一種碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，屬于模具加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)碳纖維因其材料多以碳纖維絲、單向或多項(xiàng)編織布作為成型基材，故成型工藝主要不同層數(shù)以手糊、TRM、纏繞、層壓、普通模壓等熱固性為主，成型的產(chǎn)品特性均表現(xiàn)為各項(xiàng)異性，層間剪切力弱的特點(diǎn)極大地限制碳纖維優(yōu)異性能。目前長短碳纖維熱塑性材料的運(yùn)用也越來越多，但因熱塑性材料本身收縮率，易變形、纖維含量低等缺點(diǎn)同樣限制了碳纖維制造高模量、高精度產(chǎn)品的可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，解決了傳統(tǒng)碳纖維產(chǎn)品層間剪切力弱的問題，使其能夠在模具成型精度不足的情況下通過與高強(qiáng)度金屬材料相同的方式進(jìn)行機(jī)加工。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，由以下步驟制成:
(1)測量待加工的零件的三維尺寸，并通過軟件設(shè)計(jì)出出模芯料腔的形狀；
(2)通過軟件設(shè)計(jì)出在料腔內(nèi)水平方向上設(shè)計(jì)出與待加工零件突出結(jié)構(gòu)配合的中空結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋和孔結(jié)構(gòu)；
(3)在料腔與待加工材料接觸的位置設(shè)計(jì)加熱管路；
(4)根據(jù)步驟(1)、(2)和(3)的設(shè)計(jì)結(jié)果，結(jié)合材料蓬松、分離的特點(diǎn)，針對性設(shè)計(jì)并制造出帶料倉的模具；
(5)根據(jù)步驟(I)測量的零件三維尺寸計(jì)算出零件體積；
(6)根據(jù)步驟(5)計(jì)算的零件體積計(jì)算出碳纖維短纖片狀料的投料量；
(7)將步驟(4)設(shè)計(jì)制造出的模具模芯在加熱管路的加熱下加熱；
(8)根據(jù)步驟(6)計(jì)算的投料量，將等量的碳纖維短纖片狀料投入步驟(7)加熱的模具的模芯中；
(9)投料后保持步驟(7)的加熱后的溫度，將上下模合攏到80%，保溫10分鐘；
(10)將模具慢速升溫至100度，在升溫至100度時(shí)將上下模100%合攏，繼續(xù)加溫至150度，并保持上下模間的壓力30分鐘；
(11)將模具升溫至177度，保溫保壓后開模脫出產(chǎn)品；
(12)在步驟(11)脫出的產(chǎn)品上進(jìn)行鉆孔、車絲等加工。
[0005]優(yōu)化的，上述碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，所述碳纖維短纖片狀料為6-50mm短切碳纖維環(huán)氧樹脂熱固性材料。
[0006]優(yōu)化的，上述碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，所述步驟(7)中模具模芯的加熱溫度為70度。
[0007]優(yōu)化的，上述碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，所述步驟(11)中保溫保壓的時(shí)間為120分鐘。
[0008]本發(fā)明解決了碳纖維織物形狀材料無法實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)同性性能的問題，解決了熱塑性碳纖維增強(qiáng)材料無法充分保證碳纖維性能發(fā)揮的問題。解決了熱固性材料針對不等厚、復(fù)雜曲面及結(jié)構(gòu)造型難以成型的問題?？梢员雀鞣N金屬輕得多的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)金屬材料已有的各種優(yōu)點(diǎn)，可廣泛替代各種高模量、高精度金屬材料，同時(shí)超越了金屬材料不具備的優(yōu)異特性。
[0009]本發(fā)明以6-50mm短切碳纖維環(huán)氧樹脂熱固性材料，根據(jù)其材料特性，針對性設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)成型模具，設(shè)計(jì)不同溫度曲線下鋪料、合模、加壓、保壓工藝，順利實(shí)現(xiàn)不同范疇的臨界各項(xiàng)同性高性能復(fù)雜造型碳纖維產(chǎn)品。解決了傳統(tǒng)碳纖維產(chǎn)品層間剪切力弱的問題，使其能夠在模具成型精度不足的情況下通過與高強(qiáng)度金屬材料相同的方式進(jìn)行機(jī)加工。同時(shí)可無限制地在產(chǎn)品的任一方向鉆孔、車絲等加工。極大地拓展了碳纖維之間的應(yīng)用范圍及領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1
本發(fā)明為一種碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，由以下步驟制成:
(1)測量待加工的零件的三維尺寸，并通過軟件設(shè)計(jì)出出模芯料腔的形狀；
(2)通過軟件設(shè)計(jì)出在料腔內(nèi)水平方向上設(shè)計(jì)出與待加工零件突出結(jié)構(gòu)配合的中空結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋和孔結(jié)構(gòu)；
(3)在料腔與待加工材料接觸的位置設(shè)計(jì)加熱管路；
(4)根據(jù)步驟(1)、(2)和(3)的設(shè)計(jì)結(jié)果，結(jié)合材料蓬松、分離的特點(diǎn)，針對性設(shè)計(jì)并制造出帶料倉的模具；
(5)根據(jù)步驟(I)測量的零件三維尺寸計(jì)算出零件體積；
(6)根據(jù)步驟(5)計(jì)算的零件體積計(jì)算出碳纖維短纖片狀料的投料量；
(7)將步驟(4)設(shè)計(jì)制造出的模具模芯在加熱管路的加熱下加熱；
(8)根據(jù)步驟(6)計(jì)算的投料量，將等量的碳纖維短纖片狀料投入步驟(7)加熱的模具的模芯中；
(9)投料后保持步驟(7)的加熱后的溫度，將上下模合攏到80%，保溫10分鐘；
