一种单元板的热压模具的制作方法

技术领域

本申请涉及安全防护技术领域，具体是涉及一种单元板的热压模具。

背景技术：

当前，部分违法犯罪分子、恐怖主义分子为了危害社会采取在机场、车站、码头、商场、医院、游乐场等人员较为密集的场所放置危险品、爆炸物等恶性手段，妄图制造恶性爆炸事件，使公共设施和人民群众的安全受到极大威胁。另外，如果国家进入战争状态，铁路、码头或者机场等重要交通要道可能会存在大量的未爆弹，如果不及时引爆或者隔离，将会对作战造成严重的影响；战时指挥营地、医院、临时安置场所均可能随时遭受敌方攻击，如果没有合适的防护措施，同样会极大地影响作战指挥。

目前，如果发现可疑爆炸物或者未爆弹时，可以通过防爆罐或者防爆毯进行隔离，也可以经过可存储运输未爆弹的设备将未爆弹运输到指定地点销毁，以尽可能降低甚至避免爆炸对周围人群和公共设备造成破坏，开辟安全通道。战时指挥营地、医院、临时安置场所防弹等级较低。

然而，目前仍有不少场所尚未配备防爆罐或防爆毯等防护设备，部分场所虽然配备有防爆罐或防爆毯等防护设备，但现有的防爆罐防护级别高，但重量重，操作和运输非常不便，而防爆毯则防爆级别低，防护性能有限，特别是出现大量可疑爆炸物和/或大型可疑爆炸物等情形，现有的防护设备难以满足应用需求，因此亟待研发更高防爆等级的防护产品。

技术实现要素：

本申请实施方案提供一种单元板的热压模具，其包括能彼此合模的热压上模和热压下模，热压上模包括热压上模腔，热压下模包括热压下模腔；当所述热压模具合模时，热压上模腔和热压下模腔的空腔剖面可以呈哑铃状，从而能将所述单元板的原料卷装夹在其间；所述哑铃状的剖面可以包括：在横向上间隔开的多个第一部分和将相邻的两个第一部分连接起来的第二部分，第一部分的纵向尺寸可以大于第二部分的纵向尺寸。

在一个实施方案中，所述第一部分的形状可以为圆形、方形、椭圆形或多边形等，第二部分的形状可以为矩形状，所述矩形状的两条横向边可以为直线或弧线。

在一个具体的实施方案中，所述哑铃状的剖面包括：在横向上间隔开的两个第一部分和将所述两个第一部分连接起来的第二部分，第一部分的纵向尺寸可以大于第二部分的纵向尺寸，以及所述第一部分的形状可以为圆形。

在一个实施方案中，所述热压上模可以在非热压上模腔的区域包括第一定位部件，所述热压下模可以在与所述第一定位部件对应的区域包括第二定位部件；当所述热压模具合模时，所述第一定位部件和第二定位部件彼此啮合定位。优选地，第一定位部件和第二定位部件其中之一可以是凸台，另一个可以是凹槽。

在又一实施方案中，所述热压上模可以在非热压上模腔的区域包括第三定位部件，所述热压下模可以在与所述第三定位部件对应的区域包括第四定位部件；当所述热压模具合模时，所述第三定位部件和第四定位部件彼此轴孔定位。优选地，第三定位部件和第四定位部件其中之一可以是导向孔，另一个可以是导向柱。

在另一实施方案中，热压模具在热压上模和热压下模之间还可以包括一个或多个热压中模，每一个热压中模的顶部和底部各包括一个热压模腔；当所述热压模具合模时，任一个热压中模的顶部热压模腔可以与其上方相邻的另一热压中模的底部热压模腔、或者与其上方的热压上模的热压上模腔的空腔剖面呈哑铃状，任一个热压中模的底部热压模腔可以与其下方相邻的另一热压中模的顶部热压模腔、或者与其下方的热压下模的热压下模腔的空腔剖面呈哑铃状，从而能将所述单元板的原料卷装夹在其间。

