成型模具的制作方法

1.本技术涉及模具技术领域，尤其涉及一种成型模具。


背景技术：

2.相关技术中，当采用碳纤维等复合材料制备多腔结构的产品时，基于多腔结构的复杂性及碳纤维复合材料的特性，其常用的制备方法一般有两种。例如制作一个环形中空的结构时，一种制备方法是先成型出两个大体轮廓为c形结构的管状子件，然后利用粘接工艺将两个子件连接起来形成环形结构。另一种制备方法是先分别成型出多段管状结构，然后将各段管状结构逐一首尾粘接，形成环形结构。
3.然而，上述的各制备方法所制得多腔结构，由于粘接步骤较多，一方面，使得生产效率低；另一方面，粘接所得的产品质量难以控制，可靠性较差，从而影响产品的整体性能。


技术实现要素：

4.为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本技术提供一种成型模具，该成型模具能够提高生产效率，同时提高产品性能的可靠性。
5.本技术提供一种成型模具，其包括下模、第一模芯、第二模芯及上模，其中：
6.所述下模分别开设有至少一第一下型腔和至少一第二下型腔，所述第二下型腔位于所述第一下型腔的一侧；
7.所述第一模芯可拆卸设置于所述第一下型腔，所述第二模芯可拆卸设置于所述第二下型腔；其中所述第一模芯为充气式结构，所述第二模芯为固体结构；
8.所述上模设置于所述下模。
9.在其中一个实施例中，所述第一模芯包括气袋及支撑块，所述支撑块位于所述气袋内。
10.在其中一个实施例中，所述第二模芯的熔点大于所述支撑块的熔点。
11.在其中一个实施例中，所述第二模芯为金属模芯。
12.在其中一个实施例中，所述下模还包括定位块，所述定位块分别连接于所述第二模芯和所述下模的主体，以将所述第二模芯可拆卸固定于所述下模的主体。
13.在其中一个实施例中，所述下模开设有限位槽，所述限位槽设置于所述第一下型腔和所述第二下型腔的交接处的一侧；所述下模还包括滑块，所述滑块活动设置于所述限位槽。
14.在其中一个实施例中，所述滑块和所述限位槽分别设置有相互滑动连接的凸块和导向槽，以使所述凸块沿所述导向槽移动。
15.在其中一个实施例中，所述滑块的朝向所述上模一侧具有倾斜面，所述上模抵接于所述倾斜面，以使所述滑块在所述限位槽移动。
16.在其中一个实施例中，所述上模或下模开设有气孔，所述气孔连通所述第一模芯。
17.在其中一个实施例中，所述上模开设有第一上型腔，所述第一上型腔对应于所述
第一下型腔，所述第二模芯露出于所述上模。
18.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
19.本技术的成型模具，通过在下模开设第一下型腔和第二下型腔等不同位置的型腔，以对应待成型产品的不同部位；与此同时，针对碳纤维等复合材料的产品，采用充气式结构的第一模芯来成型产品的大部分腔体，同时，配合使用固体结构的第二模芯以成型产品的其他局部的腔体，通过不同结构的第一模芯和第二模芯配合，使产品通过成型模具可以一体成型形成产品的多腔结构，无需后续粘接组装，提高生产效率，同时提高产品整体性能的可靠性。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
21.通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
22.图1是本技术实施例示出的成型模具的结构示意图；
23.图2是图1所示的成型模具的爆炸示意图；
24.图3是图2所示的下模的结构示意图；
25.图4是本技术实施例示出的第一模芯的剖面结构示意图；
26.图5是本技术一实施例示出的待成型产品的结构示意图；
27.图6是图2所示的滑块的结构示意图；
28.图7是图2所示的上模的另一视角的结构示意图；
29.图8是图2所述的上模和滑块的另一视角的爆炸示意图。
30.附图标记：下模10；第一下型腔110；第二下型腔120；定位块130；限位槽140；凸块141；滑块150；导向槽151；倾斜面152；第一模芯20；气袋210；气嘴211；支撑块220；第二模芯30；上模40；抵接面410；第一上型腔420；第一腔体a；第二腔体b；夹角c。
具体实施方式
31.下面将参照附图更详细地描述本技术的实施方式。虽然附图中显示了本技术的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
