本實(shí)用新型涉及非金屬材料成型技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種用于碳纖維復(fù)合材料熱固化成型的模具

背景技術(shù)：

一、基于碳纖維材料的復(fù)合材料制成的汽車(chē)輪轂

隨著小型汽車(chē)的普及，以及節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的觀(guān)念日益深入人心，人們致力于制造更為節(jié)能的汽車(chē)。為了使得汽車(chē)消耗更少的燃油，一個(gè)重要思路是降低汽車(chē)本身的重量。

傳統(tǒng)上，汽車(chē)輪轂、轉(zhuǎn)向節(jié)、發(fā)動(dòng)機(jī)及各種支架結(jié)構(gòu)為鋼制。本世紀(jì)以來(lái)，使用鋁合金的汽車(chē)輪轂和零部件成為潮流。鋁合金輪轂與鋼輪轂相比，具有質(zhì)量輕、散熱好等優(yōu)點(diǎn)。然而鋁合金輪轂由于其為金屬，仍然具有較大的重量。開(kāi)發(fā)新型的輕質(zhì)輪轂成為汽車(chē)零部件廠(chǎng)商和材料制造商的興趣熱點(diǎn)。其中，基于碳纖維材料的復(fù)合材料成為汽車(chē)零部件的熱門(mén)選擇。

復(fù)合材料的汽車(chē)輪轂按件數(shù)分類(lèi)可分為一件式，兩件式和三件式車(chē)輪。可能將基于碳纖維材料的復(fù)合材料直接成型為輪轂形狀(一件式輪轂)，也可能將基于碳纖維材料的復(fù)合材料成型為輪輞形狀并且固定到金屬的輪盤(pán)面(兩件式輪轂)，也可能將基于碳纖維材料的復(fù)合材料成型為輪輞形狀并且通過(guò)固定件固定到金屬的輪盤(pán)面(三件式輪轂)。其中，兩件式輪轂和三件式輪轂一方面通過(guò)使用碳纖維材料降低了輪轂的總重，較容易加工，并且其保留的金屬輪盤(pán)面有助于輪轂向外散熱。因此，兩件式輪轂和三件式輪轂是復(fù)合材料輪轂的兩種常見(jiàn)形式。兩件式輪轂中，輪輻和輪輞各自獨(dú)立，兩者之間通過(guò)機(jī)械連接在一起，具體連接方式有螺栓連接，鉚釘連接和膠結(jié)等。常見(jiàn)的的碳纖維輪輞中輪輻采用鋁合金或者鎂合金材料鍛造而成，輪輞采用碳纖維預(yù)浸料固化成型，兩者采用螺栓連接。

二、復(fù)合材料熱壓罐工藝

復(fù)合材料熱壓罐工藝是生產(chǎn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的主要方法，使用該方法生產(chǎn)的復(fù)合材料不僅纖維含量高和孔隙率低，而且產(chǎn)品穩(wěn)定性好，表面質(zhì)量高等特點(diǎn)。因此熱壓罐固化成型工藝經(jīng)常被用來(lái)制備高端復(fù)合材料部件。熱壓罐成型工藝中最關(guān)鍵兩個(gè)因素是溫度和壓力。固化溫度的范圍，升溫速率的選擇，加壓的大小和時(shí)機(jī)都對(duì)將來(lái)產(chǎn)品起到?jīng)Q定性的影響。如果樹(shù)脂加熱過(guò)快，那么流動(dòng)時(shí)間就會(huì)縮短，這樣層壓板中的揮發(fā)物來(lái)不及排出，導(dǎo)致制品將來(lái)缺陷增加，性能下降；如果加熱過(guò)慢，那么樹(shù)脂可能永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到足夠運(yùn)動(dòng)所需要的粘度，導(dǎo)致層壓板內(nèi)的空氣等無(wú)法通過(guò)粘性流體帶出制品外面，使得層壓板的孔隙率升高。

三、使用熱壓罐工藝來(lái)制造復(fù)合材料輪轂的模具

在制造纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輪輞過(guò)程中，模具是很重要的一部分。由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造車(chē)輪處于技術(shù)發(fā)展期，客戶(hù)需求量不大，如果采用設(shè)計(jì)復(fù)雜的模具進(jìn)行生產(chǎn)，周期很長(zhǎng)，成本高。因此，有必要設(shè)計(jì)對(duì)于制造小批量產(chǎn)品時(shí)簡(jiǎn)單易用、成本低的模具，以便可以有效提高制造的柔性和快速響應(yīng)客戶(hù)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于熱壓罐工藝的碳纖維復(fù)合材料成型模具，從而解決實(shí)用問(wèn)題。