在又一实施方案中，每一个热压中模在其顶部和底部的非热压模腔的区域可以各自包括第一定位部件或第二定位部件，以使当所述热压模具合模时，任一个热压中模的顶部可以与其上方相邻的另一热压中模的底部、或者与其上方的热压上模能够实现所述第一定位部件与所述第二定位部件之间的啮合定位，任一个热压中模的底部可以与其下方相邻的另一热压中模的顶部、或者与其下方的热压下模能够实现所述第一定位部件与所述第二定位部件之间的啮合定位。优选地，第一定位部件和第二定位部件其中之一可以是凸台，另一个可以是凹槽。

在又一实施方案中，每一个热压中模在其顶部和底部的非热压模腔的区域可以各自包括第三定位部件，以使当所述热压模具合模时，第四定位部件能够从热压上模或热压下模起贯穿热压中模上的第三定位部件，以实现轴孔定位。优选地，第三定位部件可以为导向孔，第四定位部件可以为导向柱。

可选地，热压下模和热压上模各自分别固定在底座和机架上，热压中模可以通过导轨挂在热压上模上。

在又一实施方案中，原料卷装可以由多层织物、单向布、无纬布或其组合中空缠绕多圈而成。可选地，所述原料卷装被置于热压模具中，在与所述模具哑铃状的第一部分相对应处可以装有套管，以保证热压过程中单元板的通孔成型。套管的材质可以是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维等复合材料管及铝管、钢管等金属管。套管可以是中空管或实心管，优选中空管。

附图说明

图1a和图1b为本申请实施例提供的单型热压模具合模时的剖视图。

图2为本申请实施例提供的双型热压模具合模时的剖视图。

图3为本申请实施例提供的设有定位装置的双型热压模具的立体结构图。

图4a和图4b分别为本申请实施例提供的缠绕方式热固结而得的单元板(非弧形板)和(弧形板)的结构示意图。

图5a-图5c为本申请实施例提供的原材料板式缠绕收卷方案示例。

图6a-图6c为本申请实施例提供的原材料筒式缠绕收卷方案示例。

图7为本申请实施例提供的原材料履带式收卷方案示例。

附图标记说明：

图1至3中附图标记的含义：a1-热压上模；b1-热压下模；a2-热压上模；b2-热压中模；c2-热压下模；a3-导向柱；b3-定位凹槽；c3-定位凸台。

图4a和4b中附图标记的含义：1-单元板；11-单元板本体；12-通孔。

图5a至7中各附图标记的含义：1-放卷单元；2-导辊；3-纠偏支座；4-纠偏传感器；5-计层装置；6-板式收卷单元；7-原材料；60-辅助夹具；61-挡板；62-传动轴；63-支撑杆；64-套管；65-固定螺母；8-筒式收卷单元；80-辅助收卷装置；81-弧形板；82-下弧形板；83-连接块；9-计米装置；10-履带式收卷单元；11-压辊。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本实用新型的具体实施方案。

图1a和1b示出了根据本实用新型实施例的单型热压模具，其包括能彼此合模的热压上模(a1)和热压下模(b1)，热压上模包括热压上模腔，热压下模包括热压下模腔；当所述热压模具合模时，热压上模腔和热压下模腔的空腔剖面可以呈哑铃状，从而能将单元板的原料卷装夹在其间。图1a中右侧图是经热压模具热压成型的单元板的截面图。

在本申请中，“哑铃状”指两端大、中间小并且一般对称的结构形状，即两端相对于中间部分隆起。具体而言，“哑铃状”的剖面可以包括：在横向上间隔开的多个第一部分和将相邻的两个第一部分连接起来的第二部分，第一部分的纵向尺寸可以大于第二部分的纵向尺寸；其中“横向”是热压模具放置的水平方向，“纵向”是热压模具热压时的受力方向，“多个”表示大于等于2的正整数。

