一种碳纤维复合材料成形设备及方法技术

本发明专利技术公开一种碳纤维复合材料成形设备及方法，包括内模机构，下模机构，侧模机构，上模机构和支撑架结构；内模机构的外侧面套设有碳纤维坯料；下模机构套设在内模机构的下方且与碳纤维坯料的外表面贴合；侧模机构设置在内模机构的两侧，包括两个对称设置的侧推筒，侧推筒朝向内模机构的端面与碳纤维坯料对应设置；上模机构设置在内模机构的上方，与下模机构对应设置；支撑架结构用于支撑整套成形设备，分别与下模机构、上模机构和侧模机构固定安装。本发明专利技术结构紧凑、占地面积小，合模起模方便快捷，各个方向的模具开合方便，能大大加快碳纤维复合材料的成型速度和成型效率，提高批量化的碳纤维复合件的生产效率。量化的碳纤维复合件的生产效率。量化的碳纤维复合件的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料成形设备及方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维成形领域，特别是涉及一种碳纤维复合材料成形设备及方法。

技术介绍

[0002]近一二十年我国的碳纤维发展非常迅速，它的制造技术和碳纤维复合材料的成型已成为一门独立的和前沿性的现代工程技术，碳纤维复合材料具有高强度、出色的耐热性、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数、热容量小、比重小、优秀的抗腐蚀与辐射性能等优点。随着使用经验的不断积累，碳纤维复合材料将在更大范围内得到推广和应用，因而，进一步提高碳纤维复合材料的性能和降低成本就成了现代碳纤维复合材料发展主流，而在其中，高效、节能、低成本的成型和制造技术是复合材料低成本化的重要方面。
[0003]碳纤维复合材料的成形方法一般包括手糊成型、热压罐成型、模压成型、纤维缠绕成型、RTM成型、拉挤成型，其中模压成型技术具有高效、制件质量好、尺寸精度高、受环境影响小等优点，适用于批量化、强度高的复合材料制件的成型；但前期模具制造复杂，投入高，操作过程繁琐，生产效率低，制件大小受压机尺寸的限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种碳纤维复合材料成形设备及方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种碳纤维复合材料成形设备，包括
[0006]内模机构，所述内模机构的外侧面套设有碳纤维坯料；
[0007]下模机构，所述下模机构套设在所述内模机构的下方，所述下模机构的内表面与所述碳纤维坯料的外表面贴合；
[0008]侧模机构，所述侧模机构设置在所述内模机构的两侧；所述侧模机构包括两个对称设置的侧推筒，所述侧推筒朝向所述内模机构的端面与所述碳纤维坯料对应设置；
[0009]上模机构，所述上模机构设置在所述内模机构的上方，所述上模机构与所述下模机构对应设置；
[0010]支撑架结构，所述支撑架结构用于支撑整套成形设备；所述支撑架结构分别与所述下模机构、所述上模机构和所述侧模机构固定安装。
[0011]优选的，所述内模机构包括内模筒，所述碳纤维坯料套设在所述内模筒上；所述内模筒的中心固接有支撑杆，所述支撑杆的两端分别与两个所述侧推筒可拆卸连接。
[0012]优选的，所述侧推筒包括套筒，所述套筒的内壁与所述内模筒的外壁相适配，所述套筒的壁厚与所述碳纤维坯料的厚度相同；所述套筒内固接有支撑板，所述支撑板朝向所述支撑杆的一端固接有固定架；所述支撑杆的端头搭接在所述固定架上；所述支撑板远离所述内模筒的一端通过第一动力组件与所述支撑架结构固定安装。
[0013]优选的，所述下模机构包括与所述支撑架结构固接的下炉体，所述下炉体的内腔
套设有下模体，所述下模体的外壁与所述支撑架结构固接；所述下模体的内腔顶面与所述碳纤维坯料抵接。
[0014]优选的，所述上模机构包括与所述下炉体对应设置的上炉体，所述上炉体通过第二动力装置与所述支撑架结构固定安装；所述上炉体的内腔可拆卸连接有与所述下模体对应设置的上模体，所述上模体的内腔与所述碳纤维坯料抵接；所述上模体通过第三动力装置与所述支撑架结构固接。
[0015]优选的，所述支撑架结构包括两个相对设置的侧支架，所述第一动力组件与所述侧支架固定安装；两个所述侧支架之间设置有底架，所述下炉体和所述下模体分别与所述底架固定安装；两个所述侧支架的顶端固接有两个平行设置的导轨，两个所述导轨之间滑动连接有滑架，所述滑架与所述导轨之间设置有第四动力装置；所述第二动力装置和所述第三动力装置分别与所述滑架固接。
[0016]优选的，所述第一动力组件包括第一动力装置和导向装置，所述第一动力装置的底座固定安装在所述侧支架的侧壁；所述导向装置包括平行固接在两个所述侧支架之间的两组导向杆，两组所述导向杆对称设置在所述第一动力装置的两侧，每组所述导向杆上滑动连接有导滑块，所述导滑块与所述套筒外壁固定连接。
[0017]优选的，所述第二动力装置的底端固定安装在所述滑架上，所述第二动力装置的输出端与所述上炉体固接；所述第三动力装置的底座固定安装在所述滑架上，所述第三动力装置的输出端与所述上模体固接；所述第四动力装置的输出端与所述滑架的侧壁固接，所述第四动力装置的底座与所述导轨固接。
[0018]一种碳纤维复合材料成形方法，括以下步骤：
[0019]缠绕碳纤维坯料到内模机构上；
[0020]安装内模机构；
[0021]上模机构与下模机构合拢；
[0022]碳纤维坯料高温高压成形；
[0023]上模机构起吊，取出内模机构。
[0024]优选的，所述步骤碳纤维坯料高温高压成形中，首先通过合拢后的上炉体和下炉体将碳纤维坯料加热到300℃
‑
350℃，保温20min
