[發明專利]一種組合模具及其在成型復合材料結構件中的應用

有效

• 申請號: 201310303376.5
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103407019A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 譚朝元;鄧火英;梁馨;譚玨;林治峰;宋朝暉;秦德輝;孫寶崗;凌英;董波;蔣文革;冷霜;劉宏濤;林琳;王保林;姜琦
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B29C33/00
• 分類號: B29C33/00;B29C70/30;B29C70/54
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種組合模具及其在成型復合材料結構件中的應用，屬于復合材料成型技術領域。

背景技術

樹脂基復合材料硅橡膠軟模成型工藝：硅橡膠軟模成型工藝是以硅橡膠軟模為芯模，剛性材料(金屬)為陰模，樹脂基復合材料（采用預浸料鋪層制成）置于芯模與陰模之間，當模具受熱后，由于硅橡膠芯模的體積膨脹（硅橡膠受熱膨脹）受到復合材料及金屬陰模的限制而產生巨大的膨脹壓力，從而實現在加熱固化過程中對復合材料施壓固化壓力。成型過程中不需要外壓源，適用于復雜結構的整體共固化，在多腔體、復雜型面結構中克服了外壓無法傳遞或難以傳遞均勻、內部質量不易控制等缺點。

在多腔體結構產品成型過程中，存在型腔空間過大、多腔并排等問題，現有硅橡膠軟模模具存在膨脹壓力過大、壓力傳遞不均勻等問題，單純修改硅橡膠軟模模具尺寸已無法得到滿足圖紙要求尺寸精度的產品。因此，需要對硅橡膠軟模模具進行改進。

發明內容

本發明的目的在為了提出一種組合模具及其在成型復合材料結構件中的應用。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的一種組合模具，該組合模具包括硅橡膠/金屬芯組合軟模模具、閉合金屬陰模模具和連接件；硅橡膠/金屬芯組合軟模模具包括硅橡膠和金屬芯；金屬芯的外圍為硅橡膠，硅橡膠/金屬芯組合軟模模具安裝在待成型產品的空腔中；閉合金屬陰模模具位于待成型產品的外面；閉合金屬陰模模具與金屬芯采用連接件進行固定連接；

所述的硅橡膠為采用加成型室溫硫化硅橡膠材料，其線膨脹系數（GJB332A-2004）為150×10^-6/℃～350×10^-6/℃；設定待成型產品體積與硅橡膠/金屬芯組合軟模模具體積（即待成型產品需加壓空腔體積）比為a≤2/3，待成型產品體積與硅橡膠體積比為b=1/1-1/6，產品需加壓空腔除去硅橡膠外全部用金屬芯填充，金屬芯體積與硅橡膠/金屬芯組合軟模模具體積比為c≥1/13，金屬芯外圍為硅橡膠，金屬芯為鋁或鋼；

連接件為螺釘、定位銷或是螺釘和定位銷；即金屬芯與閉合金屬陰模模具的固定方式為螺釘連接、定位銷連接或者二者同時使用。

本發明的一種組合模具在成型復合材料結構件中的應用，步驟為：

1）制作與待成型產品需加壓空腔形狀一致的硅橡膠/金屬芯組合軟模模具；制作與待成型產品的外形形狀一致的閉合金屬陰模模具；

2）在步驟1）制作好的軟模模具的外面進行復合材料鋪層，鋪層結束后放入閉合金屬陰模模具中，將金屬芯與閉合金屬陰模模具進行固定；進行加熱，使復合材料成型；

3）脫模：首先打開閉合金屬陰模模具，然后將軟模模具從產品的空腔中取出，得到成型后的復合材料結構件。

上述步驟1）中所述的硅橡膠/金屬芯組合軟模模具中的硅橡膠為采用加成型室溫硫化硅橡膠材料，其線膨脹系數（GJB332A-2004）為150×10^-6/℃～350×10^-6/℃；設定待成型產品體積與硅橡膠/金屬芯組合軟模模具體積（即產品需加壓空腔體積）比為a≤2/3，待成型產品體積與硅橡膠/金屬芯組合軟模模具中硅橡膠體積比為b=1/1-1/6，產品需加壓空腔除去硅橡膠外全部用金屬芯填充，金屬芯體積與硅橡膠/金屬芯組合軟模模具體積比為c≥1/13，金屬芯外圍為硅橡膠，金屬芯為鋁或鋼；

上述步驟2）中金屬芯與閉合金屬陰模模具的固定方式為螺釘連接、定位銷連接或者二者同時使用；

所述的軟模模具中的金屬芯起到限位的作用和填充的作用，從而提高成型精度。

有益效果

本發明通過使用硅橡膠/金屬芯組合軟模模具使成型后的產品外觀質量明顯優于全硅橡膠軟模成型的產品；通過調節硅橡膠軟模與金屬芯的體積比例，均得到了外觀質量、內部質量滿足要求的產品。實現硅橡膠軟模體積與金屬芯體積比例的可調。

該方法通過采用在硅橡膠軟模模具中嵌入金屬芯模具，并將金屬芯模具與外圍金屬陰模互相固定的方式，一方面實現了金屬芯模具對硅橡膠軟模模具的填充作用，避免了硅橡膠軟模模具尺寸過大；另一方面，通過外圍金屬陰模對金屬芯的固定，精確控制了硅橡膠軟模模具的移動范圍，有利于硅橡膠軟模模具膨脹壓力的精確、均勻傳遞；相比使用全硅橡膠軟模模具，采用硅橡膠/金屬芯組合模具可以有效提高產品的型面質量和尺寸精度。

附圖說明

圖1為硅橡膠/金屬芯組合軟模模具示意圖；

圖2為組合模具示意圖；

圖3為實施例1中待成型產品的截面示意圖；