图1a的单型热压模具只包括2个第一部分，也可简称为“单段哑铃状”。图1b的单型热压模具包括3个第一部分，可简称为“双段哑铃状”。依此类推，当热压模具合模时的哑铃状剖面所包括的第一部分大于3时，可简称为“多段哑铃状”。由此成型的单元板除了两端具有通孔以外，在其中间部分还可以包括一个或多个通孔，从而在一些特定应用中(例如单元板搭建的岗亭)能够通过在中间段的通孔中插入金属杆来增加整体的牢固度。

根据本实用新型，第一部分的形状可以为圆形、方形、椭圆形或多边形等，这取决于热压过程中置于热压模具内的原料卷装在与哑铃状的第一部分相对应处所装的套管形状。第二部分的形状可以为“矩形状”。在本文中，所述“矩形状”指其中两条横向边可以为直线或弧线的矩形，从而能够通过该热压模具加工平面或弧形面的单元板(如图4a和4b所示)。所述单元板包括由多层织物、单向布、无纬布或其组合中空缠绕并热压形成的单元板本体11，所述单元板本体11的两侧分别设有与所述单元板本体一体形成的通孔12。如图1a和1b所示的单型热压模具中，第一部分的形状均为圆形，第二部分的矩形状中两条横向边是直线。通过将单元板设计为弧形或非弧形，可便于运输和不同类型不同规格的防护产品的组装，进而满足多样化的防爆应用需求。

至于第一部分和第二部分各自的横向和纵向尺寸，这取决于所需单元板及其通孔的具体尺寸。本领域技术人员显然能够根据实际应用来容易地确定。

在本申请中，原料卷装可以由多层织物、单向布、无纬布或其组合中空缠绕多圈而成。所述织物、单向布和无纬布中的至少之一可以由以下至少一种材料制得：玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯带材等。

本申请实施方案在热压成型过程中对如织物、单向布和/或无纬布等原材料的缠绕方式非常灵活。

例如，可采用板式收卷法对如织物、单向布和/或无纬布等原材料进行折叠缠绕收卷。如可采用图5a所示的板式缠绕收卷装置进行收卷，该装置包括：放卷单元1、导辊2、纠偏支座3、纠偏传感器4、计层装置5、板式收卷单元6和原材料7，其中，板式收卷单元6包括辅助夹具60，辅助夹具60包括两侧挡板61、传动轴62、两侧支撑杆63、套管64和固定螺母65，如图5b所示。工作时，先将原材料通过放卷单元1，并经导辊2和纠偏传感器4后固定在板式收卷单元6的辅助夹具60一侧的套管64上；收卷过程中,放卷单元1会保持恒张力制动,板式收卷单元6收卷力矩大小可调节，通过计层装置5累计层数，原材料在卷取过程中通过纠偏传感器4对原材料边缘摆幅进行检测，控制纠偏支座3左右调节，从而获得边缘整齐的板式收卷卷装，累计层数到达设定值后，收卷单元6停止工作，卸下辅助夹具60，将固定螺母65两侧的挡板61卸掉，抽出传动轴62和支撑杆63，将套管64(即为保留在单元板两端内的支撑部)保留在板式卷装的两个端部中，如图5c所示。板式折叠缠绕收卷法操作简便，工作效率高。

又例如，可采用筒式收卷法对如织物、单向布和/或无纬布等原材料进行缠绕收卷，该方法可获得张力一致的筒式卷装。如可采用图6a所示的筒式缠绕收卷装置进行收卷，该装置与板式收卷装置区别在于，该装置包括筒式收卷单元8，是基于筒式收卷单元8进行原材料的缠绕收卷，筒式收卷单元8的辅助收卷装置80，如图6b所示，辅助收卷装置80包括辅助夹具60、上弧形板81、下弧形板82和连接块83，在辅助夹具60处于其与上弧形板81、下弧形板82及连接块83连接成一体的状态下，辅助夹具60中的套管64外圆最高点与弧形板形成筒状圆柱的外圆重合，收卷过程中薄膜会和附着于套管64上，如图6c所示。筒式收卷工作过程与板式收卷相似，区别在于，筒式收卷装置包括计米装置9，当累计到设定米数时，筒式收卷单元8停止工作，通过拆卸辅助收卷装置80中的连接块83，拆除上弧形板81和下弧形板82及辅助夹具60各附件，得到如图6c中所示的筒式薄膜板材。进一步的，可将留在筒式薄膜板材中的套管64做左右平移，过程中通过张力控制复合膜张紧力，由此得到具有如图6c所示的筒式卷装料，取出圆筒支撑件后，可以得到与平板卷绕一致的板式卷装料。筒式收卷单元由于采用了中心卷取式收卷方法，可以稳定控制收卷张力，获得良好的卷装。

