一种复合材料热压成形模具的制作方法

本发明涉及一种复合材料热压成形模具，属于模具成形技术领域。

背景技术：

先进的复合材料，由于具有比强度比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好等显著优点，广泛的应用于航空领域。复合材料固化成形是一个经历升温、保温、降温的过程，模具温度作为最重要的复合材料固化工艺参数之一，它不但直接影响产品的外观质量和力学性能，在很大程度上还决定了热压成形加工的生产效率和生产成本。因此，合理的模具温度控制对热压成形工艺具有重要意义。

热压成形模具通常通过对流加热，即利用高温流体（气体或液体）与模具之间的热交换来加热，这样高温流体可以流过模具内部加热管道以间接加热模具型腔表面。传统的热压成形模具多为专用模具，型腔设置在上芯模和下芯模之间，通过合理设置加热/冷却管道的尺寸与位置来保证产品的外观质量和力学性能。但专用模具的缺点是：1）不能重复使用（不通用），由于芯模型腔表面温度均匀性要求，上下模座中油管位置形状需与芯模型腔形状一致，导致每一种产品均需要唯一与之对应的上下模座及芯模，因此制造成本高昂导致产品的价格居高不下；2）设置在上、下模座中的加热/冷却管道往往呈盘管形状，只有一个进油口和一个出油口，在热压成形时，零件的厚薄形状不一，管道离芯模型腔形面的距离千差万别，很难保证芯模型腔表面的温度一致性。

技术实现要素：

本发明要解决技术问题是：提供一种可降低生产成本、可重复使用并能够提高腔形面的温度一致性的复合材料热压成形模具。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种可调温式复合材料热压成形模具，包括上模座和下模座，所述上模座的底部设有贯穿上模座的第一u形槽，所述上模座可拆式固接有嵌入在所述第一u形槽内的上芯模，所述下模座的顶部设有贯穿下模座的第二u形槽，所述下模座可拆式固接有嵌入在所述第二u形槽内的下芯模，所述上芯模与下芯模的位置相对应，所述上模座、下模座合模后在上芯模、下芯模之间形成设置有成形产品的成形面的型腔；所述上模座和下模座均设有多根通油管，每根通油管上都设有阀门。

本发明带来的有益效果是：1）本发明通过将热压成形模具上设置可替换的芯模（上芯模、下芯模），将型腔的成形面设置在上芯模、下芯模之间，从而可以通过更换芯模来加工不同形状的零件，并且能够在保证整个芯模型腔表面的升温温差符合使用要求的同时，模具其余部分可重复使用，由此大幅度降低了生产成本。2）本发明通过多根通油管来加热/冷却型腔的成形面，通过控制通油管的通断、通油速率可以在生产不同形状的零件时，相比现有技术，整个芯模型腔表面可以获得较为一致的加热/冷却温度，从而保证成形产品的质量。

本发明在实际使用过程中，产品的形状、厚度多变，为了保证芯模的型腔形面可以获得更加均匀的加热/冷却的温度一致性，本发明通过调整通油管与型腔形面的距离对上述技术方案进行改进，使模具具有随形加热/冷却管道，即所有加热冷却管道距离型腔表面的距离是均匀一致的，为此，本发明提出了两种改进的技术方案。

其中改进方案之一是：所述上模座和下模座上均竖直设有与通油管一一对应的腰形通孔，所述腰形通孔的两个侧面均设有可沿侧面滑动的支撑板，两块支撑板之间设有多根弹簧，所述弹簧的两端分别与两块支撑板固接；所述支撑板的两端分别沿腰形通孔的轴向向外延伸，并分别在腰形通孔的两端部向外弯折形成弯折部，从而使支撑板能够在腰形通孔内移动；两块支撑板的上方铺设有用于支撑通油管的平板，所述腰形通孔内填充有导热材料，所述导热材料的导热系数大于或等于所述上模座、下模座的导热系数。这样可以通过支撑板与腰形通孔侧壁的摩擦力来支撑通油管，并通过弹簧增加摩擦力，而支撑板的折弯部可使支撑板在上下滑动过程中起到导向的作用。为了使通油管精确定位，所述上模座、下模座位于腰形通孔两侧的位置设有竖直的刻度线。

为了提高支撑通油管的可靠性，对改进方案之一的进一步的改进是：所述支撑板的弯折部上设有销孔，所述上模座、下模座上竖直设有多个与销孔相匹配的限位孔以及可插入限位孔、销孔的限位销轴。这样，支撑板在上下滑动后，通过销轴对通油管进一步进行定位，防止在使用过程中通油管下滑，影响型腔成形面的温度一致性。

而改进方案之二是：所述上模座和下模座上均竖直设有与通油管一一对应的腰形通孔，所述腰形通孔内设有插入到腰形通孔内且可替换的支撑块，所述支撑块的宽度与腰形通孔的宽度一致，所述支撑块从腰形通孔的底部向上延伸，所述支撑块的顶部设有与用于支撑通油管的凹槽；在使用时，可通过替换不同高度的支撑块调整通油管的高度。

为了进一步提高型腔表面的温度均匀性，本发明通过调整通油管之间的间距来调控温度，上述技术方案的再进一步改进是：所述通油管内套设有可拆卸替换的输送管，所述输送管紧贴通油管；在使用时，可通过替换不同厚度的输送管调整通油管之间的间距。这样可通过替换不同厚度的输送管对型腔表面的温度进行微调。

