CN211492438U - 碳纤维加载杆的制备模具及使用其的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳纤维加载杆的制备模具及使用其的制备装置，包括上模组件和下模组件；上模组件包括上模基座，以及在上模基座朝向下模组件的端面沿着上模基座的长度方向延伸有上模凹型腔；上模凹型腔包括截面为半圆柱状体的上腔基体，以及在上腔基体的两端分别一体设有的与上腔基体贯通的截面为异形状的上腔翼体；下模组件包括下模基座，以及在下模基座朝向上模基座的端面沿着下模基座的长度方向延伸有适于与上模凹型腔契配的下模凹型腔；下模凹型腔包括截面为半圆柱状体的下腔基体，以及在下腔基体的两端分别一体设有的与下腔基体贯通的截面为异形状的下腔翼体。本实用新型适于制备的碳纤维加载杆可实现与金属接头连接后的轻量化效果。

Description

碳纤维加载杆的制备模具及使用其的制备装置

技术领域

本实用新型涉及纤维杆制备技术领域，尤其涉及一种碳纤维加载杆的制备模具及使用其的制备装置。

背景技术

碳纤维加载杆广泛应用在交通设施领域，例如汽车、飞机还有飞艇，在具体使用过程中，碳纤维加载杆需要与其它结构进行配接，其中针对应用在飞机上的碳纤维加载杆来说，飞艇上使用的结构对其重量有严格的要求，即要求轻量化，对于标准结构的管材，在进行与金属接头进行胶接固定的过程中，需要通过增大胶接面积来增加与金属接头的连接强度，如此即需要使用长度较长的金属接头来保证胶接强度，这样的情况下，金属接头越长其自重也越重，对于部分对于轻量化要求较高的情况下即难以满足使用需求。基于上述问题的存在，需要制备可以避免与金属接头进行胶接固定的碳纤维加载杆来减少对于金属接头的使用。具体来说，设计可以通过结构固定的方式与金属接头相连的碳纤维加载杆是一种新的替代方案，因为碳纤维复合材料与金属接头的胶接强度为14MPa-20MPa，而结构固定中考量的是碳纤维复合材料的剪切强度，而单向碳纤维复合材料的剪切强度≥50MPa，因此，结构固定的方式需要使用的金属接头的长度相较于胶接连接需要的金属接头短很多，如此整体使用的金属接头的重量也同步变小，可以满足更多环境的使用需求。

现有技术中多采用拉挤成型的工艺方式来制作碳纤维加载杆，但是拉挤成型的工艺手段仅能制作等截面的制品，例如整体截面均为圆柱体结构的碳纤维加载杆，这样方式无法制备具有异形结构的碳纤维加载杆，因此无法满足需要跟金属连接头进行结构固定的碳纤维加载杆的制备要求。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种碳纤维加载杆的制备模具，以解决制备可与金属接头进行结构固接的碳纤维加载杆的技术问题。

本实用新型的第二目的是提供一种碳纤维加载杆的制备装置，以解决制备可与金属接头进行结构固接的碳纤维加载杆的技术问题。

本实用新型的碳纤维加载杆的制备模具是这样实现的：

一种碳纤维加载杆的制备模具，包括：适于合模的上模组件和下模组件；

所述上模组件包括上模基座，以及在上模基座朝向下模组件的端面沿着上模基座的长度方向延伸有上模凹型腔；所述上模凹型腔包括截面为半圆柱状体的上腔基体，以及在所述上腔基体的两端分别一体设有的与所述上腔基体贯通的截面为异形状的上腔翼体；

所述下模组件包括下模基座，以及在所述下模基座朝向上模基座的端面沿着下模基座的长度方向延伸有适于与所述上模凹型腔契配的下模凹型腔；所述下模凹型腔包括截面为半圆柱状体的下腔基体，以及在所述下腔基体的两端分别一体设有的与所述下腔基体贯通的截面为异形状的下腔翼体。