再例如，可采用履带式收卷法对如织物、单向布和/或无纬布等原材料进行缠绕收卷，如可采用图7所示的履带式缠绕收卷装置进行收卷，该装置与板式或筒式收卷装置的区别在于，履带式收卷方式通过压辊11排除缠绕的不同层的原材料之间的空气，为获得更好的成型效果，压辊可采用但不限于热辊形式。采用履带式收卷可以在压辊固定的位置提供一定压力，对卷装的收卷形式进行定型处理,如图所示通过调节两对压辊之间间隙,可直接获得类哑铃状原材料卷装形式，为后续操作更好的保留原材料内部卷绕张力，有利于热压成型。

本申请中，由于所要热压的单元板是异型件，因此最好在热压模具中使用定位装置。在一个实施方案中，热压上模可以在非热压上模腔的区域包括第一定位部件，热压下模可以在与所述第一定位部件对应的区域包括第二定位部件；当所述热压模具合模时，所述第一定位部件和第二定位部件彼此啮合定位。优选地，第一定位部件和第二定位部件其中之一可以是凸台，另一个可以是凹槽。

在又一实施方案中，热压上模可以在非热压上模腔的区域包括第三定位部件，热压下模可以在与所述第三定位部件对应的区域包括第四定位部件；当所述热压模具合模时，所述第三定位部件和第四定位部件彼此轴孔定位。优选地，第三定位部件和第四定位部件其中之一可以是导向孔，另一个可以是导向柱。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的双型热压模具。除了热压上模(a2)和热压下模(c2)以外，该热压模具在上模和下模之间还包括一个热压中模(b2)，该热压中模的顶部和底部各包括一个热压模腔；当所述热压模具合模时，热压中模的顶部热压模腔与其上方的热压上模的热压上模腔的空腔剖面呈哑铃状(即单段哑铃状)，热压中模的底部热压模腔与其下方的热压下模的热压下模腔的空腔剖面呈哑铃状(即单段哑铃状)，从而能将所述单元板的原料卷装夹在其间。

尽管图2只示出了包括一个热压中模的示例，但基于本实用新型的基本构思，本申请涵盖包括多个热压中模的实施方案(即多型热压模具)。具体而言，除了热压上模和热压下模以外，热压模具在热压上模和热压下模之间还包括多个热压中模，每一个热压中模的顶部和底部各包括一个热压模腔；当所述热压模具合模时，任一个热压中模的顶部热压模腔与其上方相邻的另一热压中模的底部热压模腔、或者与其上方的热压上模的热压上模腔的空腔剖面呈哑铃状，任一个热压中模的底部热压模腔与其下方相邻的另一热压中模的顶部热压模腔、或者与其下方的热压下模的热压下模腔的空腔剖面呈哑铃状，从而能将所述单元板的原料卷装夹在其间。采用本实用新型的多型热压模具，一次性可完成多个单元板的热压成型，从而显著提高加工效率。而且，每个空腔剖面的哑铃状可以不完全相同，比如热压上模与其相邻的热压中模合模时的哑铃状剖面的第一部分形状可以为圆形，热压下模与其相邻的热压中模合模时的哑铃状剖面的第一部分形状可以为椭圆形，中间两个相邻的热压中模合模时的哑铃状剖面可以包括3个或更多个第一部分，并且所述第一部分为方形。这些方案都在本申请所要求保护的范围内，本领域技术人员在本申请的教导下很容易得到这些变化的技术方案。

