用新型解决所述定型模具技术问题的技术方案是，设计一种碳纤维盒型预制件缝制用定型模具，其特征在于该定型模具包括定型外模和成型芯模，所述成型芯模是一个盒形体，由可拆装的三个构件依次连接紧固而成，其连接方向为盒型预制件的长度方向，成型芯模的外壁型面为盒型预制件内腔的型面；所述成型芯模的三个构件是：一个板型体构件，两个盒型体构件，板型体构件位于中间，两个盒型体构件位于中间板型体构件的两侧连接；

所述定型外模是由前模板、后模板、左模板、右模板、顶模板和底模板六个板型体连接装配而成的箱型体，箱型体的内壁型面为盒型预制件外壁的型面；定型外模与成型芯模相匹配，可使包裹碳纤维布后的成型芯模装于定型外模之中；定型外模底部板型体的型面对应盒型预制件底部的型面，底部板型体的型面位置具有透孔，作用是在预定型和定型过程中排出预制件底部中的水蒸气；定型外模前模板、后模板、左模板和右模板板型体的型面对应盒型预制件侧壁的型面，顶模板的板型体对应盒型预制件侧壁的顶部，为使盒型预制件在预定型和定型过程中排出盒型预制件侧壁中的水蒸气，有两种排气结构设计：一种结构是所述顶模板的宽度小于盒型预制件内腔的宽度，从而使盒型预制件长边侧壁顶部露出排气；另一种结构是前模板、后模板、左模板和右模板板型体的型面位置具有透孔排气。

与现有技术相比，本实用新型碳纤维盒型预制件缝制用定型模具，能够有助于实现碳纤维布从二维叠层结构向三维盒型结构的转换，充分保证了盒型预制件在缝合过程中及缝合后的尺寸精度及稳定性；芯模模具采用三个构件连接紧固的方式，盒型结构，易于拆装，便于预制件的夹持固定。利用本实用新型缝制的碳纤维盒型预制件具有较高的尺寸精度，并能保证预制件具有较高的尺寸稳定性，且具有较高的纤维体积含量(50％以上)。

附图说明

图1是本实用新型所述定型模具一种实施例的整体形状爆炸结构示意图。

图2是本实用新型所述定型模具一种实施例的芯模形状结构示意图。

图3是本实用新型所述定型模具一种实施例的定型模具外膜与芯模合模后的形状结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本实用新型：

本实用新型设计的碳纤维盒型预制件缝制用定型模具(简称模具，参见图1-3)

其由成型芯模320和定型外模400组成。所述成型芯模320可以把二维叠层结构的碳纤维布包裹成立体的盒型结构，成型芯模320本身也是个盒形体(中间含有个格子)，由可拆装的左侧构件321、中间构件322和右侧构件323三个构件依次连接紧固而成，其连接方向为盒型预制件的长度方向，所述芯模320的外壁型面为盒型预制件内腔的型面；所述定型外模400是由前模板401、后模板402、左模板403、右模板404、底模板405和顶模板406六个板型体连接装配而成的箱型体，箱型体的内壁型面为盒型预制件外壁的型面；外模与芯模320相匹配，可使包裹碳纤维布后的芯模320装于外模400之中。

所述成型芯模320的三个构件是：一个板型体构件322，两个盒型体构件321和323，板型体构件322位于中间，两个盒型体构件321和323结构相同，位于中间板型体构件322的两侧连接。三个构件设计是为了便于其在预制件定型过程使用，能够顺利的放入到盒型预制件的内部。若芯模320采用一体式结构，在其合模的过程中，会由于预制件织物发生弹性收缩，而使芯模320很难装入预制件内腔中。本实用新型设计将芯模320分成拼装的三个构件，合模时先将左构件321和右构件323两构件装入到预制件内部，再将中间版型体构件322插入进左构件321和右构件323中间，这样织物对模具的压力转化为三个板型体之间的摩擦力，容易实现模具的实际使用。

所述成型芯模320的的板型体构件322可具有一定的锥度，即其下端厚度较小，而上端厚度较大。这样更便于合模时塞入到左321和右323两构件之间。

所述芯模320的三个构件可拆装组合，其连接紧固技术为现有技术。在包裹盒型预制件的使用过程中，三个构件是拼装在一起的状态。本实施例通过两组螺栓324穿过左构件321和右构件323两构件的侧壁及中间板型体322，再通过螺母325把它们紧固连接在一起。

所述芯模320的盒型腔体是为拆装三个构件的模具提供操作空间及产生侧壁结构。

所述芯模320的侧壁是为了预制件在缝制包裹碳纤维布的过程中便于夹子夹持固定。

所述芯模320的侧壁厚要低于夹子张开的距离与盒型预制件壁厚的差，以使预制件侧壁的碳纤维布能够夹在芯模320的侧壁上。芯模320的壁越薄越方便夹持固定，但壁过薄，芯模在加工时可能会有变形，具体还要参考盒型预制件的大小及材料的加工性能而定。

