[發明專利]一種碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法

在審

• 申請號: 201610068203.3
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105690619A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 劉有源
• 申請（專利權）人: 江蘇優培德復合材料有限公司
• 主分類號: B29C33/38
• 分類號: B29C33/38
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明涉及一種碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，屬于模具設計領域。

背景技術

傳統熱固性材料模壓成型因材料以半干濕狀態，根據產品造型模具結構多以預留剪切邊后熱壓成型，不論是SMC還是BMC材料在140-150度溫度條件下均有良好的流動性。但目前碳纖維因其材料多以碳纖維單向或多項編織布預浸料作為成型基材，成型的產品特性均表現為各項異性，層間剪切力弱的特點極大地限制碳纖維優異性能。本發明專門針對以6-50mm短切碳纖維環氧樹脂熱固性材料，材料呈全干片狀，片與片蓬松分離，傳統模具結構甚至無法保證基本的填料要求。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是，提供一種碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，根據材料特性，針對性設計特殊結構成型模具，順利實現不同范疇的臨界各項同性高性能復雜造型碳纖維產品。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案是，一種碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，由以下步驟制成：

（1）通過3D測量，將待加工的零件的三維尺寸測量記錄；

（2）在三維造型軟件中根據步驟（1）的測量數據設計出零件的三維形狀，并根據零件的三維形狀設計出模芯料腔的形狀；

（3）將步驟（2）設計出的料腔形狀根據步驟（1）的測量尺寸數據放大三倍；

（4）在料腔與待加工材料接觸的位置設計加熱管路Ⅰ；

（5）在料腔上方設計出上模，并在上模與料腔接觸處設計使上模與料腔密閉配合的密封結構；

（6）通過三維造型軟件在料腔內水平方向上設計出與待加工零件突出結構配合的中空結構；

（7）根據中空結構的形狀，在中空結構的內凹面上增加加熱管路Ⅱ；

（8）在三維造型軟件中通過抽芯設計的方式設計出料腔匯中與待加工零件外形配合的加強筋和孔；

（9）在加強筋和孔的表面內側設計出輔助加熱管路Ⅲ。

優化的，上述碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，所述與待加工零件突出結構配合的中空結構通過抽芯設計方式進行設計。

優化的，上述碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，所述三維造型軟件為UG或CATIA。

優化的，上述碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，所述加熱管路Ⅰ為電加熱管路或者油加熱管路。

優化的，上述碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，所述加熱管路Ⅱ為電加熱管路或者油加熱管路。

優化的，上述碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，所述輔助加熱管路Ⅲ為電加熱管路或者油加熱管路。

本發明的設計方法是針對輕量化、不等厚、復雜曲面及結構造型產品運用碳纖維短纖片狀材料實現臨界各項同性的專門模具設計。解決了碳纖維短纖片狀材料無法使用現有各種模具設計實現產品成型的問題，解決了熱固性碳纖維增強材料各項同性性能的問題。解決了熱固性材料針對不等厚、復雜曲面及結構造型難以成型的問題。使熱固性碳纖維可廣泛替代各種高模量、高精度金屬材料，同時超越了金屬材料不具備的優異特性。本發明的設計方法根據材料特性，針對性設計特殊結構成型模具，順利實現不同范疇的臨界各項同性高性能復雜造型碳纖維產品。解決了傳統碳纖維產品層間剪切力弱的問題，極大地拓展了碳纖維材料的應用范圍及領域。

本發明的技術方案設計出的模具在70度模溫時閉合料腔分鐘以使材料軟化；模具在90度時材料開始具有一定的流動性，此時完全閉合模具；模具在150時，保壓30分鐘至產品脫模。依照上述方法能夠制造出符合使用要求的碳纖維短纖片狀料零件。

具體實施方式

本發明為一種碳纖維短纖片狀料復雜造型零件模具設計方法，由以下步驟制成：

（1）通過3D測量，將待加工的零件的三維尺寸測量記錄；

（2）在三維造型軟件中根據步驟（1）的測量數據設計出零件的三維形狀，并根據零件的三維形狀設計出模芯料腔的形狀；

（3）將步驟（2）設計出的料腔形狀根據步驟（1）的測量尺寸數據放大三倍；

（4）在料腔與待加工材料接觸的位置設計加熱管路Ⅰ；

（5）在料腔上方設計出上模，并在上模與料腔接觸處設計使上模與料腔密閉配合的密封結構；

（6）通過三維造型軟件在料腔內水平方向上設計出與待加工零件突出結構配合的中空結構；

（7）根據中空結構的形狀，在中空結構的內凹面上增加加熱管路Ⅱ；