(10)將模具慢速升溫至100度，在升溫至100度時(shí)將上下模100%合攏，繼續(xù)加溫至150度，并保持上下模間的壓力30分鐘；
(11)將模具升溫至177度，保溫保壓后開模脫出產(chǎn)品；
(12)在步驟(11)脫出的產(chǎn)品上進(jìn)行鉆孔、車絲等加工。
[0011]上述加工方法中，所述碳纖維短纖片狀料為6mm短切碳纖維環(huán)氧樹脂熱固性材料。所述步驟(7)中模具模芯的加熱溫度為70度。所述步驟(11)中保溫保壓的時(shí)間為120分鐘。
[0012]本發(fā)明解決了碳纖維織物形狀材料無法實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)同性性能的問題，解決了熱塑性碳纖維增強(qiáng)材料無法充分保證碳纖維性能發(fā)揮的問題。解決了熱固性材料針對不等厚、復(fù)雜曲面及結(jié)構(gòu)造型難以成型的問題?？梢员雀鞣N金屬輕得多的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)金屬材料已有的各種優(yōu)點(diǎn)，可廣泛替代各種高模量、高精度金屬材料，同時(shí)超越了金屬材料不具備的優(yōu)異特性。
[0013]本發(fā)明以6-50mm短切碳纖維環(huán)氧樹脂熱固性材料，根據(jù)其材料特性，針對性設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)成型模具，設(shè)計(jì)不同溫度曲線下鋪料、合模、加壓、保壓工藝，順利實(shí)現(xiàn)不同范疇的臨界各項(xiàng)同性高性能復(fù)雜造型碳纖維產(chǎn)品。解決了傳統(tǒng)碳纖維產(chǎn)品層間剪切力弱的問題，使其能夠在模具成型精度不足的情況下通過與高強(qiáng)度金屬材料相同的方式進(jìn)行機(jī)加工。同時(shí)可無限制地在產(chǎn)品的任一方向鉆孔、車絲等加工。極大地拓展了碳纖維之間的應(yīng)用范圍及領(lǐng)域。
[0014]實(shí)施例2
此實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:所述碳纖維短纖片狀料為50mm短切碳纖維環(huán)氧樹脂熱固性材料。
[0015]實(shí)施例3
此實(shí)施例與實(shí)施例1、2的區(qū)別在于:所述碳纖維短纖片狀料為38mm碳纖維環(huán)氧樹脂熱固性材料。
[0016]當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，其特征在于:由以下步驟制成: (1)測量待加工的零件的三維尺寸，并通過軟件設(shè)計(jì)出出模芯料腔的形狀； (2)通過軟件設(shè)計(jì)出在料腔內(nèi)水平方向上設(shè)計(jì)出與待加工零件突出結(jié)構(gòu)配合的中空結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋和孔結(jié)構(gòu)； (3)在料腔與待加工材料接觸的位置設(shè)計(jì)加熱管路； (4)根據(jù)步驟(1)、(2)和(3)的設(shè)計(jì)結(jié)果，結(jié)合材料蓬松、分離的特點(diǎn)，針對性設(shè)計(jì)并制造出帶料倉的模具； (5)根據(jù)步驟(I)測量的零件三維尺寸計(jì)算出零件體積； (6)根據(jù)步驟(5)計(jì)算的零件體積計(jì)算出碳纖維短纖片狀料的投料量； (7)將步驟(4)設(shè)計(jì)制造出的模具模芯在加熱管路的加熱下加熱； (8)根據(jù)步驟(6)計(jì)算的投料量，將等量的碳纖維短纖片狀料投入步驟(7)加熱的模具的模芯中； (9)投料后保持步驟(7)的加熱后的溫度，將上下模合攏到80%，保溫10分鐘； (10)將模具慢速升溫至100度，在升溫至100度時(shí)將上下模100%合攏，繼續(xù)加溫至150度，并保持上下模間的壓力30分鐘； (11)將模具升溫至177度，保溫保壓后開模脫出產(chǎn)品； (12)在步驟(11)脫出的產(chǎn)品上進(jìn)行鉆孔、車絲等加工。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，其特征在于:所述碳纖維短纖片狀料為6-50mm短切碳纖維環(huán)氧樹脂熱固性材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，其特征在于:所述步驟(7 )中模具模芯的加熱溫度為70度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，其特征在于:所述步驟(11)中保溫保壓的時(shí)間為120分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維短纖片狀料復(fù)雜造型零件一次模壓成型方法，由以下步驟制成：（1）測量待加工的零件的三維尺寸，并通過軟件設(shè)計(jì)出出模芯料腔的形狀；（2）通過軟件設(shè)計(jì)出在料腔內(nèi)水平方向上設(shè)計(jì)出與待加工零件突出結(jié)構(gòu)配合的中空結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋和孔結(jié)構(gòu)；（3）在料腔與待加工材料接觸的位置設(shè)計(jì)加熱管路；（4）根據(jù)步驟（1）、（2）和（3）的設(shè)計(jì)結(jié)果，結(jié)合材料蓬松、分離的特點(diǎn)，針對性設(shè)計(jì)并制造出帶料倉的模具；（5）根據(jù)步驟（1）測量的零件三維尺寸計(jì)算出零件體積。本發(fā)明解決了碳纖維織物形狀材料無法實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)同性性能的問題，解決了熱塑性碳纖維增強(qiáng)材料無法充分保證碳纖維性能發(fā)揮的問題。
【IPC分類】B29C33/38, B29C43/36, B29C43/02
【公開號】CN105666769
【申請?zhí)枴緾N201610068202
【發(fā)明人】劉有源
【申請人】江蘇優(yōu)培德復(fù)合材料有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月1日