Gmt片材熱壓成型模具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種GMT片材熱壓成型模具，它包括上、下模座，上、下模具，加熱裝置和冷卻裝置，模具前后端面交叉開設(shè)安裝加熱裝置的加熱孔與安裝冷卻裝置的冷卻孔。本實用新型相較于傳統(tǒng)GMT成型模具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、合理，操作方便，從而提高了生產(chǎn)效率，具有適用多種產(chǎn)品的靈活性。在熱壓成型時，模具型面升溫均衡而且快速，成型過程中可邊保壓邊保溫，成型后能實現(xiàn)GMT片材產(chǎn)品的快速冷卻，從而使GMT片材產(chǎn)品表面質(zhì)量更優(yōu)，玻璃纖維與基體材料的浸漬更加充分均勻，產(chǎn)品的力學(xué)性能有了顯著提高。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及模具【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及GMT片材熱壓成型模具。 GMT片材熱壓成型模具

【背景技術(shù)】
[0002] 玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料片材簡稱GMT片材。GMT片材制品在汽車、航空等 領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。要將GMT片材制造成相應(yīng)的產(chǎn)品需將GMT片材進(jìn)行加熱，加熱后的 GMT片材將會產(chǎn)生發(fā)泡，體積增大，放入模具后，通過模壓使其成型，通過模具間隙可控制產(chǎn) 品的厚度，因此用于GMT片材成型的模具有別于金屬沖壓模具以及注塑模具。
[0003] GMT片材基體材料多為結(jié)晶塑料，成型后性能的高低受溫度變化的影響很大。成 型時若溫度變化較大，則結(jié)晶過程中成核速率較快，成核數(shù)量多，基體和纖維的界面相互 作用被削弱，導(dǎo)致力學(xué)性能下降；成型后若沒有進(jìn)行及時的冷卻降溫，則成核速率較低，成 核晶數(shù)較少，且生成的晶體直徑較大，大晶體間的間隙缺陷直接導(dǎo)致了制品強(qiáng)度的降低。因 此，模具溫度的均勻性對于GMT片材的成型有著重要意義，可以說，模具的優(yōu)劣在很大程度 上決定了 GMT片材制品的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。
[0004] 目前GMT片材成型領(lǐng)域所用模具雖設(shè)計有加熱裝置，但多為導(dǎo)熱油加熱，由于要 單獨設(shè)計導(dǎo)熱油管路因此模具體積一般較大，加熱時熱量耗散大，模具冷卻時速度也較慢。 而且該類模具加熱后型面溫度均勻性較差(溫度差最大可達(dá)30°C )，導(dǎo)致成型時溫度不同區(qū) 域的基體材料的成核速率不同，無法保證纖維和基體的浸漬效果。所以，目前傳統(tǒng)的GMT模 具壓制出的產(chǎn)品都存在著表面質(zhì)量較低，一致性較差，因溫度差使界面材料的結(jié)晶速率不 一造成各區(qū)域力學(xué)性能波動較大，甚至出現(xiàn)少量干纖維區(qū)域等產(chǎn)品缺陷。 實用新型內(nèi)容
[0005] 針對現(xiàn)有GMT片材成型模具體積大，模具型面溫度不均勻的問題，本實用新型志 旨在提供一種適合GMT片材熱壓成型的專用模具，以克服現(xiàn)有GMT成型模具的缺陷，使模壓 制品因溫差造成的質(zhì)量缺陷：產(chǎn)品光潔度不高、表面質(zhì)量較差、力學(xué)性能不好等現(xiàn)象得到解 決。
[0006] 為實現(xiàn)以上目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種GMT片材熱壓成型模具，包括左右兩端設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的上模座、設(shè)置于上模 座下方的上模具、與上模座相匹配的下模座以及設(shè)置于下模座上方的下模具，還包括加熱 裝置和冷卻裝置；所述上模具和下模具的前后兩個端面上設(shè)有加熱孔和冷卻孔，任意兩個 加熱孔之間設(shè)有一個冷卻孔或者任意兩個冷卻孔之間設(shè)有一個加熱孔，所述加熱裝置和冷 卻裝置分別位于加熱孔和冷卻孔內(nèi)。
[0008] 所述冷卻孔為通孔，貫穿于上模具和下模具的前后兩個端面；所述加熱孔為通孔 或者盲孔，設(shè)置于任意兩個冷卻孔之間。
[0009] 所述加熱孔優(yōu)選平行于所述冷卻孔設(shè)置。
[0010] 所述冷卻孔孔徑優(yōu)選比加熱孔的孔徑小2_-4_，所述加熱孔的孔徑由加熱裝置 的大小確定。 toon] 所述上模座與上模具之間，所述下模座與下模具之間均優(yōu)選設(shè)有石棉板。這樣在 加熱過程中可以最大程度的避免熱量的流失，不僅節(jié)省電力，而且還縮短了加熱時間，提高 了效率。
[0012] 所述加熱裝置優(yōu)選為帶有溫控器的電熱管。
