一种制造复合材料中空制品的组合式心模制造技术

一种组合式心模，其设有一中空主轴管及二环状套筒，其中该二环状套筒的内径稍大于该主轴管两端的外径且套穿于该中空主轴管的该两端末段，于施加外力时易脱离该中空主轴管，因而使该组合式心模的脱模容易实现。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种心模，尤指一种用于缠绕丝制程的组合式心模。缠丝法是将纤维纱束拉齐，于树脂槽中含浸树脂，随即规则地缠绕于旋转的心模上以得指定之花式、厚度及重量后，硬化脱模或脱模再硬化而成的成型法。早期缠丝法是用以制造圆柱形产品为主，如火箭引擎外罩、压力容器，水中用之浮标、飞弹圆锥形头部、储槽、圆管、汽车叶片弹簧、直升机浆、宇宙飞船翼梁、飞机机身及其它航天工业组件。当含浸树脂后的纤维丝依指定的花式缠绕于该心模上之后，加热使心模上的树脂硬化成型，再抽出不要的心模，所以心模必须使用可溶性或低熔点(熔点仍高于树脂硬化温度)材质，以先预形相对产品的形状及尺寸，例如高尔夫球杆。缠丝法碳纤维高尔夫球杆的制程，是将纤维纱于树脂槽中含浸树脂后，经由缠丝机，依所设计的缠绕花式，缠绕于一圆锥铁心上(即为心模)。纤维丝缠完以后再包裹一层热收缩膜，使各纤维与树脂充分含浸，并紧密定型于心模上，再放入烘箱中加热硬化成型，脱去原有的收缩膜及心模后，经由无心研磨机研磨至所需的外径即成一高夫球杆初胚。但对于其他有复杂的外形、不同断面尺寸、非轴对称直管的运动器材制品，如自行车手把、前叉、网球拍、羽毛球拍等而言，就不能像高尔夫球杆一样，以收缩膜加热压缩硬化成型方式进行。而需借助于模具，以吹气袋吹气内压于模穴内硬化成型。因此，须于该制品硬化成型前先行脱去心模。传统缠丝法制程，是当含浸树脂后的纤维丝依指定的花式缠绕于可抽取式心模后，随即加热硬化成型，再抽出心模，因而不适用于上述复杂造形之制品。关于上述特殊要求的制品，一般于缠绕上指定的花式后，加温该缠有纤维丝的可抽取式心模，直至含浸于纤维丝中之树脂达粘稠但仍有可挠性，又不沾手的阶段(称为树脂的B-阶段)为止，然后脱去心模，再经由入模加热加压硬化成型而得，因此对于有复杂的外形，不同断面尺寸、非轴对称直管的制品而言，心模的设计甚为重要。传统可抽取式心模设计如美国第4,448,624号、第4,684,423号及第5,259,901号专利所示，但其构造及用途均与本专利技术不同。另外在不同制造厂商采用的类似制程中所使用的心模如附图说明图1所示，其是以一均匀断面铁心10为主的，外层再以两片或三片弧形壳长条11包覆其上。如此的组合结构再包穿吹气袋于其外表，便可于缠丝机上依所设计的缠绕花式将已含浸树脂的纤维丝缠绕于其上。当缠完之后再将纤维、弧形壳长条11及铁心10整组放入烘箱烘烤，以达树脂的B-阶段状况，然后在拔模机器上将铁心10拔出后使成空心长条结构，因其内层为两片或三片弧形壳11组合的长条结构，很容易拆卸而抽出，如此便成一外层纤维与内层吹气袋的长条，将该长条放入模具里面，便可以吹气加压加热硬化成型。依产品不同尺寸外径，可设计不同尺寸的铁心、壳形长条及气袋等以资配合。但当纤维紧紧缠绕于心模上之后，心模的抽出是相当困难的，因心模已被纤维的张力紧紧束缚住，要使心模容易抽出，心模的细节设计更为重要。前述制造厂商所使用的抽取式心模需借助拔模机器的帮忙方可抽出心模，而未于心模上作设计，以致有下列几项缺点1.只能成型均匀断面尺寸结构；2.需大量的铁心、弧形壳片才能大量生产；且3.需使用拔模机器，增加投资成本。本专利技术的一个目的在于提供一制造复合材料中空制品的组合式心模，其可依所需成品的形状需要而变化不同的心模形状。本专利技术的另一个目的为提供利用一种制造复合材料中空制品的组合式心模制造中空制品的方法。为达到前述目的，本专利技术提供的一种制造复合材料中空制品的组合式心模，其设有一中空主轴管；及二环状套筒，该环状套筒的内径稍大于该主轴管两端的外径，并套穿于该中空主轴管的该两端末段，于施加外力时易于脱离该中空主轴管。