32.应当理解，尽管在本技术可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.相关技术中，对于采用碳纤维等复合材料制得的多腔结构的产品，基于产品结构的复杂性及碳纤维复合材料的特性，不能像塑料直接注塑一体成型。这类材料和结构的产品在制备成型时，一般先按照实际结构划分成多个子件，分别将子件逐个生成成型后，再将子件通过粘接组装，最终制得成品。这样的制备方法，导致生成工艺复杂，生成效率低，且粘接后的成品的性能不稳定，可靠性较差。
36.针对上述问题，本技术实施例提供一种成型模具，能够提高生产效率，同时提高产品性能的可靠性。
37.以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。
38.参见图1至图4，本技术一实施例提供一种成型模具，其包括下模10、第一模芯20、第二模芯30及上模40。其中：所述下模10分别开设有至少一第一下型腔110和至少一第二下型腔120，所述第二下型腔120位于所述第一下型腔110的一侧；所述第一模芯20可拆卸设置于所述第一下型腔110，所述第二模芯30可拆卸设置于所述第二下型腔120；其中所述第一模芯20为充气式结构，所述第二模芯30为固体结构；所述上模40设置于所述下模10。
39.进一步地，参见图1至图4，所述第一下型腔110的数量根据待成型产品的结构设置；同理，所述第二下型腔120的数量根据待成型产品的结构设置。第二下型腔120的位置设置于第一下型腔110的位置的任意一侧，根据待成型产品的实际结构排布。在其中一个实施例中，第二下型腔120可以与第一下型腔110相连通或者不连通；任意两个第一下型腔110之间可以相连通或不连通；任意两个第二下型腔120之间可以相连通或不连通，连通性根据待成型产品的实际结构进行设计。
40.在其中一个实施例中，第二下型腔120的轮廓尺寸小于第一下型腔110的轮廓尺寸，第二下型腔120配合第二模芯30用于成型产品的局部腔体，第一下型腔110配合第一模芯20用于成型产品的较大范围的连续腔体。即当待成型产品包括多个不同部位的腔体时，基于产品本身的多腔结构，根据实际部位进行模具的型腔和模芯的设计，从而可以将产品本身较大范围的连续的腔体通过第一下型腔110和第一模芯20成型，另外将产品本身小范围的局部的腔体通过第二下型腔120和第二模芯30成型。
41.进一步地，第一模芯20为充气式结构，即第一模芯20通过充气在第一下型腔110内形成预设的形态，以使待成型的材料成型出产品预设的腔体。第二模芯30为固体结构，即第二模芯30的形态固定不变，第二模芯30在第二下型腔120内将待成型材料成型出产品预设的腔体。
42.可以理解，待成型产品的局部的腔体的轮廓尺寸相对其大范围的连续腔体的轮廓
尺寸的较小，通过直接采用固体结构的第二模芯30，便于控制成型，且可以循环使用第二模芯30。上模40设置于下模10上，以与下模10合模形成完整的型腔。
43.综上所述，本技术的成型模具，通过在下模10开设第一下型腔110和第二下型腔120等不同位置的型腔，以对应待成型产品的不同部位；与此同时，针对碳纤维等复合材料的产品，采用充气式结构的第一模芯20来成型产品的大范围的连续腔体，同时，配合使用固体结构的第二模芯30以成型产品的其他局部的腔体，通过不同结构的第一模芯20和第二模芯30配合，使产品通过成型模具可以一体成型形成产品的多腔结构，无需后续粘接组装，提高生产效率，同时提高产品整体性能的可靠性。
44.参加图3和图4，为了使第一模芯20在第一下型腔110中形成预设形状，在其中一个实施例中，所述第一模芯20包括气袋210及支撑块220，所述支撑块220位于所述气袋210内。支撑块220可拆卸设置于气袋210，便于气袋210循环使用。通过在气袋210内设置支撑块220，便于在加工前在第一模芯20外周铺设待成型材料。
45.进一步地，在其中一个实施例中，支撑块220的轮廓根据第一下型腔110的轮廓设置，即与待成型产品随型设置，便于更好的支撑待成型材料成型。可以理解，在后续使用成型模具生产的过程中，通过对气袋210进行充气，使气袋210在第一下型腔110内膨胀，从而使待成型材料被支撑形成预设形态。
46.在其中一个实施例中，所述上模40或下模10开设有气孔(图未示)，所述气孔连通所述第一模芯20。进一步地，所述气袋210的带有气嘴211的一端从气孔延伸至成型模具外，从而便于外部对气袋210充气或放气。在其中一个实施例中，气孔的数量根据气袋210的数量设置，一个气孔对应一个气袋210，从而避免多个气袋210共用一个气孔所引起的相互挤压。在其中一个实施例中，气孔的尺寸可以是40mm
×
(40～100)mm。即气孔的尺寸可以根据气袋实际需求调整，以便气袋可以顺畅从气孔延伸出至模具外。
47.进一步地，在其中一个实施例中，支撑块220的外周轮廓尺寸小于第一下型腔110的内周轮廓尺寸，即支撑块220的外侧壁与第一下型腔110的内侧壁之间具有间隔，通过间隔以预留气袋210充气膨胀的空间，便于产品成型。
