一种成型碳纤维的注塑模具制造技术

本申请公开了一种成型碳纤维的注塑模具，包括前模和后模，前模和后模之间界定有一适于成型工件的型腔，包括：加热组件，加热组件沿开合模方向设置在后模上，加热组件包括预压加热部和增压加热部，预压加热部适于压紧工件外侧沿周向环绕设置的废料区，并加热废料区；工件上设置有深槽区，废料区上设置有变形区，变形区相对于深槽区沿径向向外设置，增压加热部适于压紧并加热变形区，增压加热部的输出温度高于预压加热部的输出温度；预关模组件，预关模组件沿开合模方向设置在加热组件和前模之间，本申请的一个目的在于提供一种快速、高效、高成型质量的成型碳纤维的注塑模具。成型质量的成型碳纤维的注塑模具。成型质量的成型碳纤维的注塑模具。

【技术实现步骤摘要】
一种成型碳纤维的注塑模具


[0001]本申请涉及模具领域，特别涉及一种成型碳纤维的注塑模具。

技术介绍

[0002]碳纤维拥有强度大，硬度高的材质特点，其强度和硬度远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。碳纤维制品通常有碳纤布通过预浸工艺形成预浸碳纤维布，并通过对预浸碳纤维布的加工形成最终成品。
[0003]目前碳纤维制品在工业上一般采用热压工艺或者模压工艺，一般包括以下工序：切割（将预浸碳纤维布裁切成适当的形状），预浸料加热塑形（在较低的加热温度75℃以下和较低的压力0.1MPA下加热塑形预浸碳纤维布使之能够贴合最终模具表面），最终模压成型（利用高温130℃
‑
150℃和高压3MPA
‑
10MPA下完全成型，在此过程中，还能加入树脂进一步提升该碳纤维制品的性能）。加工过程需要进行二次模压，成型工序复杂，生产效率低，是本领域的技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的一个目的在于提供一种快速、高效、高成型质量的成型碳纤维的注塑模具。
[0005]为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种成型碳纤维的注塑模具，包括前模和后模，所述前模和所述后模之间界定有一适于成型工件的型腔，包括：加热组件，所述加热组件沿开合模方向设置在所述后模上，所述加热组件包括预压加热部和增压加热部，所述预压加热部适于压紧所述工件外侧沿周向环绕设置的废料区，并加热所述废料区；所述工件上设置有深槽区，所述废料区上设置有变形区，所述变形区相对于所述深槽区沿径向向外设置，所述增压加热部适于压紧并加热所述变形区，所述增压加热部的输出温度高于所述预压加热部的输出温度；预关模组件，所述预关模组件沿开合模方向设置在所述加热组件和所述前模之间，当关模后，所述预关模组件适于控制所述前模和所述后模处于预关模状态，并控制所述增压加热部压紧并加热所述变形区，直到所述变形区完全软化后，控制所述前模和所述后模处于完全关模状态。
[0006]易于理解的是，上述工件指的是预浸碳纤维布，经过预浸处理的碳纤维布其在高温下会出现一定的软化，从而使该碳纤维布能更加贴合模具表面。加工成型后的工件包括工件本体和深槽区，深槽区向下凸出于工件本体设置，并使深槽区的底部和工件本体具有一定的高度差。另外变形区相对于深槽区沿径向向外设置指的是，深槽区的外部沿径向向外设置有变形区，通过变形区内的预浸碳纤维布的加热变形，从而成型该深槽区。设置该变形区并加热该变形区是为了方便工件（预浸布）能更加方便和容易地成型深槽区，由于深槽
区的深度较深（通常在50mm以上），如果不进一步加热变形区，从而使变形区进一步软化，从而增加其变形程度，容易造成深槽区壁厚减少，并且也会导致工件表面在深槽区附近没有足够变形使之无法完全抵触型腔的内壁，造成成型后的工件质量差的问题。
[0007]预关模状态指的是，前模和后模之间仍具有一定的空间，前模和后模之间的型腔尚未完全形成，因此在该状态下，工件（预浸的碳纤维布）没有受到足够的前模和后模的挤压，因此还未完全抵触型腔的内壁。关模状态指的是，前模和后模抵触，并在前模和后模之间形成完整的成型该工件的型腔，由于前模和后模抵触，因此前模和后模之间的工件（预浸布）也会与该型腔压紧。（当然在该工序中，可以加入气吹工艺，使工件与型腔内壁的抵触更加紧密）变形区完全软化指的是，工件可以在变形区可以进行足够的拉伸，而不会出现软化程度不够，导致拉伸长度不够，使工件表面在深槽区附近无法抵触型腔内壁，造成成型后的工件质量差的问题。
[0008]进一步分析现有的碳纤维成型注塑工艺具有以下缺陷：（1）传统注塑加工工序通常需要采用预浸料加热塑形的工序，先在较低的加热温度（75℃以下）低压（0.1MPA以下）的状态下加热预浸料，并通过模具压制形成能够贴合最终成型模具的塑形工件，最后将塑形工件放置进入成型模具中，通过注塑成型，进一步加入树脂并使之硬化成型成品工件（在预浸碳纤维布中进一步加入树脂是现有工艺，主要用于提升最终碳纤维制品的强度和稳定性），如果不采用预浸料加热塑形工序，会使预浸碳纤维布无法贴合模具表面，而模具表面一般结构较为复杂，需要采用人工贴合的方法，造成成型效率进一步下降，而采用了预浸料加热塑形工序除了需要额外开设一副模具用于塑形外，还需要浪费额外的电能用于加热预浸料，降低了生产效率的同时，造成能源的浪费，提升了加工成本；（2）另外而深槽区是由于工件本体受模压成型，受到模压原理影响，深槽区的壁厚、碳纤维排布方式都会出现变化，造成深槽区的强度下降，造成最终成品容易在深槽区出现断裂的问题，因此造成了对具有深槽区的工件生产质量差的问题。