该组合式心模更可设有两轴栓，分别锁接或套接于该中空主轴管的两端，以利该组合式心模架于一缠丝机上，于进行缠丝程序时，该两轴栓之一为固定锁头，卡接于该缠丝机的快速接头上，另一为针轴，架于该缠丝机的夹头上，以利缠绕纤维于该组合式心模上；而于进行脱模程序时，将该已缠绕纤维于其上的组合式心模由缠丝机上取下，并将其中之一轴栓换接为吹气嘴，并由此处输入气体，进行脱模。该中空主轴管可设为一中空主圆管及二中空圆柱接管，且分别以螺纹锁接或以公母退拔套接于该中空主圆管的两端；或以二中空主圆管，其互相以公母退拔式套接，且相接部分的外径相同，及二中空圆柱接管，其外径较该二中空主圆管小，且分别与该二中空主圆管一体成型；或二中空主圆管，其互相以公母退拔方式套接，且相接部分的外径相同，及二中空圆柱接管，其外径较该二中空主圆管小，且分别以螺纹锁接或以公母退拔套接于该中空主圆管的两端。其中该二中空主圆管为均匀断面，亦可用于非均匀断面的管状，如中间细、两边粗或中间粗、两边细的管状，或该二中空主圆管的接面外径较其它部分外径小。又该中空主圆管上可包括多个通气孔，于脱模程序输入气体时，气体可由该通气孔逸出而将缠绕好的纤维稍加推离，便于脱模。当该组合式心模用于制作需吹成型的成品时，可先于该组合式心模外套穿一吹气袋，再缠丝于该吹气袋外，且于脱模时将该吹气袋一并脱去。该组合式心模的该二环状套筒可设为锥形，分别套穿于该二中空圆柱接管外而与该中空主圆管相接，其较小截面端的外径与该中空主圆管的末端外径大致相等，至少其一于脱模程序输入气体时，脱离该中空圆柱接管，该二环状套筒更可设有一凸出圆环固着于其外，因此未被气体吹离的环状套筒可卡在其它工具上利于施力拔除。该二环状套筒亦可为直圆管，分别套穿于该二中空圆柱接管外而与该中空主圆管相接，其外径较该中空主圆管的末端外径略大，且于脱模程序时先移出该中空圆柱接管，再取该环状套筒。其中该二环状套筒的材质为塑胶或橡胶类的可压缩性材质、纸质或以金属丝缠绕而成。该组合式心模更可包括一组条壳围绕于一部分的该中空主圆管外，以加大该部分的外径。其中该组条壳是以两片半圆的弧形片或以三片三分之一圆的弧形片组合而成的。本专利技术可借助下述说明及附图而对之获较佳了解图1为传统心模组的组件示意图；图2(a)及(6)分别为本专利技术心模组的一实施例的组件分解透视示意图及正视图；图3为缠丝于图2的该心模组后的透视示意图；图4为本专利技术环状套筒的一实施例及其辅助工具示意图；图5(a)及(b)为本专利技术条壳的一实施例透视示意图及其组合后的侧视图；图6为本专利技术环状套筒的另一实施例示意图；图7为本专利技术环状套筒的又一实施例示意图；图8为本专利技术心模组的另一实施例示意图；及图9为本专利技术心模组件的又一实施例示意图。请参阅图2(a)，其为本专利技术的心模组的一实施例的组件示意图，其各组件分述如下一中空主轴管20，包括二中空主圆管201、202，其上有多个通气孔207，其互相以公母退拔方式套接，且相接部分的外径相同，及二中空圆柱接管203、204，其外径较该二中空主圆管201、202小，且分别以螺纹锁接或以公母退拔套接于该中空主圆管201、202的两端；及二锥形环状套筒21、22，其退拔度以0.5-1.0为佳，长度则须根据制作成品的管径大小及长度而定，且该二锥形环状套筒21、22各有一凸出圆环211、221固着于其外，其分别套穿于该二中空圆柱接管203、204外而与该中空主圆管201、202相接，其较小截面端212、222的外径与该中空主圆管的末端2011、2021外径相等；一针轴23，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造复合材料中空制品的组合式心模，其特征在于包含：一主轴管，及套接于该主轴管两端的环状套筒；其中，该环状套筒的内径，大于与该环状套筒套接的主轴管该端的外径，得使环状套筒在施加外力的情况下，与该主轴管脱离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林进益，吴宗麟，刘荣宪，朱国栋，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]