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30min；再加热到600℃
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650℃，保温20min
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30min；加热及保温过程中，侧模机构朝向碳纤维坯料施加6MPa
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5MPa的压力。
[0025]本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了一种碳纤维复合材料成形设备及方法，将碳纤维坯料缠绕到内模机构上，将内模机构放到下模机构内，由两个侧推筒抵住两端，然后将上模机构与下模机构合模，由上模机构、下模机构和侧模机构形成密闭的模腔，进行加热，侧推筒从两侧对碳纤维坯料恒定加压，形成高温高压的耦合环境，使碳纤维坯料成形；本专利技术的成形装置将成形的模具分成内模机构、侧模机构、上模机构和下模机构，侧模机构和上模机构通过支撑架结构带动运动，便于快速取出内模机构，加快生产效率。本专利技术结构紧凑、占地面积小，合模起模方便快捷，各个方向的模具开合方便，能大大加快碳纤维复合材料的成型速度和成型效率，提高批量化的碳纤维复合件的生产效率。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术碳纤维复合材料成形设备的三维图；
[0028]图2为本专利技术碳纤维复合材料成形设备的主视图；
[0029]图3为本专利技术碳纤维复合材料成形设备的结构示意图；
[0030]图4为图3中A的局部放大图；
[0031]图5为图3中B的局部放大图；
[0032]图6为图3中C的局部放大图；
[0033]图7为本专利技术碳纤维复合材料成形设备的结构简图；
[0034]其中，1、碳纤维坯料；2、内模机构；3、下模机构；4、侧模机构；5、上模机构；6、支撑架结构；21、内模筒；22、支撑杆；23、吊耳；31、下炉体；32、下模体；41、套筒；42、支撑板；43、固定架；44、隔热垫；45、第一动力装置；46、导向杆；47、导滑块；48、顶杆；51、上炉体；52本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料成形设备，其特征在于：包括内模机构(2)，所述内模机构(2)的外侧面套设有碳纤维坯料(1)；下模机构(3)，所述下模机构(3)套设在所述内模机构(2)的下方，所述下模机构(3)的内表面与所述碳纤维坯料(1)的外表面贴合；侧模机构(4)，所述侧模机构(4)设置在所述内模机构(2)的两侧；所述侧模机构(4)包括两个对称设置的侧推筒，所述侧推筒朝向所述内模机构(2)的端面与所述碳纤维坯料(1)对应设置；上模机构(5)，所述上模机构(5)设置在所述内模机构(2)的上方，所述上模机构(5)与所述下模机构(3)对应设置；支撑架结构(6)，所述支撑架结构(6)用于支撑整套成形设备；所述支撑架结构(6)分别与所述下模机构(3)、所述上模机构(5)和所述侧模机构(4)固定安装。2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料成形设备，其特征在于：所述内模机构(2)包括内模筒(21)，所述碳纤维坯料(1)套设在所述内模筒(21)上；所述内模筒(21)的中心固接有支撑杆(22)，所述支撑杆(22)的两端分别与两个所述侧推筒可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料成形设备，其特征在于：所述侧推筒包括套筒(41)，所述套筒(41)的内壁与所述内模筒(21)的外壁相适配，所述套筒(41)的壁厚与所述碳纤维坯料(1)的厚度相同；所述套筒(41)内固接有支撑板(42)，所述支撑板(42)朝向所述支撑杆(22)的一端固接有固定架(43)；所述支撑杆(22)的端头搭接在所述固定架(43)上；所述支撑板(42)远离所述内模筒(21)的一端通过第一动力组件与所述支撑架结构(6)固定安装。4.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料成形设备，其特征在于：所述下模机构(3)包括与所述支撑架结构(6)固接的下炉体(31)，所述下炉体(31)的内腔套设有下模体(32)，所述下模体(32)的外壁与所述支撑架结构(6)固接；所述下模体(32)的内腔顶面与所述碳纤维坯料(1)抵接。5.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料成形设备，其特征在于：所述上模机构(5)包括与所述下炉体(31)对应设置的上炉体(51)，所述上炉体(51)通过第二动力装置(53)与所述支撑架结构(6)固定安装；所述上炉体(51)的内腔可拆卸连接有与所述下模体(32)对应设置的上模体(52)，所述上模体(52)的内腔与所述碳纤维坯料(1)抵接；所述上模体(52)通过第三动力装置(54)与所述支撑架结构(6)固接。6.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料成形设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘发，陈胜绪，郭逸，
申请(专利权)人：富优特山东新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：