在本实用新型较佳的实施例中，所述沿着上模基座和下模基座的长度方向的两个相对的侧端面均凹设有凹陷槽以使所述上模基座和下模基座的宽度方向的截面为工字状结构。

在本实用新型较佳的实施例中，在所述上模基座和下模基座的凹陷槽中分别沿着上模基座和下模基座的长度方向间隔地设置有若干条电加热丝。

在本实用新型较佳的实施例中，所述碳纤维加载杆的制备模具还包括适于包套在所述上模基座外侧的上护套和适于包套在所述下模基座外侧的下护套；以及

所述上护套从上模基座背离下模基座的顶端和设有凹陷槽的两个侧端进行对于上模基座的包覆；

所述下护套从下模基座背离上模基座的底端和设有凹陷槽的两个侧端进行对于下模基座的包覆。

在本实用新型较佳的实施例中，所述上护套和下护套均采用绝缘且隔热保温的材质制成。

在本实用新型较佳的实施例中，所述上模基座朝向下模基座的端面且位于上模凹型腔的两侧间隔地设有若干条平行于所述下模基座的宽度方向的嵌槽。

在本实用新型较佳的实施例中，所述下模基座朝向上模基座的端面且位于下模凹型腔的两侧沿着下模基座的长度方向设有硅胶片。

在本实用新型较佳的实施例中，所述硅胶片靠近下模凹型腔沿着下模基座的边沿与下模凹型腔的边沿之间存在0.05～0.2mm的间距。

在本实用新型较佳的实施例中，在所述上模基座和下模基座相对的端面之间设有定位导向销。

本实用新型的碳纤维加载杆的制备装置是这样实现的：

一种碳纤维加载杆的制备装置，包括所述碳纤维加载杆的制备模具。

采用了上述技术方案，本实用新型具有一下的有益效果：本实用新型的碳纤维加载杆的制备模具及使用其的制备装置，由于上模凹型腔包括截面为半圆柱状体的上腔基体，以及在上腔基体的两端分别一体设有的与上腔基体贯通的截面为异形状的上腔翼体，配合下模凹型腔包括截面为半圆柱状体的下腔基体，以及在下腔基体的两端分别一体设有的与下腔基体贯通的截面为异形状的下腔翼体，在上模组件与下模组件合模的过程中，通过上腔基体与下腔基体合模，而上腔翼体与下腔翼体合模，共同制成两端具有异形状端部的碳纤维加载杆，使得这样的碳纤维加载杆在与金属接头进行连接的过程中可以进行结构性连接，例如过盈配接，相比端头为圆柱体结构与金属接头进行胶接的方式来说，可减小金属接头的长度，从而实现了碳纤维加载杆与金属接头连接后整体的轻量化效果。

附图说明

图1为本实用新型的碳纤维加载杆的制备模具的整体结构示意图；

图2为图1的A部放大图；

图3为本实用新型的碳纤维加载杆的制备模具的下模组件的示意图；

图4为本实用新型的碳纤维加载杆的制备模具的上模组件的示意图。

图中：上模基座1、上腔基体2、上腔翼体3、下模基座5、下腔基体6、下腔翼体8、凹陷槽9、电加热丝10、上护套11、下护套12、嵌槽13、硅胶片15、定位导向销16、定位孔18。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图1至图4所示，本实施例提供了一种碳纤维加载杆的制备模具，包括：适于合模的上模组件和下模组件；此处需要说明的是，下模组件位于上模组件的正下方，且在上模组件与下模组件未进行合模操作的过程中，下模组件与上模组件之间存在一定的间距，该间距的存在是为了便于对上模组件和下模组件进行碳纤维预浸带的铺设，在需要进行合模操作的时候，可以使得上模组件向下模组件进行下压运动，也可以使得下模组件向上模组件进行上压运动，对此，本实施例不做绝对限定。

