一种VARTM工艺用复合材料模具及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种VARTM工艺用复合材料模具及其制备方法，属于复合材料模具领域。本发明专利技术涉及的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，将支撑骨架与面板分开制造，采用机械方法连接成为整体，从而能够大大缩短模具制造时间，且模具安装、拆卸方便，特别适用于大型产品设计初期需要经常性更改模具设计的需求，节约了时间、成本及存放空间。本发明专利技术涉及的复合材料模具，其支撑单元长度可调，尺寸不受限制，特别适合VARTM工艺制备大型复合材料构件。另外，该模具还具有成型简单，拆卸方便，制造成本低等优点。

A composite die for VARTM process and its manufacturing method

The invention discloses a composite die for VARTM process and a preparation method thereof, belonging to the field of composite die. The invention relates to a composite material mold preparation method for VARTM process, which makes the support framework and the panel separately, and adopts the mechanical method to connect them into a whole, so that the mold manufacturing time can be greatly shortened, and the mold installation and disassembly are convenient, which is particularly suitable for the needs of regular change of mold design in the early stage of large product design, saving time, cost and storage space. The composite die of the invention has adjustable support unit length and unlimited size, and is particularly suitable for preparing large composite components by VARTM process. In addition, the mould has the advantages of simple forming, convenient disassembly and low manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
一种VARTM工艺用复合材料模具及其制造方法
本专利技术属于复合材料模具领域，特别涉及一种VARTM工艺用复合材料模具及其制备方法。
技术介绍
VARTM（真空辅助树脂传递模塑）是一种用于生产纤维增强塑料(FRP)制件的层合工艺，此种工艺需要在模具表面铺设灌注成型。VARTM常用模具为金属模具和复合材料模具。传统的金属模具精度高、尺寸稳定、寿命长，但其制造周期长，成本高，且重量较大，安装运输困难。普通的复合材料模具一般采用手糊成型，成型过程中搭建整体支撑骨架保证模具刚度，在骨架之上手糊带有加强筋的玻璃钢层，固化后经过表面精加工成型。但手糊工艺时间较长，模具表面状态不美观，且成型后模具用原材无法拆卸重复利用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种VARTM用复合材料模具及其制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其步骤包括：1）制备支撑框架，其包括两根纵向长杆；2）根据复合材料构件外形，制备纤维增强树脂基复合材料面板；3）制备支撑单元，其由两个支撑筋板和不少于两个连接轴构成；所述支撑筋板，由纤维增强树脂基复合材料制成，其上表面与面板下表面匹配，厚度方向开有通孔；所述连接轴放置于两个支撑筋板厚度方向对应的通孔中，用于调节并固定两者的相对位置；4）根据复合材料构件尺寸及重量，确定支撑单元数量，及其两支撑筋板的间距；5）放置支撑框架，安装支撑单元，其支撑筋板与支撑框架的纵向长杆以可拆卸的方式固定连接；将面板放置在支撑单元上方，并与支撑筋板以可拆卸方式固定连接；6）在面板表面制备表面密封层。本专利技术涉及的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其特征在于：所述相邻支撑单元共用一个支撑筋板，所述每个支撑单元的连接轴不少于三个。本专利技术涉及的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其特征在于：所述面板由多块纤维增强树脂基复合材料板拼接制成，拼接处密封处理。本专利技术涉及的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其特征在于：所述支撑筋板由上下分块制成。本专利技术涉及的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其特征在于：所述制备支撑筋板（2）和面板（4）所用纤维增强材料包括碳纤维、玻璃纤维以及芳纶纤维。本专利技术涉及的复合材料模具，包括面板和支撑骨架，其特征在于：还包括表面密封层；所述支撑骨架主要由支撑框架和至少一个支撑单元构成；所述支撑框架包括两根纵向长杆；所述支撑单元，由两个支撑筋板和不少于两个连接轴构成；所述支撑筋板，由纤维增强树脂基复合材料制成，其上表面与面板下表面匹配，厚度方向开有通孔；所述连接轴放置于两个支撑筋板厚度方向对应的通孔中，用于调节并固定两者的相对位置；所述面板由纤维增强树脂基复合材料制成；所述支撑单元位于支撑框架和面板之间，其支撑筋板分别与支撑框架的纵向长杆和面板以可拆卸方式固定连接。本专利技术涉及的复合材料模具，其特征在于：所述相邻支撑单元共用一个支撑筋板，所述每个支撑单元的连接轴不少于三个。本专利技术涉及的复合材料模具，其特征在于：所述面板（4）为分体式结构。本专利技术涉及的复合材料模具，其特征在于：所述支撑筋板（2）为上下分体式结构。本专利技术涉及的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，将支撑骨架与面板分开制造，采用机械方法连接成为整体，从而能够大大缩短模具制造时间，且模具安装、拆卸方便，特别适用于大型产品设计初期需要经常性更改模具设计的需求，节约了时间、成本及存放空间。本专利技术涉及的复合材料模具，其支撑单元长度可调，尺寸不受限制，特别适合VARTM工艺制备大型复合材料构件。另外，该模具还具有成型简单，拆卸方便，制造成本低等优点。附图说明图1本专利技术第一个实施例中复合材料模具结构示意图图2连接轴结构示意图图3本专利技术第二个实施例中复合材料模具结构示意图图4本专利技术第二个实施例中支撑筋板结构示意图图5本专利技术第三个实施例中支撑筋板结构示意图其中：1-支撑框架，2-支撑筋板，3-连接轴，4-面板，5-表面密封层。具体实施方式下面结合实例将对专利技术予以进一步的说明，但不作为对本专利技术涉及技术方案的限制。实施例1本实施例的复合材料模具，如图1所示，包括支撑框架1、支撑单元、面板4和表面密封层5。支撑框架1为一体式结构，长5.3m，宽2m，由两纵四横六根方形钢管焊接而成，其中，纵向钢管放置在横向钢管的上方，横向钢管沿纵向钢管均布，纵向钢管位于横向钢管的两端。支撑单元由两个支撑筋板2和三个连接轴3构成。支撑筋板2，由20mm厚的环氧树脂基碳纤维增强复合材料板制成，顶端形状与面板4的底面外形相匹配，在其两侧及中间位置，沿厚度方向各开一个通孔，在其两侧下端各开60mm×60mm的方形槽。连接轴3由一根螺纹钢管和四个紧固螺母组成，如图2所示，螺纹钢管长700mm，两端设置螺纹段，分别长50mm。支撑单元中，两个支撑筋板2间距为480mm，通过三个分别位于左、中、右的连接轴3固定连接。面板4为一体式结构，为15mm厚环氧树脂基玻璃纤维增强复合材料，其上表面与需制备复合材料构件下表面相匹配。表面密封层5，为3mm厚聚脲涂料。本实施例的复合材料模具，包括8个支撑单元。支撑框架1放置于最底层；8个支撑单元均布于支撑框架1的上方，支撑框架1的纵向杆穿过支撑筋板2下端两侧的方形槽内；面板4放置在支撑单元上方，通过金属连接件与支撑筋板2固定连接；表面密封层5位于面板4上表面。制造本实施例复合材料模具的具体步骤如下：1）搭建支撑框架1。选取60mm×60mm的方钢管，制备成两根长5.3m，四根长2m的长杆，将四根横向长杆均布排列放置，其中，两末端横向长杆的外壁间距5.3m，纵向长杆放置在横向长杆的上方，两外壁间距2m，通过焊接制成支撑框架1。2）根据需制备复合材料构件外形，将由环氧树脂和玻璃纤维制备而成的厚15mm的复合材料板裁剪为面板4，面内预留安装锥形沉孔。3）由环氧树脂和碳纤维制备成厚20mm的复合材料平板，根据面板4下表面形状，裁剪复合材料平板，制备成支撑筋板2，厚度方向预留安装锥形沉孔；在其两侧及中间位置，沿厚度方向各开一个通孔。4）制备支撑单元。将三个连接轴3，分别放置在两个支撑筋板2之间对应的通孔中，通过调节连接轴3两端的紧固螺母，使两个支撑筋板2之间的距离为480mm。制备8个同样支撑单元。5）将8个支撑单元均布于支撑框架1上方，支撑框架1的纵向杆穿过支撑筋板2下端两侧的方形槽内。支撑单元与支撑框架1通过螺栓连接。6）将面板4放置在支撑单元上方，通过L型金属连接件及预留的安装锥形沉孔与支撑筋板2连接在一起。7）制备表面密封层5。整个面板4上表面喷涂3mm厚聚脲涂料，固化后为表面密封层5，继而完成本实施例复合材料模具的制备。实施例2本实施例的复合材料模具，如图3所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其步骤包括：/n1）制备支撑框架（1），其包括两根纵向长杆；/n2）根据复合材料构件外形，制备纤维增强树脂基复合材料面板（4）；/n3）制备支撑单元，其由两个支撑筋板（2）和不少于两个连接轴（3）构成；所述支撑筋板（2），由纤维增强树脂基复合材料制成，其上表面与面板（4）下表面匹配，厚度方向开有通孔；所述连接轴（3）放置于两个支撑筋板（2）厚度方向对应的通孔中，用于调节并固定两者的相对位置；/n4）根据复合材料构件尺寸及重量，确定支撑单元数量，及其两支撑筋板（2）的间距；/n5）放置支撑框架（1），安装支撑单元，其支撑筋板（2）与支撑框架（1）的纵向长杆以可拆卸的方式固定连接；将面板（4）放置在支撑单元上方，并与支撑筋板（2）以可拆卸的方式固定连接；/n6）在面板（4）表面制备表面密封层（5）。/n