[0013] 所述冷卻裝置優(yōu)選為冷凝水管道，前后兩個冷卻孔中的冷凝水管道首尾連接。
[0014] 進(jìn)一步，所述下模座上設(shè)有行程限位機(jī)構(gòu)。所述行程限位機(jī)構(gòu)優(yōu)選為均勻設(shè)置在 下模座四周且高度一致的平衡塊。
[0015] 進(jìn)一步，所述上模具的下表面以及下模具的上表面為平面或者是與相應(yīng)制品的外 表面相匹配。
[0016] 下面對本實用新型做進(jìn)一步解釋和說明：
[0017] 本實用新型模具側(cè)面開設(shè)安裝加熱裝置的加熱孔道與安裝冷卻裝置的冷卻水道， 且加熱孔道與冷水水道交叉布置，冷卻裝置為帶有流量控制的冷卻水回路，回路由水管依 次將冷卻水道首尾連接而構(gòu)成。這與傳統(tǒng)模具相比極大的減小了模具的體積，節(jié)約了材料， 而且使得模具型面升溫均衡快速，在GMT片材成型過程中可邊保壓邊保溫，成型后能實現(xiàn) GMT片材廣品的快速冷卻，提1?制品強(qiáng)度，效率也得到了大幅提1?。
[0018] 進(jìn)一步的，加熱裝置為多根帶有溫控系統(tǒng)的電熱管，電熱管插入模具的加熱孔道 中，每根電熱管對應(yīng)一個溫敏傳感器，以實現(xiàn)對單根電熱管溫度的控制以及模具型面溫度 的分區(qū)域控制。這種分單元設(shè)計與可獨立控制的新模式，改進(jìn)和提高了模具型面溫度的均 勻性，最大化的減少了傳統(tǒng)模具中加熱系統(tǒng)存在的溫差缺陷，從而使得GMT片材加熱送入 模具進(jìn)行模壓時各部位基體材料的流動性均勻一致，提高浸漬率。
[0019] 進(jìn)一步的，上、下模座間的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的導(dǎo)柱導(dǎo)套，而設(shè)計為導(dǎo)板導(dǎo)向， 可以避免模具在加熱狀態(tài)下由于熱脹冷縮所造成的合模精度的降低；模具行程限位機(jī)構(gòu)為 一定數(shù)量且在周邊均布的平衡塊，來調(diào)整模具的間隙，方便控制產(chǎn)品的厚度。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)勢在于：
[0021] 1、本實用新型的GMT片材熱壓成型模具，由于加熱及冷卻裝置的引入及合理的設(shè) 計，在熱壓成型時，模具型面升溫均衡而且快速，成型過程中可邊保壓邊保溫，成型后能實 現(xiàn)GMT片材產(chǎn)品的快速冷卻，從而使GMT片材產(chǎn)品表面質(zhì)量更優(yōu)，玻璃纖維與基體材料的浸 漬更加充分均勻，產(chǎn)品表面質(zhì)量較高，一致性好，波動性小產(chǎn)品的力學(xué)性能有了顯著提高。
[0022] 2、本實用新型的GMT熱壓成型模具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、合理，操作方便，更換模具即 可得到不同的GMT制品，有適用多種產(chǎn)品的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型GMT片材熱壓成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為圖1的正視圖；
[0025] 圖3為下模具的正視圖；
[0026] 圖4為圖3的A-A剖視圖；
[0027] 其中，1是下模座，2是石棉板，3是下模具，4是冷卻孔，5是加熱孔，6是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)， 7是行程限位機(jī)構(gòu)，8是上模座，9是上模具。

【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖，對本實用新型的一個【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0029] -種GMT片材熱壓成型模具，包括左右兩端設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6的上模座8、設(shè)置于上 模座8下方的上模具9、與上模座8相匹配的下模座1以及設(shè)置于下模座1上方的下模具3， 還包括加熱裝置和冷卻裝置；所述上模具9和下模具3的前后兩個端面上設(shè)有加熱孔5和 冷卻孔4,任意兩個加熱孔5之間設(shè)有一個冷卻孔4或者任意兩個冷卻孔4之間設(shè)有一個加 熱孔5,所述加熱裝置和冷卻裝置分別位于加熱孔5和冷卻孔4內(nèi)。所述加熱裝置為帶有溫 控器的電熱管。所述冷卻裝置為冷凝水管道，前后兩個冷卻孔4中的冷凝水管道首尾連接。
[0030] 所述冷卻孔4為通孔，貫穿于上模具9和下模具3的前后兩個端面；所述加熱孔5 為通孔或者盲孔，設(shè)置于任意兩個冷卻孔4之間。所述上模座8與上模具9之間，所述下模 座1與下模具3之間均設(shè)有石棉板2。所述下模座1上設(shè)有行程限位機(jī)構(gòu)7,所述行程限位 機(jī)構(gòu)7為均勻設(shè)置在下模座1上的高度一致的平衡塊。
