技術領域

本實用新型涉及的是一種沖壓成型領域的技術，具體是一種將預浸料沖壓成型后制造纖維增強復合材料成型產品的方法、及此制造方法所使用的沖壓用模具。

背景技術：

纖維增強復合材料成型產品一般采用環(huán)氧樹脂等材料，因此可通過用環(huán)氧樹脂浸漬纖維束、干燥后獲得預浸料，再將其加熱、加壓使之固化的方法制造。

[國際公開第2013/081058號小冊子]的段落[0022]中記載，此類制造方法通常包括了熱壓罐成型、真空袋成型、RTM法、沖壓成型，其中以沖壓成型的生產效率最高、生產出的纖維增強復合材料成型產品品質最好，因此被廣泛利用。

現(xiàn)有技術如[國際公開第2013/081058號小冊子]，然而現(xiàn)有技術中由于預浸料與金屬材料不同，沖壓成型時固化了的預浸料很容易附著于模具上，當需要將附著的已固化預浸料與模具(脫模)分離時，需先將模具冷卻，而每次冷卻所花費的時間都會使生產效率產生相應的低下?，F(xiàn)有的模具冷卻方法是采用較為費時的水冷或油冷，并且當在冷卻后需要繼續(xù)制作纖維增強復合材料成型品時，又必須將已冷卻的模具加熱到原有溫度，所以在連續(xù)制作纖維增強復合材料成型品的整個過程耗時過長。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提出一種使用沖壓模具制造纖維增強復合材料成型產品的裝置，具有耗時短、能源損耗少的優(yōu)點。

本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本實用新型進一步涉及一種纖維增強復合材料成型產品的制造模具，包括上述預浸料所附著的沖壓面、及為使上述冷卻氣體更易于深入上述已固化預浸料與上述沖壓面之間而設置在上述沖壓面邊緣的傾斜部的沖壓用模具。

所述的沖壓用模具為具有中空結構的模具。

技術效果

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型可在短時間內將附著于模具上的已固化預浸料脫模。并且因為無需將模具冷卻達到與可脫模、已固化預浸料同樣的溫度，減少了溫度的上下浮動，達到抑制能源損耗的作用。

附圖說明

圖1為實施例中預浸料配置于下模時的示意圖；

圖2為實施例中將上模往下降、將預浸料夾在上模和下模之間，同時加壓、加熱時的狀態(tài)的示意圖；

圖3為實施例中將上模返回到原來位置時的示意圖；

圖中：預浸料附著于上模；

圖4為上模的立體示意圖A；

圖5為上模的側視圖；

圖6為上模的立體示意圖B，即為圖4翻轉狀態(tài)；

圖7為上模的截面圖；

圖中：1沖壓成型裝置、2預浸料、21已固化預浸料(纖維增強復合材料成型產品)、3上模、31沖壓面、32傾斜部、33把手部、34中空部、4下模、5冷卻部、51冷卻氣體噴出部、52冷卻導管、6上模加熱部、7下模加熱部。

具體實施方式

本實施例涉及一種纖維增強復合材料成型產品的制造方法，通過將碳纖維、玻璃纖維等纖維束用熱塑性樹脂或熱固化性樹脂浸潤并干燥而得的預浸料，經(jīng)沖壓成型并得到纖維增強樹脂復合材料成型產品，或將上述預浸料與鋁、鐵、鈦等金屬加壓加熱后接合而成的纖維增強樹脂復合材料/金屬一體成型產品。纖維增強復合材料成型產品根據(jù)用途、形狀的不用，可使用于飛機、汽車等的零部件中。

本實施例的制造方法通過如圖1所示的上模3、下模4的沖壓成型裝置1實現(xiàn)，該裝置的上模3為上下可動，并且上模3和下模4之間實現(xiàn)壓縮(沖壓)物體。