[0009]针对以上问题，本申请的专利技术人开发了一种成型碳纤维的注塑模具，在加工过程中使用该模具并按照以下工艺进行加工;S100、对预浸碳纤维布进行初步切割，并将切割完成的预浸碳纤维布通过预压加热部与后模连接，其中预压加热部适于抵触并压紧所述废料区，由于预压加热部具有加热能力，因此在固定完成后，后续工序进行之前，预压加热部除了固定废料区从而固定该预浸碳纤维布以外，还能对废料区进行加热，使废料区具有一定的初始温度；S200、进行关模工序，由于设置了预关模组件，因此预关模组件可以控制前模和后模处于预关模状态，在此状态下，废料区受到了预压加热部的加热而进一步软化，另外由于预关模组件可以控制增压加热部压紧并加热所述变形区，因此可以提升变形区的加热温度，从而提升了变形区的软化程度，更方便其后续拉伸；S300、在所述变形区完全软化后，控制前模和后模处于完全关模状态，即使前模完全压紧后模，此时由于变形区和废料区被压紧，同时被软化，因此可以在前模和后模的驱动下进行拉伸变形，从而使工件（预浸布）抵触型腔的内壁。（当然在该工序中，可以加入气吹工艺，使工件与型腔内壁的抵触更加紧密）。
[0010]利用本申请的注塑模具成型碳纤维制品，其具有以下优点：
（1）由于设置了预压加热部和增压加热部，其中预压加热部适于加热沿工件外侧沿周向环绕设置的废料区，增压加热部适于加热在废料区上设置的变形区，并且变形区相对于深槽区沿径向向外设置，从而使得废料区及变形区的预浸碳纤维布软化，从而方便该预浸碳纤维布在废料区和变形区发生变形，从而方便后续的模压，另外值得一提的是，由于设置了预关模组件，因此该生产过程中，分别具有预关模状态和关模状态，利用预关模状态加热废料区，并进一步加热变形区，使得变形区的预浸布更容易被拉伸，利用关模状态使预浸布贴紧型腔的内壁；（2）并且由于设置了预压加热部和增压加热部，其中增压加热部的输出温度高于预压加热部的输出温度，不仅可以使废料区的预浸碳纤维布软化，也可以使变形区的预浸碳纤维布进一步软化，从而方便使预浸碳纤维布在废料区及变形区进行变形、延伸、拉薄，从而减少对成型的工件的质量影响，防止由于深槽区的设置，导致工件生产质量差的问题；（3）相较于传统工艺，采用预压加热部和增压加热部的模具，由于加热面积小，因此节约了大量的能量，并且也不用开设另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成型碳纤维的注塑模具，包括前模和后模，所述前模和所述后模之间界定有一适于成型工件的型腔，其特征在于，包括：加热组件，所述加热组件沿开合模方向设置在所述后模上，所述加热组件包括预压加热部和增压加热部，所述预压加热部适于压紧所述工件外侧沿周向环绕设置的废料区，并加热所述废料区；所述工件上设置有深槽区，所述废料区上设置有变形区，所述变形区相对于所述深槽区沿径向向外设置，所述增压加热部适于压紧并加热所述变形区，所述增压加热部的输出温度高于所述预压加热部的输出温度；预关模组件，所述预关模组件沿开合模方向设置在所述加热组件和所述前模之间，当关模后，所述预关模组件适于控制所述前模和所述后模处于预关模状态，并控制所述增压加热部压紧并加热所述变形区，直到所述变形区完全软化后，控制所述前模和所述后模处于完全关模状态。2.如权利要求1所述的一种成型碳纤维的注塑模具，其特征在于，所述加热组件包括升温模块，所述升温模块内包括所述预压加热部和所述增压加热部，且所述预压加热部沿径向向外设置在所述增压加热部的外部，所述升温模块具有多组并设置于所述废料区及所述变形区上。3.如权利要求2所述的一种成型碳纤维的注塑模具，其特征在于，所述升温模块具有壳体，所述壳体的底部包括外圈和内圈，所述内圈向下凸出并与所述外圈形成台阶面，所述外圈设置所述预压加热部，所述内圈设置所述增压加热部；所述内圈上套设有可更换的导热环，所述导热环的顶部适于抵触所述内圈的底部，所述导热环的底部和所述增压加热部的底部适于抵触并加热所述工件。4.如权利要求3所述的一种成型碳纤维的注塑模具，其特征在于，所述壳体内设置有容纳腔，所述容纳腔内填充有保温液，所述容纳腔内沿上下方向可活动地设置有增温管，所述容纳腔包括相互连通的第一导热腔和第二导热腔，所述内圈的内壁适于界定所述第一导热腔，所述外圈的内壁适于界定所述第二导热腔，所述第一导热腔横截面的内径为D1，所述第二导热腔横截面的内径为D2，所述增温管的外径为D3，满足D2＞D1≥D3；当加热所述废料区时，所述增温管适于侵入所述第二导热腔内，并加热所述保温液；当需要加热所述变形区时，所述增温管适于向下运动并侵入所述第一导热腔内，直到所述增温管抵触所述内圈的底壁，所述增温管适于推动所述第一导热腔内的所述保温液进入所述第二导热腔中。5.如权利要求4所述的一种成型碳纤维的注塑模具，其特征在于，所述增温管的底部沿径向向内收缩形成让位部，当需要加热所述变形区时，所述第一导热腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁波，王姣姣，张浩，
申请(专利权)人：宁海县第一注塑模具有限公司，
类型：发明
国别省市：