所述芯模320中的板型体322的厚度要根据预制件的尺寸及模具材料的加工性能而定，板型体322越薄便于拆装，但过薄板型体易变形。

所述定型模具的材质一方面要耐高温(预定型和定型过程中的最高温度)，防止预制件在后期预定型或定型加热过程中模具产生较大变形；另一方面要耐氧化，防止模具在加热过程中的氧化产物污染预制件。预制件模具的材质可选用硬质铝、不锈钢、电木等。

所述定型模具与预制件接触的型面可贴上耐高温的脱模胶带326，目前应用最为常见的脱模胶带是聚四氟乙烯型脱模胶带，它能够防止模具表面物质污染碳纤维预制件，同时也易于脱模工序。

所述芯模320的中间板型体322的上端面可预留两个定位销孔327，以更好地实现其与外模400之间的定位销连接定位。

所述芯模320的中间板型体322的上端面可预留有两个螺纹孔328，其作用是预制件脱模过程中与两个螺栓411连接，便于将芯模320从预制件取出时的握持与提升。

所述芯模320与外模400组成的腔体为预期预制件的几何形状。

所述外模400的连接紧固技术为现有技术。

所述芯模三个构件连接后的长度通常大于70mm，以便左右两个构件能够形成盒型腔，便于夹子的夹持，因此本实用新型更适用于内腔长度大于70mm的盒型预制件。

所述定型外模400底部板型体(简称底板)405型面对应盒型预制件底部的型面，底板405的型面位置具有透孔407，作用是预定型和定型的过程中排出预制件底部中的水蒸气；所述定型外模400前模板401、后模板402、左模板403和右模板404板型体的型面对应盒型预制件侧壁的型面，顶部的板型体(简称顶板)406对应盒型预制件侧壁的顶部，为使盒型预制件在预定型和定型过程中排出盒型预制件侧壁中的水蒸气，有两种排气结构设计：一种结构是所述顶部板型体的宽度小于盒型预制件内腔的宽度，从而使盒型预制件长边410侧壁顶部露出排气；另一种结构是前模板401、后模板402、左模板403和右模板404板型体的型面位置具有透孔。本实施例中模具底板405对应预制件底部型面的区域带有透孔407，顶板406宽度小于预制件内腔的宽度，以使预制件两个长度较长的侧壁410的顶部露出。

所述透孔407的大小要适宜，若孔径太大，孔间距太小，不能保证盒型预制件底面的平整，若孔径太小、孔间距太大，则不能较好的起到排除水蒸气的效果，孔径的大小及间距要参考碳纤维布经纱与纬纱的细度及针距与行距。较为理想的设计是：定型外模400的透孔407直径小于缝合针距及行距，透孔间距大于等于缝合的针距及行距并小于等于2倍的针距及行距。

需要说明的是，本实施例中采用的透孔方式，外模400上孔径小于针距和行距的透孔不会对最终复合材料制品的宏观的三维盒型尺寸造成影响，而对局部表面平整度的偏差，最终会在预制件复合加压或成型后加工的过程中消除。

以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对权利要求保护范围的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型技术方案进行的非本质修改或者等同替换，并不能脱离本实用新型技术方案的实质，且均应在本申请权利要求的保护范围之内。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种碳纤维盒型预制件缝制用定型模具，其特征在于该定型模具包括定型外模和成型芯模，所述成型芯模是一个盒形体，由可拆装的三个构件依次连接紧固而成，其连接方向为盒型预制件的长度方向，成型芯模的外壁型面为盒型预制件内腔的型面；所述成型芯模的三个构件是：一个板型体构件，两个盒型体构件，板型体构件位于中间，两个盒型体构件位于中间板型体构件的两侧连接；

所述定型外模是由前模板、后模板、左模板、右模板、顶模板和底模板六个板型体连接装配而成的箱型体，箱型体的内壁型面为盒型预制件外壁的型面；定型外模与成型芯模相匹配，可使包裹碳纤维布后的成型芯模装于定型外模之中；定型外模底部板型体的型面对应盒型预制件底部的型面，底部板型体的型面位置具有透孔，作用是在预定型和定型过程中排出预制件底部中的水蒸气；定型外模前模板、后模板、左模板和右模板板型体的型面对应盒型预制件侧壁的型面，顶模板的板型体对应盒型预制件侧壁的顶部，为使盒型预制件在预定型和定型过程中排出盒型预制件侧壁中的水蒸气，有两种排气结构设计：一种结构是所述顶模板的宽度小于盒型预制件内腔的宽度，从而使盒型预制件长边侧壁顶部露出排气；另一种结构是前模板、后模板、左模板和右模板板型体的型面位置具有透孔排气。

2.根据权利要求1所述的定型模具，其特征在于所述定型外模的透孔直径小于缝合针距及行距，透孔间距大于等于缝合的针距及行距并小于等于2倍的针距及行距。

3.根据权利要求1所述的定型模具，其特征在于所述成型芯模的板型体构件具有设计的锥度，即其下端厚度较小，而上端厚度较大。

4.根据权利要求1所述的定型模具，其特征在于所述定型模具与预制件接触的型面上贴有耐高温的脱模胶带。

5.根据权利要求1所述的定型模具，其特征在于所述成型芯模的中间板型体的上端面预留有两个定位销孔。

6.根据权利要求1所述的定型模具，其特征在于所述成型芯模的中间板型体的上端面预留有两个螺纹孔。