与单型热压模具类似，为稳定成型并且进一步地，为了保持不同单元板之间具有良好的平面度，每一个热压中模在其顶部和底部的非热压模腔的区域可以各自包括第一定位部件或第二定位部件，以使当所述热压模具合模时，任一个热压中模的顶部可以与其上方相邻的另一热压中模的底部、或者与其上方的热压上模能够实现所述第一定位部件与所述第二定位部件之间的啮合定位，任一个热压中模的底部可以与其下方相邻的另一热压中模的顶部、或者与其下方的热压下模能够实现所述第一定位部件与所述第二定位部件之间的啮合定位。优选地，第一定位部件和第二定位部件其中之一可以是凸台，另一个可以是凹槽。

在又一实施方案中，每一个热压中模在其顶部和底部的非热压模腔的区域可以各自包括第三定位部件，以使当所述热压模具合模时，第四定位部件能够从热压上模或热压下模起贯穿热压中模上的第三定位部件，以实现轴孔定位。优选地，第三定位部件可以为导向孔，第四定位部件可以为导向柱。

例如，图3是根据本申请实施例的设有定位装置的双型热压模具的立体结构图。由于热压上模和热压下模分别固定在机架(具体是压机滑台)和底座上，因此可以作为热压中模的定位基准。具体做法是：在热压上、下模两侧非热压模腔区域加工一定高度的定位凸台，同时在热压中模两侧对应位置加工一定深度的定位凹槽。根据热压成型的最终尺寸设置合模间隙，当模具合模时凸台与凹槽啮合定位。同时可以在上模、中模和下模的四个边角区域加工导向孔，由于热压下模固定在底板上，可以用四根导向柱通过导向孔先将热压上模和中模连接起来，其中中模可以通过导轨挂在上模上，热压成型时再使上模和中模慢慢向底板移动，从而导向柱将进入底板导向孔，于是当模具合模时，上、中、下模将通过四根导向轴进行轴孔定位，从而确保了单元板之间具有良好的平面度。

将如上收卷获得的层合物卷装置入本实用新型的热压模具之后，需要对层合物的至少中间部位进行热压。优选地，所述热压的温度范围可以为60-200℃，压力范围可以为1-40MPa。

热压工艺可根据实际需要确定，本申请实施方案对此并不限制。一种可选的实现方式例如，将原料卷装置入如图1-3中任一个模具中，分阶段压制成型。预热预压阶段：升温至60-120℃，给予1-10MPa压力，对模具中的层合物进行预热预压，时间可在1-20min间自由选择。在此阶段，模具上下移动，排气1-10次，目的是排掉层合物中的气体，使得层合物更加密实；热压阶段：升温至120-160℃时，压力升至10-40MPa压力，并保持恒温恒压20-60min；冷却阶段：保持热压阶段的压力不变，对模具进行快速降温，当温度降低至40℃以下后，方可取出。该制备工艺生产效率高，得到的单元板重量轻、强度高、密实性好、防弹防爆效果极佳，可以满足军队及勤务人员的多种防弹防爆需求。

在热压过程中，由于成型过程中压力较大，预留在如图5c或图6c所示的卷装两端中的套管64可选用轻薄、强度高且耐温的材料，以保证卷装热压过程中两个端部的成型。套管的材质可以是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维等复合材料管及铝管、钢管等金属管。套管可以是中空管或实心管，从方便对单元板进行特殊尺寸切割的角度看，优选中空管。

通过本实用新型的热压模具加工得到的单元板具有高性能、轻量化、模块化式的特点，可以按照实际应用场景，如安防、战场等形势灵活应变组装成不同的防弹防爆产品，以处置较大TNT当量爆炸物。这种防弹防爆产品结构灵活、使用便捷、可实现人工快速装拆，且可满足制式枪弹防护要求。

虽然以上已经详细说明了本申请及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本申请的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本申请的公开内容将容易理解，根据本申请可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。