在本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種用于碳纖維復(fù)合材料熱固化成型的模具，所述的模具用于制作汽車(chē)輪轂的輪輞，所述的模具由上模(1)和下模(2)組成，其特征在于：所述的上模(1)包括圓筒狀的上模側(cè)壁部分和下模固定部分，所述的上模側(cè)壁部分的外壁設(shè)置為與待加工輪輞的內(nèi)壁形狀一致，所述的上模固定部分的邊緣連接到上模側(cè)壁部分；所述的下模(2)包括圓筒狀的下模側(cè)壁部分和圓環(huán)狀的下模固定部分，所述的下模側(cè)壁部分的外壁設(shè)置為與待加工輪輞的內(nèi)壁形狀一致，所述的下模固定部分的邊緣連接到下模側(cè)壁部分；所述的上模固定部分固定到下模固定部分；所述的上模固定部分的圓筒頂端包括第一螺紋孔(6)，所述的下模固定部分的圓筒頂端包括第二螺紋孔(14)；所述的上模側(cè)壁部分和下模側(cè)壁部分的外壁設(shè)置為限定出凹槽(15)。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模固定部分包括第一螺栓孔(4)，下模固定部分包括第二螺栓孔(8)，并且第一螺栓孔(4)和第二螺栓孔(8)設(shè)置為在上模固定部分和下模固定部分固定到一起時(shí)為相通的，并且通過(guò)第一螺栓(4a)來(lái)固定。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模固定部分包括第一銷(xiāo)孔(5)，所述的下模固定部分包括第二銷(xiāo)孔(9)，并且第一銷(xiāo)孔(5)和第二銷(xiāo)孔(9)設(shè)置為在上模固定部分和下模固定部分固定到一起時(shí)為相通的。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的下模固定部分的中心包括中心孔(13)，并且在中心孔的周?chē)ㄝS轂(11)，所述的軸轂(11)包括第三銷(xiāo)孔(12)，并且所述的軸轂(11)通過(guò)輻條(10)連接到下模側(cè)壁部分。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模固定部分是連接到上模側(cè)壁部分上的齒狀突起(16)，并且所述的第一螺栓孔(4)和第一銷(xiāo)孔(5)位于所述的齒狀突起(16)內(nèi)部。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模固定部分包括5-10個(gè)齒狀突起(16)。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模固定部分包括6個(gè)或8個(gè)齒狀突起(16)。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模側(cè)壁部分和下模側(cè)壁部分的外側(cè)還包括真空袋。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模固定部分包括2個(gè)或4個(gè)第一銷(xiāo)孔(5)。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模側(cè)壁部分包括6個(gè)第一螺紋孔(6)。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的下模側(cè)壁部分包括6個(gè)第二螺紋孔(14)。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的第二螺栓孔(8)和第二銷(xiāo)孔(9)位于輻條(10)上，并且所述的第二螺栓孔(8)的數(shù)量和第一螺栓孔(4)的數(shù)量相同，第二銷(xiāo)孔(9)的數(shù)量與第一銷(xiāo)孔(5)的數(shù)量相同。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的下模(2)包括6-8根輻條。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的上模(1)和下模(2)還包括密封槽(7)。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，所述的模具由模具鋼、鋁合金、玻璃鋼制造。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，第一螺紋孔(6)是M10螺紋孔。

在本實(shí)用新型優(yōu)選的方面，第二螺紋孔(14)是M10螺紋孔。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，制造周期短，柔性強(qiáng)，在小批量纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輪輞的制造過(guò)程中可以快速滿(mǎn)足客戶(hù)需求。

附圖說(shuō)明

以下，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方案，其中：

圖1：本實(shí)用新型的模具的剖視圖；

圖2為圖1所示的模具組件上模的俯視圖。

圖3為圖1所示的模具組件下模的俯視圖。圖中：1-上模、2-下模、4-第一螺栓孔、4a-第一螺栓、5-第一銷(xiāo)孔、6-第一螺紋孔、7-密封槽、8-第二螺栓孔、9-第二銷(xiāo)孔、10-輻條、11-軸轂、12-第三銷(xiāo)孔、13-中心孔、14-第二螺紋孔、15-凹槽、16-齒狀突起。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)用新型為一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料車(chē)輪輪輞模具，模具主要包括上模1和下模2。上模1和下模2通過(guò)螺栓4裝配在一起。同時(shí)參見(jiàn)圖1和圖2，上模1包括8個(gè)齒狀突起16。在齒狀突起16上，設(shè)置8個(gè)螺栓孔4和4個(gè)銷(xiāo)孔5。上模1的外緣包括6個(gè)M10螺紋孔6。同時(shí)參見(jiàn)圖1和圖3，下模2包括8個(gè)輻條10。在輻條10上，設(shè)置8個(gè)螺栓孔8和4個(gè)銷(xiāo)孔9。上模的8個(gè)螺栓孔4和4個(gè)銷(xiāo)孔5分別與下模的8個(gè)螺栓孔8和4個(gè)銷(xiāo)孔9配合。下模2包括軸轂11，軸轂11上設(shè)置中心孔13和2個(gè)銷(xiāo)孔12。2個(gè)銷(xiāo)孔12對(duì)稱(chēng)布置，用來(lái)傳遞纏繞機(jī)扭矩。輻條10將軸轂與模具2外圈部分連接起來(lái)。下模2包括6個(gè)M10螺紋孔14，均布在下模2的外緣上。下模2設(shè)置密封槽7，在其中放置O型密封圈。上模1、下模2、O型密封圈和模具最外側(cè)的密封袋將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輪輞制件3包圍起來(lái)。通過(guò)熱壓罐使樹(shù)脂固化后得到制件。上模1與下模2相接部位形成凹形結(jié)構(gòu)15。此處用來(lái)形成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料車(chē)輪輪輞的環(huán)形臺(tái)階。本實(shí)用新型中所使用的模具主體材料為P178模具鋼或鋁合金。

裝配后，將模具放置在纏繞機(jī)軸上，進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)材預(yù)浸料纏繞。最后，通過(guò)模具外壁、密封圈和最外側(cè)的密封袋，將制件密封起來(lái)。然后進(jìn)行固化處理，得到車(chē)輪輪輞制件。

以上僅就本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例做了說(shuō)明，但不能理解為是對(duì)權(quán)利要求的限制。本實(shí)用新型不僅局限于以上實(shí)施例?？傊?，凡在本實(shí)用新型獨(dú)立權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)所作的各種變化均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。