一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法技术

一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法，属于无机非金属材料成型技术领域，包括上模、下模、底座和锁紧部分；上模由上模固定板、圆柱压头和垫块组成，上模固定板和圆柱压头通过螺钉连接，垫块置于圆柱压头下部；下模由圆环、成型腔体和下模固定板组成，圆环与成型腔体过盈配合，下模固定板与圆环下端面连接；底座起支撑作用；锁紧部分用于将上模与下模锁紧。上模与下模相配合，下模置于底座上。本发明专利技术的模具结构紧凑合理，在台阶型碳纤维粘结体成型过程中，无碳纤维逸出，树脂的流动性好，成型阻力小，上模向下运动顺畅，通过该模具制备的台阶型碳纤维粘结体成型完整，使用安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法
本专利技术属于无机非金属材料成型
，涉及一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法。
技术介绍
碳纤维是一种新型无机非金属材料，碳含量不低于90％，其形态呈纤维状。碳纤维具有密度低、强度高、耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数小，电阻率低等众多极佳的物化性能。但碳纤维柔软松散，为充分发挥其性能，可在碳纤维中加入少量的树脂，通过树脂将纤维材料粘结成一个整体，实现纤维、树脂材料间的协同效应，制成碳纤维粘结体，该粘结体通过后续处理，可制成强度和性能优良的隔热材料、多孔材料和电极等。在碳纤维粘结体制备过程中，首先需要利用模具进行加压成型；而在某些应用场合，为了便于安装、配合其余零部件工作，需制成台阶型碳纤维粘结体，但在实际生产中发现，台阶型碳纤维粘结体成型合格率较低。其成型不合格的特征有：(1)成型过程中，少量碳纤维会逸出，树脂流动性差，成型过程阻力大，需要使用液压加力，存在安全隐患；(2)台阶型碳纤维粘结体与模具内壁粘接力大，取出时，需要不断敲击，粘结体容易损坏；(3)台阶部位有缺陷，成型不完整。分析其原因是模具设计不合理所导致；其中成型阻力大，部分碳纤维会逸出，是因为多余树脂排除孔的位置、结构和尺寸不合理。粘结体取出时容易损坏，是模具材质和脱模方式不正确所致。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具及其使用方法，该模具结构紧凑合理，可保证台阶型碳纤维粘结体成型完整，使用方便，安全可靠。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具，包括上模1、下模2、底座3和锁紧部分4。上模1与下模2相配合，下模2置于底座3上，锁紧部分4将上模1与下模2锁紧。所述的上模1包括上模固定板1-1、圆柱压头1-2和垫块1-3，上模固定板1-1设于圆柱压头1-2上方，垫块1-3置于圆柱压头1-2下部。所述的圆柱压头1-2直径略小于成型腔体2-1内径。所述的上模固定板1-1为圆柱体结构，其中心设有一圆柱体凸起，用于成型过程中的限位和脱模，所述的圆柱体结构大于成型腔体2-1内径，圆柱体凸起外径小于成型腔体2-1内径。所述的下模2包括成型腔体2-1、筒状结构2-2和下模固定板2-3。所述的筒状结构2-2与成型腔体2-1过盈配合，套接于成型腔体2-1外侧，对其进行约束；所述的下模固定板2-3安装于筒状结构2-2下端面。所述的成型腔体2-1用于台阶型碳纤维粘结体5的成型，成型腔体2-1内部体积应足够大，其目的是使得台阶型碳纤维粘结体5可一次性定型，避免多次加入材料导致分层现象的产生。所述的筒状结构2-2下端设置一阶梯2-4，该阶梯2-4用于对成型腔体2-1轴向进行约束，防止台阶型碳纤维粘结体5成型过程中，成型腔体2-1从筒状结构2-2中脱落。所述圆柱压头1-2、垫块1-3与成型腔体2-1的筒壁之间留有间隙，间隙的大小可根据碳纤维的长度进行设计。所述的上模固定板1-1、下模固定板2-3、下模2与下模固定板2-3连接端圆周方向均布有通孔，通孔的直径和数量可根据碳纤维的长度进行调整，但通孔在结构上需对称布置。