所述的沖壓成型裝置1中進一步設置上模用加熱部6及下模用加熱部7，分別對上模3與下模4進行加熱。

所述的沖壓成型裝置1中設有冷卻部5。

本實施例針對纖維增強復合材料成型產品中的纖維增強樹脂復合材料成型產品的制造過程具體如下：

1)首先將上模3與下模4加熱到130℃～150℃左右。

2)其次，在下模4上方的中央部分附近配置含有碳纖維的環(huán)氧樹脂預浸料2。此時，根據(jù)需要將預浸料2進行預備加熱。這一狀態(tài)如圖1所示。

此外，在制造纖維增強復合材料/金屬一體成型產品而非纖維增強樹脂復合材料成型產品時，將預浸料配置于片狀的鐵、鋁、鈦等金屬之上。

3)然后將上模3朝下方移動，將預浸料2夾在上模3與下模4之間并加壓。此時壓力約為1MPa～8MPa左右。沖壓時間為30秒～180秒左右。這一狀態(tài)如圖2所示。

經(jīng)過上述加壓、加熱工序，此時預浸料2成為已固化預浸料21(纖維增強復合材料成型產品)。

4)為了將已固化預浸料21取出，需將上模3往上升。此時已固化預浸料21附著于上模3的表面。由于已固化預浸料21及上模3都處于高溫狀態(tài)，因此無法立即將已固化預浸料21從上模3分離脫模。

5)為使已固化預浸料21脫模，需將從冷卻氣體導管52誘導出的冷卻氣體從冷卻氣體噴出部51朝已固化預浸料21的橫面方向施加，以讓冷卻氣體如同深入已固化預浸料21與上模3之間充分施加為最佳。

為使冷卻氣體朝已固化預浸料21的側面開始均勻地擴散施加，以扁平狀而非圓形的冷卻噴出口為最佳。

6)施加冷卻氣體后，已固化預浸料21與上模3的沖壓面31(表面)瞬間冷卻，此時已固化預浸料21即可脫模。

所述的冷卻氣體只需是可讓已固化預浸料21和沖壓面31瞬間冷卻的氣體即可，進一步優(yōu)選為‐20℃左右的空氣。所述的‐20℃左右的冷卻氣體優(yōu)選采用日本精器株式會社制造的冷空氣產生器生成。

此時通過施加冷卻氣體而冷卻的已固化預浸料21已從上模3脫模。脫模所需的時間為從施加冷卻氣體開始大約需要5秒～60秒左右極短的時間。并且當已固化預浸料21脫模后的模具的溫度為120～140℃左右。換言之，使用冷卻氣體脫模的情況下，模具的溫度僅下降了‐5℃～‐10℃左右。

綜上所述，本方法通過朝附著于模具上的預浸料與沖壓面之間施加冷卻氣體，使模具與已固化預浸料的附著部分迅速冷卻、從而順利脫模。

上述方法采用了使上述冷卻氣體更易于深入附著的已固化預浸料21與沖壓面31之間結構的模具實現(xiàn)，具體來說：

如圖4所示，所述的上模3上設有使冷卻氣體更易于深入沖壓面31的中央部分的傾斜部32。

優(yōu)選地，為使從噴出部51施加出的冷卻氣體更易于深入附著的已固化預浸料21與沖壓面31之間，所述傾斜部32設置于所述冷卻氣體噴出部51附近。

進一步優(yōu)選地，所述的傾斜部32的形狀能夠使冷卻氣體可均勻施加于沖壓面31整體，具體來說，傾斜部32形狀以從上模3的邊緣往其中心部分擴散狀為最佳，例如圖4實施例所示的梯形形狀。

所述的傾斜部32的傾斜角度并無限制，優(yōu)選為以相對上模的設置面10～45°左右。

如圖5(側面圖)、圖6(立體圖B)、圖7(斷面圖)所示，所述的上模3優(yōu)選在其沖壓面31的相對側設有挖空的中空部34，該中空部具體是指預浸料與上?；蛳履＝佑|的相對一側(參考圖6等)。

所述的中空部34的形狀采用但不限于如圖6所示的長方體，其尺寸并無限制，但以模具整體體積的50％～80％之間的比例為最佳。

所述的中空部34除直接挖空金屬鑄錠制作外，亦可采用板狀金屬組合拼接的方式實現(xiàn)。此類將板材組合制作模具的方法亦在本實用新型的范圍內。用這種方法制造可抑制廢棄物的產生，同時可設置大空間的中空部。

