一种纤维复合材料万向节保持架高效成型工艺及精密成型模具的制作方法

本发明涉及汽车零部件制造领域，具体涉及一种纤维复合材料万向节保持架高效成型工艺及精密成型模具。

背景技术：

1、万向节保持架是汽车传动系统、工程机械及航空航天领域的关键部件，用于在十字轴万向节或球笼式万向节中均匀保持滚针、钢球等滚动体，确保其在高速旋转及变角度工况下平稳传递扭矩。目前常见的万向节保持架多采用圆环状主体结构，沿圆周方向均匀开设多个矩形或圆形兜孔（窗孔），部分设计在壳体内壁或外壁设有定位凸筋或油槽。在万向节工作过程中，保持架承受来自滚动体的周期性冲击、摩擦以及复杂交变载荷，因此要求其具备高比强度、优异的耐磨性和疲劳寿命。

2、目前万向节保持架的材质主要为金属材料（如优质合金钢、铝合金）或轻质复合材料。金属材料保持架重量大，增加了转动惯量和离心力，不利于高速运转和轻量化需求，且易产生磨损失效。轻质复合材料（尤其是碳纤维增强树脂基复合材料）保持架可显著减重30%以上，并具有自润滑、耐磨损等优势，但目前其成型工艺存在明显不足。现有技术多采用注塑工艺或模压成型工艺：前者以长切碳纤维增强热塑性或热固性树脂注塑成型，纤维体积含量较低（通常低于30%），且兜孔边缘区域易出现富树脂区，导致该处强度不足，在交变载荷下容易产生裂纹甚至崩缺；后者如采用长切碳纤维预浸料模压，同样面临兜孔区域纤维取向随机、局部强度偏低的问题；若采用连续碳纤维预浸料模压，则由于保持架具有复杂环形外形及密集分布的兜孔结构，连续纤维难以精确铺覆至兜孔边缘及凸筋等细节部位，铺层效率极低，且易产生纤维折皱、架桥等缺陷，质量稳定性差。长纤维复合材料热压成型工艺不仅工序短，能通过精准控温加压实现近净成形，大幅提升制造效率与材料利用率，是常用的长纤维复合材料保持架工艺。然而，由于现有保持架模具都为轴承保持架注塑模具，且因产品结构的差异，万向节保持架的结构会存在脱模困难的问题。

技术实现思路

1、为了克服背景技术的不足，本发明提供一种纤维复合材料万向节保持架高效成型工艺及精密成型模具，主要解决目前纤维复合材料万向节保持架成型时脱模困难、温控不均、生产效率低的问题。

2、本发明的技术方案为，

3、一种纤维复合材料万向节保持架精密成型模具，包括模架，所述模架上设有上模、下模和动力源，还包括

4、凸台，设于所述下模的上端面，所述凸台的中心设有容纳槽，

5、芯模，设于所述容纳槽内，所述芯模包括多瓣式的外镶件，所述外镶件的周向外壁与所述凸台内壁形成用于成型保持架环形壁的型腔，

6、滑块，滑动安装在所述凸台上，其用于伸入所述型腔内用于成型保持架的窗口，

7、管道，环绕所述芯模设置，用于液体流动；

8、由所述动力源驱动的内镶件，活动设于所述芯模内，其用于撑开外镶件使其形成所述的型腔。

9、所述模架包括固定板组件，所述固定板组件包括可拆卸连接的第一固定板和第二固定板，所述芯模底部设有限位肩部块，所述第二固定板设有用于固定所述限位肩部块的凹槽。

10、所述内镶件的外壁与所述外镶件的内壁斜面配合。

11、所述凸台与所述上模均设有管道。

12、所述凸台上设有用于与所述滑块配合的滑块导轨。

13、所述滑块导轨与滑块之间设有自润滑衬套。

14、所述外镶件的侧壁上设有弹性缓冲层。

15、一种纤维复合材料万向节保持架的成型工艺，包括以下依次进行的步骤：

16、步骤一：将织物碳纤维预浸料按照设计的铺层角度及数量铺放于平板模具上，转移至热模压成型平板模具内，通过压机加热加压，使复数层织物碳纤维预浸料受热固化，得到碳纤维复合材料层合板；