[0031] 上模具9和下模具3的型面形狀可以是平面，也可以是相應(yīng)制品的外表面，模具可 以根據(jù)所制造的產(chǎn)品進(jìn)行隨意更換，有很大的靈活性。
[0032] 加熱孔道直徑根據(jù)所用電熱管的直徑而定，孔道距離模具型面10mm至15mm，冷卻 水道直徑比加熱孔道直徑小2_至4_，加熱孔道的位置可以根據(jù)不同的模具型面而變動， 冷卻水道開設(shè)于兩條加熱孔道之間，這樣可以減小模具體積，降低成本，而且提高冷卻速 率。
[0033] 在本申請的GMT片材成型熱壓模具的工作過程中，可先啟動加熱裝置5對模具進(jìn) 行加熱，預(yù)設(shè)溫度在80°C至120°C之間，由于每根電熱管都對應(yīng)一個溫敏傳感器，因此可實 現(xiàn)對模具型面溫度的分區(qū)域控制，實現(xiàn)型面溫度的均勻性。達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，可將預(yù)先經(jīng)過 加熱的GMT片材放置于下模具之上，隨后利用一定的壓力，壓力值在160噸至300噸之間， 將上模具9通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6實現(xiàn)與下模具3的精確合模。成型過程中利用加熱裝置5對 GMT片材進(jìn)行3至5分鐘的邊保溫邊保壓，使得玻璃纖維和基體材料進(jìn)行充分的浸漬，盡最 大可能的排出氣泡，最后在合模狀態(tài)下，當(dāng)保溫保壓過程結(jié)束后立刻開啟冷卻裝置4對成 型件進(jìn)行快速冷卻，直至溫度降到50°C以下，開模取出GMT片材制品即可。
[0034] 該模具用于熱壓成型QPC公司的標(biāo)準(zhǔn)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯板材，在設(shè)定的同樣的 某一溫度及某一壓力的情況下，所得GMT制品的力學(xué)性能對比傳統(tǒng)模（由長沙亞太公司提 供）具有了顯著的提高，對比數(shù)據(jù)如表1及表2所示：
[0035] 表1對比實驗數(shù)據(jù)1
[0036]

【權(quán)利要求】
1. GMT片材熱壓成型模具，包括左右兩端設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（6)的上模座（8)、設(shè)置于上模 座（8)下方的上模具（9)、與上模座（8)相匹配的下模座（1)以及設(shè)置于下模座（1)上方的下 模具（3)，其特征是，還包括加熱裝置和冷卻裝置；所述上模具（9)和下模具（3)的前后兩個 端面上設(shè)有加熱孔（5)和冷卻孔（4)，任意兩個加熱孔（5)之間設(shè)有一個冷卻孔（4)或者任 意兩個冷卻孔（4)之間設(shè)有一個加熱孔（5)，所述加熱裝置和冷卻裝置分別位于加熱孔（5) 和冷卻孔（4)內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述GMT片材熱壓成型模具，其特征是，所述冷卻孔（4)為通孔，貫 穿于上模具（9)和下模具（3)的前后兩個端面；所述加熱孔（5)為通孔或者盲孔，設(shè)置于任 意兩個冷卻孔（4)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述GMT片材熱壓成型模具，其特征是，所述冷卻孔（4)孔徑比加熱 孔（5)的孔徑小2mm-4mm，所述加熱孔（5)的孔徑由加熱裝置的大小確定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述GMT片材熱壓成型模具，其特征是，所述上模座（8)與上模 具（9)之間，以及所述下模座（1)與下模具（3)之間均設(shè)有石棉板（2)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述GMT片材熱壓成型模具，其特征是，所述加熱裝置為帶有溫 控器的電熱管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述GMT片材熱壓成型模具，其特征是，所述冷卻裝置為冷凝水 管道，前后兩個冷卻孔（4)中的冷凝水管道首尾連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述GMT片材熱壓成型模具，其特征是，所述下模座（1)上設(shè)有 行程限位機(jī)構(gòu)（7)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述GMT片材熱壓成型模具，其特征是，所述行程限位機(jī)構(gòu)（7)為均 勻設(shè)置在下模座（1)四周且高度一致的平衡塊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述GMT片材熱壓成型模具，其特征是，所述上模具（9)的下表 面以及下模具（3)的上表面為平面或者與相應(yīng)制品的外表面相匹配。
【文檔編號】B29C51/42GK203876216SQ201420197751
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】楊旭靜, 韓旭, 陶友瑞, 胡章平 申請人:湖南大學(xué)