本實施例由于不對模具進行水冷處理、無需在模具內配置水冷管，因此可在模具中設置中空部，設有中空部34的模具與沒有設置中空部的鑄錠形狀模具相比重量約輕2/3～1/2，更便于更換模具，加熱時溫度提升更快。

如圖1～圖7所示，所述的模具進一步設有把手部33，必要時可更換成所需形狀的模具。

本實用新型的纖維增強復合材料成型產品并不僅限于片狀，亦可制作成其他形狀。

本實施例技術效果包括：

1)采用預浸料2沖壓成型后制造纖維增強復合材料成型產品的方法，即包括將上述預浸料2夾在上模3及下模4之間的工序、將夾在中間的預浸料2同時進行加壓與加熱的工序、將上述上模3與下模4相互分離的工序、往附著在上述上模3及上述下模4的其中一方的沖壓面31上的已固化預浸料21、及其所附著的上述沖壓面31之間施加冷卻氣體，從而使上述已固化預浸料21從模具脫模的工序的方法。該方法可使附著于模具上的已固化預浸料在短時間內脫模，溫度的上下幅度減少，同時降低了能源損耗。

具體來說，通過將冷卻氣體施加到已固化預浸料21與上述沖壓面31之間，使附著的部分急速冷卻，從而使已固化預浸料21在短時間內即可脫模。同時減少了提升溫度(130～150℃)以便進行下一次制造所需耗費的時間。

由于無需降低模具整體溫度，模具溫度不會過低(一般只降低‐5℃～‐10℃左右)，更便于加熱到所需溫度。而現(xiàn)有的水冷技術由于需要將模具溫度下降到100℃以下，當再次加熱時既耗時又損耗能源。因此本實用新型在節(jié)省時間的同時，抑制了加熱所耗費的能源。

同時冷卻氣體可讓模具和預浸料急速冷卻并脫模，從而防止纖維束在樹脂內發(fā)生變形、移位。

2)為使上述冷卻氣體更易于深入上述已固化預浸料21與上述沖壓面31之間，在上述沖壓面31的邊緣設置傾斜部32。上述冷卻氣體從上述傾斜部32往上述沖壓面的中心導入，使更多的冷卻氣體更易于深入已固化預浸料21與沖壓面之間，從而使沖壓面的冷卻速度變得極快。

3)上述傾斜部32具有從上述沖壓面31的邊緣往上述沖壓面31的中心擴散一般的形狀，因此由傾斜部32導入的氣體便于向附著的已固化預浸料21與沖壓面31之間擴散，即可在其他時間將已固化預浸料21脫模。

4)上述上模3及下模4中至少一個為中空模具，使得當已冷卻、已固化預浸料21脫模后則能更快速地加熱到所需溫度，節(jié)省了制造工序的時間，從而使已固化預浸料21的生產量提升了單位時間所對應的量。同時中空模具更為輕巧、便于替換，在各方面達到了水冷模具所無法企及的效果。

5)為將預浸料2沖壓成型后制造纖維增強復合材料成型產品而使用到的模具，即包括上述預浸料2所附著的沖壓面31、及為使上述冷卻氣體更易于深入上述已固化預浸料21與上述沖壓面31之間而設置在上述沖壓面31邊緣的傾斜部32的沖壓用模具。此沖壓模具對于將預浸料2沖壓成型后制造纖維增強復合材料成型產品的過程及其重要，通過施加冷卻氣體，使得附著于沖壓面31的已固化預浸料2更易于從沖壓面31脫模。

6)上述模具為中空，即可實現(xiàn)上述快速加熱、冷卻，從而減少制造時間，并且由于體積輕巧、便于更換，亦減輕了操作人員的負擔。

上述具體實施可由本領域技術人員在不背離本實用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調整，本實用新型的保護范圍以權利要求書為準且不由上述具體實施所限，在其范圍內的各個實現(xiàn)方案均受本實用新型之約束。