17、步骤二：通过机加工碳纤维复合材料层合板得到若干内增强环，内增强环的表面经砂纸打磨后采用易挥发的溶剂清洁；

18、步骤三：在内增强环上粘贴胶膜，然后放入环形凹槽中，再铺设长切碳纤维预浸料，形成用于成型壳体、兜孔和定位凸筋的预成型体；

19、步骤四：合模，加热固化，得到万向节保持架制品；

20、步骤五：固化完成后，将模具的滑块移出滑块导轨，上模向上开模；

21、步骤六：启动驱动油缸，活塞杆带动内镶件沿轴向移动，使外镶件在燕尾配合结构作用下径向收缩，芯模脱离制品内壁；

22、步骤七：继续驱动内镶件移动，直至制品完全脱离模具，取出制品；

23、步骤八：驱动油缸反向动作，使脱模装置复位，准备下一成型周期。

24、步骤四中，合模分为两步：上模未接触模压料前采用低压快速合模，当上模接触模压料后切换为高压慢速合模；固化过程中进行1～2次排气操作。低压为小于10兆帕，高压为10～30兆帕；高速为大于5毫米/分钟，低速为低于1毫米/分钟。

25、脱模后对保持架进行毛边清理、飞边修整及尺寸检测，对于有精度要求的配合面采用数控加工精修。

26、本发明的有益效果是：本发明提供一种纤维复合材料万向节保持架高效成型工艺及精密成型模具，环绕芯模设置的管道可实现模具温度的精确控制，优化固化速率与成型质量；通过多瓣式外镶件与内镶件的斜面配合，实现脱模时外镶件径向收缩，有效解决异型结构脱模困难问题。

1.一种纤维复合材料万向节保持架精密成型模具，包括模架（4），所述模架上设有上模（1）、下模（2）和动力源（5），其特征在于：还包括

2. 根据权利要求1 所述的一种纤维复合材料万向节保持架精密成型模具，其特征在于：所述模架包括固定板组件，所述固定板组件包括可拆卸连接的第一固定板（41）和第二固定板（42），所述芯模底部设有限位肩部块（34），所述第二固定板（42）设有用于固定所述限位肩部块（34）的凹槽（421）。

3. 根据权利要求1 所述的一种纤维复合材料万向节保持架精密成型模具，其特征在于：所述内镶件的外壁与所述外镶件（32）的内壁斜面配合。

4. 根据权利要求1 所述的一种纤维复合材料万向节保持架精密成型模具，其特征在于：所述凸台与所述上模均设有管道。

5. 根据权利要求1 所述的一种纤维复合材料万向节保持架精密成型模具，其特征在于：所述凸台上设有用于与所述滑块配合的滑块导轨（15）。

6.根据权利要求5所述的一种纤维复合材料万向节保持架精密成型模具，其特征在于：所述滑块导轨与滑块之间设有自润滑衬套。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种纤维复合材料万向节保持架精密成型模具，其特征在于：所述外镶件（32）的侧壁上设有弹性缓冲层。

8.一种纤维复合材料万向节保持架的成型工艺，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：

9. 根据权利要求8 所述的一种纤维复合材料万向节保持架的成型工艺，其特征在于：步骤四中，合模分为两步：上模未接触模压料前采用低压快速合模，当上模接触模压料后切换为高压慢速合模；固化过程中进行1～2次排气操作。

10. 根据权利要求9 所述的一种纤维复合材料万向节保持架的成型工艺，其特征在于：脱模后对保持架进行毛边清理、飞边修整及尺寸检测，对于有精度要求的配合面采用数控加工精修。