所述间隙与通孔的作用是，在台阶型碳纤维粘结体5成型过程中，增大树脂的流动性，减小成型压力。所述的底座3起支撑作用，底座3的下端面均布凹槽，成型过程中，流出的树脂可从凹槽部位排出，防止多次成型后树脂会堆积在底座内部。底座3的高度大于台阶型碳纤维粘结体5的厚度，方便成型后进行脱模。所述的成型腔体2-1材质为不粘附任何物质的聚四氟乙烯，需精密加工成型，但聚四氟乙烯制成的成型腔体2-1强度较低，在模具加压过程中容易变形，因此设计筒状结构2-2对其进行约束。所述的筒状结构2-2的材质为不锈钢。所述的圆柱压头1-2的材质为不锈钢；所述的垫块1-3的材质为聚四氟乙烯。一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具的使用方法，包括以下步骤：第一步，清洗模具并干燥；将下模2放于底座3上，材料装入下模2的成型腔体2-1中，随后将垫块1-3放入成型腔体2-1内部，位于材料上方，安装上模1；第二步，在上模固定板1-1上施加连续均匀的压力，压至上模固定板1-1圆柱体结构底端与下模2顶端接触后，利用锁紧部分将上模1和下模2锁紧，材料成型。第三步，材料成型后，卸掉锁紧部分4、上模1和下模固定板2-3；将上模固定板1-1倒置安装于圆柱压头1-2上，手动施压上模固定板1-1，上模固定板1-1的中心凸起部分进入成型腔体2-1内部，完成脱模，得到台阶型碳纤维粘结体5。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的模具合理设置有间隙和通孔，在台阶型碳纤维粘结体成型过程中，无碳纤维逸出，树脂的流动性好，成型阻力小，上模向下运动顺畅，安全可靠。(2)下模采用聚四氟乙烯和不锈钢筒状结构的复合结构，底座的长度大于粘结体的厚度，脱模阻力小，脱模方便，通过该模具制备的台阶型碳纤维粘结体成型完整。附图说明图1是模具整体结构图；图2是成型前模具截面图。图3是成型后模具截面图；图4是上模结构图；图5是上模固定板；图6是成型腔体；图7是筒状结构；图8是下模固定板；图9是底座。图中：1上模；1-1上模固定板；1-2圆柱压头；1-3垫块；2下模；2-1成型腔体；2-2筒状结构；2-3下模固定板；3底座；4锁紧部分；5台阶型碳纤维粘结体。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步详述，但不是对本专利技术的限定。一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具。包括上模1、下模2、底座3和锁紧部分4组成。上模1与下模2相配合，下模2置于底座3上。锁紧部分4将上模1与下模2锁紧。上模由上模固定板1-1、圆柱压头1-2和垫块1-3组成，上模固定板1-1和圆柱压头1-2通过螺钉连接，垫块1-3置于圆柱压头1-2下部。所述上模固定板1-1为阶梯形，上模固定板1-1两端皆可与圆柱压头1-2通过螺钉连接，一端的外径大于成型腔体2-1内径，另一端的外径小于成型腔体2-1内径；用于成型过程中的限位和脱模。下模2由成型腔体2-1、筒状结构2-2和下模固定板2-3组成。筒状结构2-2与成型腔体2-1过盈配合，下模固定板2-3安装于筒状结构2-2下端面。成型腔体2-1用于台阶型碳纤维粘结体5的成型，成型腔体2-1需精密加工或者高精度3d打印而成。筒状结构2-2的材质为不锈钢，需精加工成型。所述筒状结构2-2下端设置一阶梯2-4，该阶梯2-4用于对成型腔体2-1轴向进行约束，以防台阶型碳纤维粘结体5成型过程中，成型腔体2-1从筒状结构2-2中脱落。所述成型腔体2-1材质为不粘附任何物质的聚四氟乙烯；但聚四氟乙烯制成的成型腔体2-1强度较低，在模具加压过程中容易变形，因此设计筒状结构2-2对其进行约束。所述成型腔体2-1内部体积应足够大，其目的是使得台阶型碳纤维粘结体5可一次性定型，避免多次加入材料导致分层现象的产生。所述圆柱压头1-2、垫块1-3和成型腔体2-1之间有间隙，间隙的大小可根据碳纤维的长度进行设计。圆柱压头1-2的材质为不锈钢；垫块1-3的材质为聚四氟乙烯。