具体来说，上模组件包括上模基座1，以及在上模基座1朝向下模组件的端面沿着上模基座1的长度方向延伸有上模凹型腔；上模凹型腔包括截面为半圆柱状体的上腔基体2，以及在上腔基体2的两端分别一体设有的与上腔基体2贯通的截面为异形状例如附图所示的半圆锥体的上腔翼体3。以及下模组件包括下模基座5，以及在下模基座5朝向上模基座1的端面沿着下模基座5的长度方向延伸有适于与上模凹型腔契配的下模凹型腔；下模凹型腔包括截面为半圆柱状体的下腔基体6，以及在下腔基体6的两端分别一体设有的与下腔基体6贯通的截面为异形状例如附图所示的半圆锥体的下腔翼体8。其中贯通的上腔基体2和上腔翼体3用于铺设碳纤维预浸带，以及贯通的下腔基体6和下腔翼体8也用于铺设碳纤维预浸带，在进行上模组件与下模组件合模的过程中，上腔基体2与下腔基体6契合同时上腔翼体3与下腔翼体8契合共同实现对于铺设其中的碳纤维预浸带的模压。

在进行碳纤维加载杆的制备过程中，需要对碳纤维预浸带进行加热固化的操作，如果采用制备模具外置的用于对制备模具进行加热的加热器，难以保证对铺设在上模基座1和下模基座5内的碳纤维预浸带加热的均匀效果，基于对上述存在的问题的考虑，本实施例沿着上模基座1和下模基座5的长度方向的两个相对的侧端面均凹设有凹陷槽9以使上模基座1和下模基座5的宽度方向的截面为工字状结构。在上模基座1和下模基座5的凹陷槽9中分别沿着上模基座1和下模基座5的长度方向间隔地设置有若干条电加热丝10。这样的结构下，使得电加热丝10形成对于上模基座1和下模基座5均匀的加热，在此过程中需要说明的是，此处优选的情况下，上模基座1和下模基座5采用导热性较好的材质制成，以便于将电加热丝10产生的热能传导至铺设在上模基座1和下模基座5内的碳纤维预浸带。

此处需要说明的是，对于若干根电加热丝10来说，其均匀分布在凹陷槽9的槽壁上，此处可选的情况下，每相邻的两根电加热丝10的横向布置间距为10～15mm。此处的电加热丝10可为碳纤维电加热丝10或镍铬合金电加热丝10。

针对电加热丝10布置在凹陷槽9内对碳纤维预浸带进行加热固化的情况来说，考虑到提高电加热丝10对于碳纤维预浸带的加热固化效率，需要减少电加热丝10产生的热能的散失率，本实施例的碳纤维加载杆的制备模具还包括适于包套在上模基座1外侧的上护套11和适于包套在下模基座5外侧的下护套12；以及上护套11从上模基座1背离下模基座5的顶端和设有凹陷槽9的两个侧端进行对于上模基座1的包覆；下护套12从下模基座5背离上模基座1的底端和设有凹陷槽9的两个侧端进行对于下模基座5的包覆。上护套11和下护套12均采用绝缘且隔热保温的材质制成。这样的结构下，通过上护套11将上模基座1的凹陷槽9的内的电加热丝10限定在上护套11与上模基座1的凹陷槽9的槽壁之间，下护套12将下模基座5的凹陷槽9内的电加热丝10限定在下护套12与下模基座5的凹陷槽9的槽壁之间。

还可选的情况下，为了进一步起到对于电加热丝10对于上模基座1和下模基座5的加热保温效果，在上模基座1和上护套11之间，以及下模基座5和下护套12之间还可以设置保温棉，即通过保温棉进一步进行被电加热丝10加热后的上模基座1和下模基座5，由此减小热能的散失，使得电加热是产生的热能尽可能地都利用在对于碳纤维预浸带的加热固化上。

