本發(fā)明涉及RTM(Resin Transfer Molding，樹脂傳遞成型)技術領域，特別涉及一種易于脫模的RTM模具。

背景技術：

隨著復合材料的成本逐步降低以及成型方法的日趨成熟，其在航空、汽車等領域的應用越來越多，例如飛機的中央翼盒、起落架連桿、寶馬汽車的整體車身的框架等都采用了復合材料。

由于復合材料的制孔或金屬螺栓連接會大大降低其結構穩(wěn)定性和服役壽命，因此，一體化整體成型的復合材料結構件的穩(wěn)定性和服役壽命要優(yōu)于分體式的復合材料結構件。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中對于制造結構復雜的復合材料結構件的模具至少存在脫模困難、出膠口有干斑、注膠不均勻、有區(qū)域出現(xiàn)貧膠等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種脫模容易的用于制造復合材料結構件，尤其用于制造結構復雜的復合材料結構件的RTM模具。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種RTM模具，包括：底板、鋪貼模、芯模、注膠管道、出膠管道和芯模頂出裝置；所述鋪貼模設置在所述底板的上方，并與所述底板可拆卸固定連接；所述鋪貼模與所述底板相互之間圍成容納腔；所述芯模設置于所述容納腔內；所述注膠管道，連通所述容納腔，用于向所述容納腔內注入膠液；所述出膠管道，連通所述容納腔，用于排出所述容納腔內溢出的膠液；所述芯模頂出裝置包括導桿和套設在所述導桿上的滑塊；所述導桿豎向設置在所述芯模上，并與所述芯?？刹鹦豆潭ㄟB接；所述滑塊可以沿所述導桿進行上下滑動。

進一步，所述的RTM模具，其中，所述滑塊上設有通孔，所述通孔的直徑大于導桿的橫截面的直徑，使得導桿能夠穿入所述通孔內。

進一步，所述的RTM模具，所述導桿與所述芯模相連接的一端的外壁設有陰螺紋；所述芯模上設有凹孔，所述凹孔的形狀尺寸與該凹孔和導桿相連接的一端的形狀尺寸相匹配，所述凹孔的內壁上設有與所述陰螺紋相匹配的陽螺紋。

進一步，所述的RTM模具，所述芯模為整體成型的一塊或由多個獨立的小塊拼合組成；當所述芯模由多個獨立的小塊拼合組成時，每個小塊上均設置所述凹孔。

進一步，所述的RTM模具，所述鋪貼模包括圍成所述容納腔的周邊模和覆蓋在所述周邊模之上的頂模；所述周邊模采用可拆卸的連接方式與所述底板固定連接；所述頂模采用可拆卸的連接方式分別與所述周邊模和底板固定連接。

進一步，所述的RTM模具，其中，所述底板的上方設置有定位銷；所述頂模上設有與所述定位銷位置相對應的定位孔。

進一步，所述的RTM模具，其中，所述周邊模上設置有螺紋孔，所述螺紋孔內設有螺栓，所述螺栓上套設有密封墊片；所述周邊模和所述底板之間設置有密封條。

進一步，所述的RTM模具，其中，所述RTM模具用于制備A型結構件；所述周邊模包括三個相互圍成A型容納腔的左模、右模和下模；所述芯模為A型芯模，所述A型芯模呈形狀、尺寸與所述A型容納腔相匹配的A型。

進一步，所述的RTM模具，其中，所述注膠管道，其設置位置靠近或位于所述容納腔的中心區(qū)域；所述出膠管道，其設置位置靠近或位于所述容納腔的邊緣區(qū)域。

進一步，所述的RTM模具，其中，所述底板內鋪設有油加熱管道，所述油加熱管道用于通入高溫導軌油以實現(xiàn)對底板的加熱；所述底板下方固定設置有底座。

本發(fā)明實施例的有益效果在于，一方面，采用了滑塊撞擊的方式脫離芯模，解決了現(xiàn)有技術中在脫模過程中存在的無著力點難以拔模的問題，實現(xiàn)了結構復雜的復合材料結構件的順利脫模；另一方面，因為將芯模分為多塊的分模設計，進一步避免了體積較大的復合材料結構件脫模過程中存在的難以拔模的問題，實現(xiàn)了體積較大、結構復雜的復合材料結構件的順利脫模；再一方面，采用了中間注膠周邊出膠的方式，避免了中間區(qū)域易出現(xiàn)貧膠的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的整體結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的去掉頂模后的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的去掉左模后的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的芯模頂出裝置的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的芯模的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結合具體實施方式并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

在介紹本發(fā)明之前，首先介紹一下RTM工藝，RTM(Resin Transfer Molding)是將樹脂注入閉合模具中浸潤增強材料并固化成型的工藝方法，適于多品種、中批量、高質量先進復合材料成型。由于該工藝具有兩面光、厚度控制精度高、污染少、纖維體積分數(shù)高等優(yōu)點，目前為市場上低成本常用的復合材料整體成型技術。

