CN103407019A - 一种组合模具及其在成型复合材料结构件中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合模具及其在成型复合材料结构件中的应用，属于复合材料成型技术领域。该组合模具包括硅橡胶（1）、金属芯（2）、闭合金属阴模模具（4）和连接件（5）；闭合金属阴模模具（4）位于待成型产品（3）的外面；闭合金属阴模模具（4）与金属芯（2）采用连接件（5）进行固定连接。本发明通过使用硅橡胶/金属芯组合软模模具使成型后的产品外观质量明显优于全硅橡胶软模成型的产品；通过调节硅橡胶软模与金属芯的体积比例，均得到了外观质量、内部质量满足要求的产品。实现硅橡胶软模体积与金属芯体积比例的可调。

Description

一种组合模具及其在成型复合材料结构件中的应用

技术领域

本发明涉及一种组合模具及其在成型复合材料结构件中的应用，属于复合材料成型技术领域。

背景技术

树脂基复合材料硅橡胶软模成型工艺：硅橡胶软模成型工艺是以硅橡胶软模为芯模，刚性材料(金属)为阴模，树脂基复合材料（采用预浸料铺层制成）置于芯模与阴模之间，当模具受热后，由于硅橡胶芯模的体积膨胀（硅橡胶受热膨胀）受到复合材料及金属阴模的限制而产生巨大的膨胀压力，从而实现在加热固化过程中对复合材料施压固化压力。成型过程中不需要外压源，适用于复杂结构的整体共固化，在多腔体、复杂型面结构中克服了外压无法传递或难以传递均匀、内部质量不易控制等缺点。

在多腔体结构产品成型过程中，存在型腔空间过大、多腔并排等问题，现有硅橡胶软模模具存在膨胀压力过大、压力传递不均匀等问题，单纯修改硅橡胶软模模具尺寸已无法得到满足图纸要求尺寸精度的产品。因此，需要对硅橡胶软模模具进行改进。

发明内容

本发明的目的在为了提出一种组合模具及其在成型复合材料结构件中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种组合模具，该组合模具包括硅橡胶/金属芯组合软模模具、闭合金属阴模模具和连接件；硅橡胶/金属芯组合软模模具包括硅橡胶和金属芯；金属芯的外围为硅橡胶，硅橡胶/金属芯组合软模模具安装在待成型产品的空腔中；闭合金属阴模模具位于待成型产品的外面；闭合金属阴模模具与金属芯采用连接件进行固定连接；

所述的硅橡胶为采用加成型室温硫化硅橡胶材料，其线膨胀系数（GJB332A-2004）为150×10^-6/℃～350×10^-6/℃；设定待成型产品体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积（即待成型产品需加压空腔体积）比为a≤2/3，待成型产品体积与硅橡胶体积比为b=1/1-1/6，产品需加压空腔除去硅橡胶外全部用金属芯填充，金属芯体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积比为c≥1/13，金属芯外围为硅橡胶，金属芯为铝或钢；

连接件为螺钉、定位销或是螺钉和定位销；即金属芯与闭合金属阴模模具的固定方式为螺钉连接、定位销连接或者二者同时使用。

本发明的一种组合模具在成型复合材料结构件中的应用，步骤为：

1）制作与待成型产品需加压空腔形状一致的硅橡胶/金属芯组合软模模具；制作与待成型产品的外形形状一致的闭合金属阴模模具；

2）在步骤1）制作好的软模模具的外面进行复合材料铺层，铺层结束后放入闭合金属阴模模具中，将金属芯与闭合金属阴模模具进行固定；进行加热，使复合材料成型；

3）脱模：首先打开闭合金属阴模模具，然后将软模模具从产品的空腔中取出，得到成型后的复合材料结构件。

上述步骤1）中所述的硅橡胶/金属芯组合软模模具中的硅橡胶为采用加成型室温硫化硅橡胶材料，其线膨胀系数（GJB332A-2004）为150×10^-6/℃～350×10^-6/℃；设定待成型产品体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积（即产品需加压空腔体积）比为a≤2/3，待成型产品体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具中硅橡胶体积比为b=1/1-1/6，产品需加压空腔除去硅橡胶外全部用金属芯填充，金属芯体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积比为c≥1/13，金属芯外围为硅橡胶，金属芯为铝或钢；

上述步骤2）中金属芯与闭合金属阴模模具的固定方式为螺钉连接、定位销连接或者二者同时使用；

所述的软模模具中的金属芯起到限位的作用和填充的作用，从而提高成型精度。

有益效果

本发明通过使用硅橡胶/金属芯组合软模模具使成型后的产品外观质量明显优于全硅橡胶软模成型的产品；通过调节硅橡胶软模与金属芯的体积比例，均得到了外观质量、内部质量满足要求的产品。实现硅橡胶软模体积与金属芯体积比例的可调。

该方法通过采用在硅橡胶软模模具中嵌入金属芯模具，并将金属芯模具与外围金属阴模互相固定的方式，一方面实现了金属芯模具对硅橡胶软模模具的填充作用，避免了硅橡胶软模模具尺寸过大；另一方面，通过外围金属阴模对金属芯的固定，精确控制了硅橡胶软模模具的移动范围，有利于硅橡胶软模模具膨胀压力的精确、均匀传递；相比使用全硅橡胶软模模具，采用硅橡胶/金属芯组合模具可以有效提高产品的型面质量和尺寸精度。