需要说明的是，本发明的主要目的是提供一种针对复杂多变的不同产品能够保证芯模型腔形面的温度一致性且可重复使用上、下模座的一种可调温的热压成形模具，因此本发明是针对具体产品来调整通油管的位置和通油管之间的间距，具体调整幅度可以通过经验来实现，也可以通过实验仿真来完成。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一的结构示意图。

图2是图1的主视图。

图3是通油管的支撑装置的结构示意图之一。

图4是通油管的支撑装置的结构示意图之二。

图5是本发明实施例二中支撑块的结构示意图。

图6是本发明实施例一中另一种型腔的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的复合材料热压成形模具，如图1-3所示，包括上模座1和下模座2；上模座1的底部设有贯穿上模座的第一u形槽，上模座1可拆式固接有嵌入在第一u形槽内的上芯模3，下模座2的顶部设有贯穿下模座的第二u形槽，下模座2可拆式固接有嵌入在第二u形槽内的下芯模4，上芯模3与下芯模4的位置相对应，上模座1、下模座2合模后在上芯模3、下芯模4之间形成设置有成形产品的成形面的型腔5；上模座和下模座均设有多根通油管6，每根通油管6上都设有阀门。

本实施例中上模座1和下模座2上均竖直设有与通油管6一一对应的腰形通孔7，通油管6通过通油管支撑装置来定位，如图3所示，腰形通孔7的两个侧面均设有可沿侧面滑动的支撑板9，两块支撑板9之间设有多根弹簧8，弹簧8的两端分别与两块支撑板9固接；支撑板9的两端分别沿腰形通孔7的轴向向外延伸，并分别在腰形通孔7的两端部向外弯折形成弯折部；两块支撑板9的上方铺设有平板15，平板15可以直接放置在两块支撑板9的正上方来支撑通油管6，平板15也可以通过卡扣结构与支撑板9卡接进行限位。

当然，通油管6也可以通过图4所示的通油管支撑装置来定位，支撑板9可以分成两段，分别位于腰形通孔7的两端，两弯折部之间的支撑板9切除掉中间一部分，即切割两弯折部之间的支撑板9平均分成三段，仅切除中间的一段，从而使支撑板分成四块，平板15铺设在四块支撑板9的上方，这样可以节省材料，降低生产成本。

腰形通孔7内填充有与上模座1、下模座2的导热系数一致的导热材料（图中未示出），当然也可以选用导热系数比上模座1、下模座2更高的导热材料。通过弹簧8施加在支撑板上的力来增加支撑板与腰形通孔7的摩擦力，同时辅助腰形通孔7内填充的导热材料，可以保证通油管6在移动支撑板9调整位置时支撑牢固且控温准确。

导热材料可以使用与上模座1、下模座2相同的材料制成的颗粒，并将颗粒填充在柔性导热材料制成的袋中，然后将柔性袋置入腰形通孔7内；当然也可以采用其他实施方式，比如采用与上模座1、下模座2相同的材料制成的片材，依次叠加插入到腰形通孔7内。

本实施例尤其适用于图6所示的型腔5厚度相差较大的情况，通过预先调整好通油管6的位置、通断及通油速度，可以在只更换上芯模和下芯模的前提下保证成形面的温度一致性，相比现有技术大大降低了生产成本。

本实施例还可以作以下改进：1）如图3和图4所示，支撑板9的弯折部设有销孔10，上模座1、下模座2上竖直设有多个与销孔10相匹配的限位孔以及可插入限位孔、销孔10的限位销轴。这样，支撑板9在上下滑动后，通过销轴对通油管6进一步进行定位，防止在使用过程中通油管6下滑，影响型腔成形面的温度一致性。

2）通油管6内套设有可拆卸替换的输送管，输送管紧贴通油管6；在使用时，可通过替换不同厚度的输送管调整通油管之间的间距。

3）为了使通油管6精确定位，上模座1、下模座位于腰形通孔两侧的位置设有竖直的刻度线。

实施例二

本实施与实施例一的不同之处在于，本实施例省去了支撑板9、弹簧8等，而是如图5所示，采用在腰形通孔7的底部设置支撑块11，即腰形通孔7内设有插入到腰形通孔7内且可替换的支撑块11，支撑块11的宽度与腰形通孔7的宽度一致，支撑块11从腰形通孔7的底部向上延伸，支撑块11的顶部设有与用于支撑通油管6的凹槽12；在使用时，可通过替换不同高度的支撑块11调整通油管6的高度，即通油管6与成形面的距离。其中，支撑块11的结构如图5所示，其材料最好与上模座1、下模座2的材料一致或具有更高导热系数材料从而保证导热效果。

为了使支撑块在腰形通孔内准确定位，支撑块11的底部设有限位凸条13，腰形通孔的底部设有与限位凸条13相匹配的限位槽（图中未示出）。在使用时，从腰形通孔的一侧将载有通油管的支撑块推进至腰形通孔内，使限位凸条13陷入限位槽后进行定位，防止支撑块11水平移动；使用完成后，只需抬起支撑块11使限位凸条13脱离限位槽后即可抽出支撑块。

本发明不局限于上述实施例的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本发明要求的保护范围。