對于結構復雜的復合材料結構件，例如A型結構件或其他不規(guī)則或具有多個銳角區(qū)域的復合材料結構件等，在注膠完成后，如何順利實現(xiàn)該結構件的脫模是現(xiàn)有技術中的一大難題。另外，在注膠過程中，如何設計注膠管道以保證結構件的膠質均勻，沒有區(qū)域出現(xiàn)貧膠也是現(xiàn)有技術中亟待解決的技術問題。

請參閱圖1，圖1是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的整體結構示意圖。如圖1所示，在本實施例中，RTM模具包括底板1、鋪貼模2、芯模3、注膠管道4、出膠管道5和芯模頂出裝置6。

鋪貼模2設置在底板1的上方，并鋪貼模2的下表面貼附于底板1的上表面。鋪貼模2采用可拆卸的方式與底板1固定連接。所謂可拆卸的方式即鋪貼模2可以在注膠完成后，從底板1上拆卸下來與底板1分離?？刹鹦兜姆绞娇梢圆捎寐菁y連接、鍵連接或銷連接。例如，采用螺紋連接時，鋪貼模2和底板1上設置有螺紋孔210，通過螺栓211插入螺紋孔210的方式使得鋪貼模2和底板1固定連接。

鋪貼模2與底板1相互之間圍成容納腔7。鋪貼模2在與底板1固定連接后，形成一個密閉的容納腔7。該容納腔7用于容納膠液、纖維層和芯模3。芯模3的形狀可依據(jù)要制備的復合材料結構件的形狀而設定。例如圖4是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的芯模3的結構示意圖。圖4中所示的芯模3的形狀為制備A型結構件時所采用的芯模3，本發(fā)明的保護范圍不受圖4所示的A型結構件的形狀的限制。

請參閱圖2、3，圖2是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的去掉頂模22后的結構示意圖，圖3是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的去掉左模202后的結構示意圖。注膠管道4連通容納腔7，注膠管道4用于向容納腔7內注入膠液。出膠管道5連通容納腔7，出膠管道5用于排出容納腔7內溢出的膠液。在本發(fā)明另一個實施例中，注膠管道4的設置位置靠近或位于容納腔7的中心區(qū)域；出膠管道5的設置位置靠近或位于容納腔7的邊緣區(qū)域。圖2中所示為制備A型結構件時所采用的注膠管道4和出膠管道5，如圖2所示，在制備A型結構件時，注膠管道4設置在A型容納腔7的中心，出膠管道5設置在A型容納腔7的周圍。A型容納腔7的三個角的位置各設置一個出膠口朝上的出膠管道5和一個出膠口朝下的出膠管道5。需要說明的是，出膠管道5的設置位置不限于本發(fā)明附圖中所展示的位置，多個出膠管道5的設置位置可以互換，只要采用中間注膠周圍出膠這種能夠避免復雜結構件中間出現(xiàn)干斑、貧膠問題的技術手段均在本發(fā)明的保護范圍之內。

請參閱圖4，圖4是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的芯模頂出裝置6的結構示意圖。如圖4所示，芯模頂出裝置6包括導桿61和套設在導桿61上的滑塊62。導桿61豎向設置在芯模3上，并與芯模3采用可拆卸的方式固定連接?？刹鹦兜姆绞娇梢圆捎寐菁y連接、鍵連接或銷連接?；瑝K62可以沿導桿61進行上下滑動。具體地，導桿61為一細長的圓柱體，滑塊62可以為正方體、長方體、球體等規(guī)則幾何形體或者其他不規(guī)則幾何形體，滑塊62能夠沿導桿61從下端撞擊至頂端，使導桿產生一定的沖擊力迫使芯模3從整體模具中脫出?；瑝K62的材質可以采用密度較大的材質，例如金屬鋁、銅、鐵、鉛等，這樣可以使得滑塊62從導桿61的下端升到頂端時，產生足夠的沖擊力，使得芯模3在滑塊62的一次次撞擊下與凝固成型的復合材料結構件分離。

以下介紹本實施例在制備復合材料結構件的整個過程中的工作原理。

鋪貼纖維層：在鋪貼模2上鋪貼纖維層。具體地，當鋪貼模2包括圍成容納腔7的周邊模21和覆蓋在周邊模21之上的頂模22時，分別在周邊模21的內圈表面、頂模22的下表面以及底板1上表面各鋪設纖維層。

合模：將芯模3與鋪貼模2和底板1進行結合，并采用可拆卸連接件對鋪貼模2和底板1進行緊固。。

氣密性測試：測試模具的氣密性，5min內真空表讀數(shù)下降不可超過0.017MPa。

注膠：將復合材料的膠液通入注膠管道4中，膠液順著注膠管道4流入容納腔7內，當容納腔7內的空隙充滿膠液后，多余的膠液涌入出膠管道5，并順著出膠管道5溢出。

脫鋪貼模2：待容納腔7內的膠液凝固成型后，將鋪貼模2與從底板1上拆卸下來，實現(xiàn)鋪貼模2與凝固成型的復合材料結構件的分離。

脫芯模3：鋪貼模2脫離后，容納腔7內的芯模3裸露出來。將芯模頂出裝置6與芯模3固定連接后，將滑塊62從導桿61的下端向上端撞擊，重復滑動滑塊62一次次地撞擊導桿頂端，芯模3會在撞擊的動能下移位，從而實現(xiàn)芯模3與凝固成型的復合材料結構件的分離。