附图说明

图1为硅橡胶/金属芯组合软模模具示意图；

图2为组合模具示意图；

图3为实施例1中待成型产品的截面示意图；

图4为实施例2中待成型产品的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

待成型的产品的横截面为倒U字型，其宽为60mm、高60mm、厚度为10mm；如图3所示：

1）制作与待成型产品需加压空腔形状一致的硅橡胶/金属芯组合软模模具；制作与待成型产品的外形形状一致的闭合金属阴模模具；

2）在步骤1）制作好的软模模具的外面进行复合材料铺层，铺层结束后放入闭合金属阴模模具中，将金属芯与闭合金属阴模模具通过螺钉进行固定；进行加热，使复合材料成型；

3）脱模：首先打开闭合金属阴模模具，然后将软模模具从产品的空腔中取出，得到成型后的复合材料结构件。

上述步骤1）中所述的硅橡胶/金属芯组合软模模具中的硅橡胶为采用加成型室温硫化硅橡胶材料，其线膨胀系数（GJB332A-2004）为150×10^-6/℃～350×10^-6/℃；设定待成型产品体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积（即产品需加压空腔体积）比为a=2/5，待成型产品体积与硅橡胶体积比为b=1/2，产品需加压空腔除去硅橡胶外全部用金属芯填充，金属芯体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积比为c=1/5，金属芯外围为硅橡胶，金属芯为铝；

实施例2

如图1和图2所示，一种组合模具，该组合模具包括硅橡胶/金属芯组合软模模具、闭合金属阴模模具4和连接件5；硅橡胶/金属芯组合软模模具包括硅橡胶1和金属芯2；金属芯2的外围为硅橡胶1，硅橡胶/金属芯组合软模模具安装在待成型产品3的空腔中；闭合金属阴模模具4位于待成型产品3的外面；闭合金属阴模模具4与金属芯2采用螺钉5进行固定连接；

待成型的产品的横截面为工字型，其宽为60mm、高60mm、厚度为10mm；如图4所示：

1）制作与待成型产品需加压空腔形状一致的硅橡胶/金属芯组合软模模具；制作与待成型产品的外形形状一致的闭合金属阴模模具；

2）在步骤1）制作好的软模模具的外面进行复合材料铺层，铺层结束后放入闭合金属阴模模具中，将金属芯与闭合金属阴模模具通过螺钉进行固定；进行加热，使复合材料成型；

3）脱模：首先打开闭合金属阴模模具，然后将软模模具从产品的空腔中取出，得到成型后的复合材料结构件。

上述步骤1）中所述的硅橡胶/金属芯组合软模模具中的硅橡胶为采用加成型室温硫化硅橡胶材料，其线膨胀系数（GJB332A-2004）为150×10^-6/℃～350×10^-6/℃；设定待成型产品体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积（即产品需加压空腔体积）比为a=1/7，待成型产品体积与硅橡胶体积比为b=1/6，产品需加压空腔除去硅橡胶外全部用金属芯填充，金属芯体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积比为c=1/7，金属芯外围为硅橡胶，金属芯为钢。

Claims (8)

1.一种组合模具，其特征在于：该组合模具包括硅橡胶/金属芯组合软模模具、闭合金属阴模模具（4）和连接件（5）；

硅橡胶/金属芯组合软模模具包括硅橡胶（1）和金属芯（2）；

金属芯（2）的外围为硅橡胶（1），硅橡胶/金属芯组合软模模具安装在待成型产品（3）的空腔中；闭合金属阴模模具（4）位于待成型产品（3）的外面；闭合金属阴模模具（4）与金属芯（2）采用连接件（5）进行固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种组合模具，其特征在于：硅橡胶（1）为采用加成型室温硫化硅橡胶材料，其线膨胀系数为150×10^-6/℃～350×10^-6/℃。

3.根据权利要求1所述的一种组合模具，其特征在于：待成型产品（3）体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积比a≤2/3。

4.根据权利要求1所述的一种组合模具，其特征在于：待成型产品（3）体积与硅橡胶（1）体积比b=1/1-1/6。

5.根据权利要求1所述的一种组合模具，其特征在于：金属芯（2）体积与硅橡胶/金属芯组合软模模具体积比c≥1/13。

6.根据权利要求1所述的一种组合模具，其特征在于：金属芯（2）为铝或钢。

7.根据权利要求1所述的一种组合模具，其特征在于：连接件（5）为螺钉、定位销或是螺钉和定位销。

8.组合模具在成型复合材料结构件中的应用，其特征在于步骤为：

1）制作与待成型产品需加压空腔形状一致的硅橡胶/金属芯组合软模模具；制作与待成型产品的外形形状一致的闭合金属阴模模具；

2）在步骤1）制作好的软模模具的外面进行复合材料铺层，铺层结束后放入闭合金属阴模模具中，将金属芯与闭合金属阴模模具进行固定；进行加热，使复合材料成型；

3）脱模：首先打开闭合金属阴模模具，然后将软模模具从产品的空腔中取出，得到成型后的复合材料结构件。

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