在将碳纤维预浸带铺设在贯通的上腔基体2和上腔翼体3内后，在进行上模基座1与下模基座5的合模过程中，需要对铺设在上腔基体2和上腔翼体3内的碳纤维预浸带相对于上模基座1的绑定，防止碳纤维预浸带从上腔基体2和上腔翼体3中脱离，本实施例是通过在上模基座1朝向下模基座5的端面且位于上模凹型腔的两侧间隔地设有若干条平行于下模基座5的宽度方向的嵌槽13，此处的嵌槽13用于容纳用于绑定铺设在上腔基体2和上腔翼体3内的碳纤维预浸带的辅助用碳纤维预浸带的，具体来说，在上腔基体2和上腔翼体3内沿着上模基座1的长度方向铺设好碳纤维预浸带后，在沿着上模基座1的宽度方向的嵌槽13内铺设碳纤维预浸带，此时的碳纤维预浸带从上模基座1朝向下模基座5的端面绕过上模基座1的侧端面后从上模基座1背离下模基座5的端面进行系紧，这样即通过若干个沿着上模基座1的宽度方向的嵌槽13内铺设碳纤维预浸带对沿着上模基座1的长度方向铺设好碳纤维预浸带实现了相对上模基座1的绑定，防止脱落。

此外，本实施例还在下模基座5朝向上模基座1的端面且位于下模凹型腔的两侧沿着下模基座5的长度方向设有硅胶片15，此处的硅胶片15通过结构胶与下模基座5进行固接。以优选的情况为例，硅胶片15的厚度为0.05～0.2mm；以及硅胶片15的硬度35～40A。并且，硅胶片15靠近下模凹型腔沿着下模基座5的边沿与下模凹型腔的边沿之间存在0.05～0.2mm的间距，该间距的具体值根据合模后硅胶受挤压而产生的沿模具合模面的变形量而定，因为在上模基座1与下模基座5合模的过程中，硅胶片15受压变形可能会由于其厚度方向的变形而产生其在下模基座5上的占用面积的变化，此处通过硅胶片15靠近下模凹型腔沿着下模基座5的边沿与下模凹型腔的边沿之间存在的0.05～0.2mm的间距提供了硅胶片15受压变形时对于空间的占用量。

详细来说，由于硅胶片15的厚度为0.05～0.2mm，胶接在下模基座5朝向上模基座1的端面上后，使得下腔基体6和下腔翼体8在相对于下模基座5没有胶接硅胶片15的情况下产生了下沉效果，即深度加深了，这样设计的意义在于，由于碳纤维预浸带在铺设过程中会有间隙产生，因此，为保证成型后产品孔隙率低，在铺设时需铺设碳纤维预浸带的高度要超出下模凹型腔本身的深度，从而在固化过程中通过加压排除间隙中气体，降低制备形成后的碳纤维加载杆的孔隙率，提高碳纤维加载杆的力学性能，而此处的硅胶片15用于对碳纤维预浸带超出下模凹型腔深度部分的碳纤维预浸带的限位，同时又起到合模后加热加压过程中，能够通过硅胶片15的变形特性提高上模基座1与下模基座5合模过程中到位度。

另外，考虑到对上模基座1与下模基座5进行合模的过程中提高上模基座1与下模基座5对位的精确度，本实施例还在上模基座1和下模基座5相对的端面之间设有定位导向销16。此处的定位导向销16可以一端固定在下模基座5上，而在上模基座1上设有适于该定位导向销16穿过的定位孔18，这样在上模基座1向下模基座5下压的过程中，定位导向销16插入相应的定位孔18中，使得上模基座1沿着定位导向销16进行相对于下模基座5的下压运动。

本实施例的碳纤维加载杆的制备模具具体用于制备碳纤维加载杆的过程如下：

步骤1，在上模基座1的贯通的上腔基体2和上腔翼体3内铺设一定数量的碳纤维预浸带，以及在下模基座5的贯通的下腔基体6和下腔翼体8内铺设一定数量的碳纤维预浸带；此处，对于下模基座5内铺设的碳纤维预浸带的根数比上模基座1内铺设的碳纤维预浸带数量多1-3根；

步骤2，用单根碳纤维预浸带横向铺放在上模基座1的嵌槽13内，并在上模基座1背离下模基座5的端面系紧碳纤维预浸带，用于固定铺设在贯通的上腔基体2和上腔翼体3内的碳纤维预浸带；