【技术特征摘要】
1.一种VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其步骤包括：
1）制备支撑框架（1），其包括两根纵向长杆；
2）根据复合材料构件外形，制备纤维增强树脂基复合材料面板（4）；
3）制备支撑单元，其由两个支撑筋板（2）和不少于两个连接轴（3）构成；所述支撑筋板（2），由纤维增强树脂基复合材料制成，其上表面与面板（4）下表面匹配，厚度方向开有通孔；所述连接轴（3）放置于两个支撑筋板（2）厚度方向对应的通孔中，用于调节并固定两者的相对位置；
4）根据复合材料构件尺寸及重量，确定支撑单元数量，及其两支撑筋板（2）的间距；
5）放置支撑框架（1），安装支撑单元，其支撑筋板（2）与支撑框架（1）的纵向长杆以可拆卸的方式固定连接；将面板（4）放置在支撑单元上方，并与支撑筋板（2）以可拆卸的方式固定连接；
6）在面板（4）表面制备表面密封层（5）。


2.根据权利要求1所述的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其特征在于：所述相邻支撑单元共用一个支撑筋板（2），所述每个支撑单元的连接轴（3）不少于三个。


3.根据权利要求1所述的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其特征在于：所述面板（4）由多块纤维增强树脂基复合材料板拼接制成，拼接处密封处理。


4.根据权利要求1所述的VARTM工艺用复合材料模具制备方法，其特征在于：所述支撑筋板（2）由...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝春，王小兵，薛亚娟，齐燕燕，徐洪敏，王炤亮，高泉喜，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37