本實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)合材料制成的汽車輪轂

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

傳統(tǒng)上，汽車輪轂、轉(zhuǎn)向節(jié)、發(fā)動機及各種支架結(jié)構(gòu)為鋼制。本世紀以來，使用鋁合金的汽車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。然而鋁合金輪轂由于其為金屬，仍然具有較大的重量。開發(fā)新型的輕質(zhì)輪轂成為汽車零部件廠商和材料制造商的興趣熱點。其中，基于碳纖維材料的復(fù)合材料成為汽車零部件的熱門選擇。

復(fù)合材料的汽車輪轂按件數(shù)分類可分為一件式，兩件式和三件式車輪?？赡軐⒒谔祭w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固定件固定到金屬的輪盤面(三件式輪轂)。其中，兩件式輪轂和三件式輪轂一方面通過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形式。兩件式輪轂中，輪輻和輪輞各自獨立，兩者之間通過機械連接在一起，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。因此熱壓罐固化成型工藝經(jīng)常被用來制備高端復(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，加壓的大小和時機都對將來產(chǎn)品起到?jīng)Q定性的影響。如果樹脂加熱過快，那么流動時間就會縮短，這樣層壓板中的揮發(fā)物來不及排出，導(dǎo)致制品將來缺陷增加，性能下降；如果加熱過慢，那么樹脂可能永遠不會達到足夠運動所需要的粘度，導(dǎo)致層壓板內(nèi)的空氣等無法通過粘性流體帶出制品外面，使得層壓板的孔隙率升高。

三、使用熱壓罐工藝來制造復(fù)合材料輪轂的模具

在制造纖維增強復(fù)合材料輪輞過程中，模具是很重要的一部分。由于纖維增強復(fù)合材料制造車輪處于技術(shù)發(fā)展期，客戶需求量不大，如果采用設(shè)計復(fù)雜的模具進行生產(chǎn)，周期很長，成本高。因此，有必要設(shè)計對于制造小批量產(chǎn)品時簡單易用、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)客戶需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本實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，從而解決實用問題。

在本實用新型的一個方面，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為相通的，并且通過第一螺栓(4a)來固定。

在本實用新型優(yōu)選的方面，所述的上模固定部分包括第一銷孔(5)，所述的下模固定部分包括第二銷孔(9)，并且第一銷孔(5)和第二銷孔(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為相通的。

在本實用新型優(yōu)選的方面，所述的下模固定部分的中心包括中心孔(13)，并且在中心孔的周圍包括軸轂(11)，所述的軸轂(11)包括第三銷孔(12)，并且所述的軸轂(11)通過輻條(10)連接到下模側(cè)壁部分。

在本實用新型優(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)和第一銷孔(5)位于所述的齒狀突起(16)內(nèi)部。

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

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

在本實用新型優(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。

在本實用新型優(yōu)選的方面，所述的上模固定部分包括2個或4個第一銷孔(5)。

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

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

在本實用新型優(yōu)選的方面，所述的第二螺栓孔(8)和第二銷孔(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，第二銷孔(9)的數(shù)量與第一銷孔(5)的數(shù)量相同。

在本實用新型優(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。

在本實用新型優(yōu)選的方面，第一螺紋孔(6)是M10螺紋孔。

在本實用新型優(yōu)選的方面，第二螺紋孔(14)是M10螺紋孔。

本實用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：模具結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制造周期短，柔性強，在小批量纖維增強復(fù)合材料輪輞的制造過程中可以快速滿足客戶需求。

附圖說明

以下，結(jié)合附圖來詳細說明本實用新型的實施方案，其中：

圖1：本實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-第一銷孔、6-第一螺紋孔、7-密封槽、8-第二螺栓孔、9-第二銷孔、10-輻條、11-軸轂、12-第三銷孔、13-中心孔、14-第二螺紋孔、15-凹槽、16-齒狀突起。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，本實用新型為一種纖維增強復(fù)合材料車輪輪輞模具，模具主要包括上模1和下模2。上模1和下模2通過螺栓4裝配在一起。同時參見圖1和圖2，上模1包括8個齒狀突起16。在齒狀突起16上，設(shè)置8個螺栓孔4和4個銷孔5。上模1的外緣包括6個M10螺紋孔6。同時參見圖1和圖3，下模2包括8個輻條10。在輻條10上，設(shè)置8個螺栓孔8和4個銷孔9。上模的8個螺栓孔4和4個銷孔5分別與下模的8個螺栓孔8和4個銷孔9配合。下模2包括軸轂11，軸轂11上設(shè)置中心孔13和2個銷孔12。2個銷孔12對稱布置，用來傳遞纏繞機扭矩。輻條10將軸轂與模具2外圈部分連接起來。下模2包括6個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復(fù)合材料輪輞制件3包圍起來。通過熱壓罐使樹脂固化后得到制件。上模1與下模2相接部位形成凹形結(jié)構(gòu)15。此處用來形成纖維增強復(fù)合材料車輪輪輞的環(huán)形臺階。本實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軸上，進行纖維增強復(fù)材預(yù)浸料纏繞。最后，通過模具外壁、密封圈和最外側(cè)的密封袋，將制件密封起來。然后進行固化處理，得到車輪輪輞制件。

以上僅就本實用新型較佳的實施例做了說明，但不能理解為是對權(quán)利要求的限制。本實用新型不僅局限于以上實施例。總之，凡在本實用新型獨立權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)所作的各種變化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。