本實施例的有益效果：本發(fā)明實施例采用了滑塊62撞擊的方式脫離芯模3，解決了現(xiàn)有技術中在脫模過程中存在的無著力點難以拔模的問題。需要說明的是，發(fā)明在實施本發(fā)明的過程中，最初選用了硅橡膠材料作為芯模3，因為這種材料易于脫模，但實驗過程中發(fā)現(xiàn)硅橡膠材料的芯模3容易在中間區(qū)域出現(xiàn)貧膠。因此，在本發(fā)明實施中，芯模3采用了金屬材質，但由于金屬材質相對于硅橡膠材料更容易和凝固成型的復合材料結構件粘合，為了實現(xiàn)芯模3和復合材料結構件的順利脫模，設計了芯模頂出裝置6這一特殊工具以撞擊的方法進行芯模3的脫模。

具體地，在本發(fā)明的一個具體實施例中，在前述的實施例的基礎上，在滑塊62上設有通孔621，通孔621的直徑大于導桿61的橫截面的直徑，使得導桿61能夠穿入通孔621內，從而實現(xiàn)滑塊62沿導桿61進行上下滑動。

具體地，在本發(fā)明的另一個具體實施例中，在脫芯模3時，采用打孔工具在芯模3上打出一個內壁上具有陽螺紋的凹孔31，導桿61上與芯模3相連接的一端的外壁設有與陽螺紋匹配的陰螺紋。將導桿61設有陰螺紋的一端旋入芯模3上的凹孔31內，實現(xiàn)與芯模3的可拆卸固定連接。

圖5是本發(fā)明實施例提供的RTM模具的芯模的結構示意圖。

當需要制備的復合材料結構件體積較小時，芯模3可以為整體成型的一塊，當需要制備的復合材料結構件體積較大時，在本發(fā)明的另一個具體實施例中，芯模3可以由多個獨立的小塊拼合組成。開始脫芯模3時，在每個小塊上開鑿前文所述的凹孔31，使用芯模頂出裝置6將整個芯模3一塊塊的脫離，避免由于芯模3體積太大造成滑塊62的沖擊力不夠而難以脫模的問題。

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，鋪貼模2包括圍成容納腔7的周邊模21和覆蓋在周邊模21之上的頂模22。周邊模21采用可拆卸的連接方式與底板1固定連接。頂模22采用可拆卸的連接方式分別與周邊模21和底板1固定連接。具體地，頂模22與周邊模21和底板1的可以采用連接鞘+螺紋連接的方式：底板1上與頂模22接觸的位置設置有定位銷10或周邊模21與頂模22接觸的位置設置有定位銷10，頂模22上設有與定位銷10位置相對應的定位孔20。在注膠之前，將周邊模21與底板1固定連接，之后將芯模3放置于周邊模21與底板1形成的容納腔7中，最后將頂模22覆蓋在周邊模21之上，并將頂模22分別與周邊模21和底板1固定連接。當脫鋪貼模2時，先將頂模22與鋪貼模2和底板1分離，再將周邊模21與從底板1上拆卸下來，從而實現(xiàn)整個鋪貼模2與凝固成型的復合材料結構件的分離。

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，周邊模21上設置有螺紋孔210，螺紋孔210內設有螺栓211，螺栓211上套設有密封墊片212，周邊模21和底板1之間設置有密封條8。密封墊片212和密封條8的作用是防止注膠過程中或注膠后膠液溢出。

當RTM模具用于制備A型結構件時，在本發(fā)明的另一個具體實施例中，周邊模21包括三個相互圍成A型容納腔7的左模202、右模202和下模203(參見圖2)；芯模3為A型芯模3，A型芯模3呈形狀、尺寸與A型容納腔7相匹配的A型。

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，底板1內鋪設有油加熱管道9，油加熱管道9用于通入高溫導軌油以實現(xiàn)對底板1的加熱。油加熱管道9設置有進油口和出油口，進油口和出油口均連通油溫機。在注膠完成后，開啟溫油機對模具進行加熱，加熱溫度控制在90—110度左右，優(yōu)選的控制在100度。為了溫度控制更為精確，可以在模具的外表面貼上熱電偶，以檢測溫度變化。保溫2小時候，自然冷卻。在加熱時，高溫導軌油從油溫機流入油加熱管道9的進油口，流經整個油加熱管道9后從出油口排出，再流回油溫機，實現(xiàn)導軌油的可循環(huán)利用。本實施例采用了油加熱的方式進行加熱固化，使升溫速度更快，更節(jié)省固化成本。

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，底板1下方固定設置有底座100。底座100的作用是用于出膠口朝下的出膠管道5的固定連接，以及模具的叉車搬運等。當RTM模具用于制備A型結構件時，底座100的數(shù)量可以設置為3個，這3個底座100分別設置在A型的3個端。

應當理解的是，本發(fā)明的上述具體實施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。此外，本發(fā)明所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。