上模固定板1-1、下模固定板2-3、下模2与下模固定板2-3连接端圆周方向亦均布有通孔，通孔的直径和数量可根据碳纤维的长度进行调整，但通孔在结构上需对称布置。所述间隙与通孔的作用是，在台阶型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具，其特征在于，所述的台阶型碳纤维粘结体成型用模具包括上模(1)、下模(2)、底座(3)和锁紧部分(4)；上模(1)与下模(2)相配合，下模(2)置于底座(3)上，锁紧部分(4)将上模(1)与下模(2)锁紧；所述的上模(1)包括上模固定板(1‑1)、圆柱压头(1‑2)和垫块(1‑3)，上模固定板(1‑1)设于圆柱压头(1‑2)上方，垫块(1‑3)置于圆柱压头(1‑2)下部，圆柱压头(1‑2)直径小于成型腔体(2‑1)内径；所述的上模固定板(1‑1)为圆柱体结构，其中心设有圆柱体凸起，用于成型过程中的限位和脱模，所述的圆柱体结构大于成型腔体(2‑1)内径，圆柱体凸起外径小于成型腔体(2‑1)内径；所述的下模(2)包括成型腔体(2‑1)、筒状结构(2‑2)和下模固定板(2‑3)；所述的筒状结构(2‑2)与成型腔体(2‑1)过盈配合，套接于成型腔体(2‑1)外侧，对其进行约束；所述的下模固定板(2‑3)位于筒状结构(2‑2)下端面；所述的成型腔体(2‑1)用于台阶型碳纤维粘结体(5)的成型，成型腔体(2‑1)内部体积能够保证台阶型碳纤维粘结体(5)一次性定型；所述的筒状结构(2‑2)下端设置一阶梯(2‑4)，该阶梯(2‑4)用于对成型腔体(2‑1)轴向进行约束，防止台阶型碳纤维粘结体(5)成型过程中，成型腔体(2‑1)从筒状结构(2‑2)中脱落；所述圆柱压头(1‑2)、垫块(1‑3)与成型腔体(2‑1)的筒壁之间留有间隙，间隙的大小根据碳纤维的长度进行设计；所述的上模固定板(1‑1)、下模固定板(2‑3)、下模(2)与下模固定板(2‑3)连接端圆周方向均布有通孔，通孔的直径和数量根据碳纤维的长度进行调整，但通孔在结构上需对称布置；所述间隙与通孔的作用是，在台阶型碳纤维粘结体(5)成型过程中，增大树脂的流动性，减小成型压力；所述的底座(3)下端面均布凹槽，成型过程中，流出的树脂从凹槽部位排出，防止多次成型后树脂会堆积在底座内部。...

【技术特征摘要】
1.一种台阶型碳纤维粘结体成型用模具，其特征在于，所述的台阶型碳纤维粘结体成型用模具包括上模(1)、下模(2)、底座(3)和锁紧部分(4)；上模(1)与下模(2)相配合，下模(2)置于底座(3)上，锁紧部分(4)将上模(1)与下模(2)锁紧；所述的上模(1)包括上模固定板(1-1)、圆柱压头(1-2)和垫块(1-3)，上模固定板(1-1)设于圆柱压头(1-2)上方，垫块(1-3)置于圆柱压头(1-2)下部，圆柱压头(1-2)直径小于成型腔体(2-1)内径；所述的上模固定板(1-1)为圆柱体结构，其中心设有圆柱体凸起，用于成型过程中的限位和脱模，所述的圆柱体结构大于成型腔体(2-1)内径，圆柱体凸起外径小于成型腔体(2-1)内径；所述的下模(2)包括成型腔体(2-1)、筒状结构(2-2)和下模固定板(2-3)；所述的筒状结构(2-2)与成型腔体(2-1)过盈配合，套接于成型腔体(2-1)外侧，对其进行约束；所述的下模固定板(2-3)位于筒状结构(2-2)下端面；所述的成型腔体(2-1)用于台阶型碳纤维粘结体(5)的成型，成型腔体(2-1)内部体积能够保证台阶型碳纤维粘结体(5)一次性定型；所述的筒状结构(2-2)下端设置一阶梯(2-4)，该阶梯(2-4)用于对成型腔体(2-1)轴向进行约束，防止台阶型碳纤维粘结体(5)成型过程中，成型腔体(2-1)从筒状结构(2-2)中脱落；所述圆柱压头(1-2)、垫块(1-3)与成型腔体(2-1)的筒壁之间留有间隙，间隙的大小根据碳纤维的长度进行设计；所述的上模固定板(1-1)、下模固定板(2-3)、下模(2)与下模固定板(2-3)连接端圆周方向均布有通孔，通孔的直径和数量根据碳纤维的长度进行调整，但通孔在结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝胜智，卢健，刘昊，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21