步骤3，合模，根据定位导向销16的位置，对准后进行合模；

步骤4，通过凹陷槽9内的电加热是对上模基座1和下模基座5内铺设的碳纤维预浸带进行加热、加压固化加工；

步骤5，脱模。

由于上模凹型腔包括截面为半圆柱状体的上腔基体2，以及在上腔基体2的两端分别一体设有的与上腔基体2贯通的截面为半圆锥体的上腔翼体3，配合下模凹型腔包括截面为半圆柱状体的下腔基体6，以及在下腔基体6的两端分别一体设有的与下腔基体6贯通的截面为半圆锥体的下腔翼体8，在上模组件与下模组件合模的过程中，通过上腔基体2与下腔基体6合模，而上腔翼体3与下腔翼体8合模，共同制成两端具有倒锥头结构的碳纤维加载杆，使得这样的碳纤维加载杆在与金属接头进行连接的过程中可以进行结构性连接。由于碳纤维复合材料与金属接头的胶接强度为14MPa-20MPa，结构性连接的固定方式中考核的是碳纤维复合材料的剪切强度，单向碳纤维复合材料的剪切强度≥50MPa，因此，结构性连接所需的金属连接头的长度相较于胶接连接所需的金属连接头的短很多，从而，减少了金属接头的长度来控制整个结构的重量，以达到轻量化的效果。本实用新型利用碳纤维复合材料的低密度和高强度等优势，且通过结构固定，使得缩短连接长度，从而降低整个结构的重量，可以实现适用于飞艇环境下的轻量化效果。

实施例2：

在实施例1的碳纤维加载杆的制备模具的基础上，本实施例提供了一种碳纤维加载杆的制备装置，包括实施例1的碳纤维加载杆的制备模具。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (10)

1.一种碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，包括：适于合模的上模组件和下模组件；

所述上模组件包括上模基座，以及在上模基座朝向下模组件的端面沿着上模基座的长度方向延伸有上模凹型腔；所述上模凹型腔包括截面为半圆柱状体的上腔基体，以及在所述上腔基体的两端分别一体设有的与所述上腔基体贯通的截面为异形状的上腔翼体；

所述下模组件包括下模基座，以及在所述下模基座朝向上模基座的端面沿着下模基座的长度方向延伸有适于与所述上模凹型腔契配的下模凹型腔；所述下模凹型腔包括截面为半圆柱状体的下腔基体，以及在所述下腔基体的两端分别一体设有的与所述下腔基体贯通的截面为异形状的下腔翼体。

2.根据权利要求1所述的碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，所述沿着上模基座和下模基座的长度方向的两个相对的侧端面均凹设有凹陷槽以使所述上模基座和下模基座的宽度方向的截面为工字状结构。

3.根据权利要求2所述的碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，在所述上模基座和下模基座的凹陷槽中分别沿着上模基座和下模基座的长度方向间隔地设置有若干条电加热丝。

4.根据权利要求3所述的碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，所述碳纤维加载杆的制备模具还包括适于包套在所述上模基座外侧的上护套和适于包套在所述下模基座外侧的下护套；以及

所述上护套从上模基座背离下模基座的顶端和设有凹陷槽的两个侧端进行对于上模基座的包覆；

所述下护套从下模基座背离上模基座的底端和设有凹陷槽的两个侧端进行对于下模基座的包覆。

5.根据权利要求4所述的碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，所述上护套和下护套均采用绝缘且隔热保温的材质制成。

6.根据权利要求1所述的碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，所述上模基座朝向下模基座的端面且位于上模凹型腔的两侧间隔地设有若干条平行于所述下模基座的宽度方向的嵌槽。

7.根据权利要求1所述的碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，所述下模基座朝向上模基座的端面且位于下模凹型腔的两侧沿着下模基座的长度方向设有硅胶片。

8.根据权利要求7所述的碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，所述硅胶片靠近下模凹型腔沿着下模基座的边沿与下模凹型腔的边沿之间存在0.05～0.2mm的间距。

9.根据权利要求8所述的碳纤维加载杆的制备模具，其特征在于，在所述上模基座和下模基座相对的端面之间设有定位导向销。

10.一种碳纤维加载杆的制备装置，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的碳纤维加载杆的制备模具。

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