48.参见图3和图4，为了便于产品成型后脱模，在其中一个实施例中，所述第二模芯30的熔点大于所述支撑块220的熔点，即支撑块220的熔点小于第二模芯30的熔点。在后续使用成型模具生产的过程中，随着加热后的模具内的温度逐渐升高，当达到支撑块220的熔点时，支撑块220发生熔融而收缩，甚至熔化至几近于无，收缩后的支撑块220的外周轮廓尺寸远小于第一下型腔110的腔体内周轮廓尺寸，即远小于待成型产品的腔体内周轮廓尺寸，从而便于第一模芯从待成型产品的腔体内脱模。加工完毕后，气袋210放气收缩，便可将气袋210以及收缩后的支撑块220一同从产品成型后的腔体内取出，实现产品的快速脱模。在其中一个实施例中，支撑块220的熔点小于待成型产品的热定型温度，第二模芯30的熔点大于待成型产品的热定型温度。即支撑块220在模具内温度达到热定型温度之前熔融，从而预留充分的时间使支撑块220熔融，便于后续快速脱模。进一步地，第二模芯30用于成型产品的局部位置的腔体，为了避免轮廓尺寸较小的腔体发生变形，通过采用不易熔融的材料作为第二模芯30。进一步地，在其中一个实施例中，第二模芯30的熔点远大于产品材料的热定型温度，从而确保第二模芯30在将过程中不发生变形，使第二模芯30发挥持续支撑腔体的效果。
49.参见图3和图4，为了使支撑块220便于熔融，在其中一个实施例中，支撑块220可以为塑胶材料。例如，支撑块220可以是eps(expanded polystyrene，聚苯乙烯泡沫)材料，eps价廉易得，且熔点不高。当然，本实施例并不局限于支撑块220的材质，可以根据实际的产品材料的热定型温度来选择支撑块220的材料。在其中一个实施例中，所述第二模芯30为金属模芯。例如第二模芯30为钢质材料制得的模芯，钢质的第二模芯30的熔点远大于eps材料的支撑块220，钢质的第二模芯30不易变形，使用寿命长，可以循环利用。
50.可以理解，针对采用碳纤维复合材料制备产品，一般采用碳纤维预浸料作为原料。预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物。针对这类型的纤维或织物结构的预浸料原料，在采用模具加工生成产前，一般需要预先将预浸料铺设在型腔的内侧壁及缠绕于模芯外周。
51.参见图3和图4，在其中一个实施例中，所述下模10还包括定位块130，所述定位块130分别连接于所述第二模芯30及下模10的主体，以将所述第二模芯30可拆卸固定于下模10的主体。
52.在其中一个实施例中，定位块130可拆卸连接于第二模芯30，例如通过螺纹连接的方式进行连接。进一步地，当预浸料原料预先布置完毕后，将第二模芯30放置于第二下型腔120，再将定位块130连接固定于第二模芯30，通过定位块130将第二模芯30固定于下模10。这样的设计，避免第二模芯30受到第一模芯20充气膨胀后的挤压所导致的移位，通过定位块130固定第二模芯30的位置，确保产品的腔体保持型态不变。
53.参见图3至图5，在其中一个实施例中，所述下模10开设有限位槽140，所述限位槽140设置于所述第一下型腔110和所述第二下型腔120的交接处的一侧；所述下模10还包括滑块150，所述滑块150活动设置于所述限位槽140。
54.为了进一步说明本技术的成型模具，请参照图5，其为一实施例中的待成型产品的结构示意图。如图所示，该产品具有多腔结构，其包括大体结构呈环形轮廓的本体，本体内部沿环形轮廓开设有第一腔体a；本体还开设有与第一腔体a不相通的第二腔体b。第一腔体a和第二腔体b相交，即第一腔体a的侧壁和第二腔体b的侧壁具有夹角c，夹角c处容易发生材料翘起变形等情况。为了避免成型后的产品形态不合格，通过在第一腔体a对应的第一下型腔110和第二腔体b对应的第二下型腔120的交接处开设限位槽140，并在限位槽140处设置滑块150，通过滑块150在限位槽140内滑动至抵接待成型材料，从而有助于产品成型。
55.在其中一个实施例中，滑块150的数量和位置可以根据待成型产品的实际结构设置。例如图5中的产品包括四个夹角c，即可设置4个滑块。
56.参加图3和图6，为了使滑块150沿预定方向移动，在其中一个实施例中，所述滑块150和所述限位槽140分别设置有相互滑动连接的凸块141和导向槽151，以使所述凸块141沿所述导向槽151移动。在其中一个实施例中，在滑块150的朝向限位槽140的一侧设置凸块141，并在限位槽140开设对应的导向槽151，使凸块141沿导向槽151移动。或者，在其中一个实施例中，在滑块150的朝向限位槽140的一侧开设导向槽151，并在限位槽140设置对应的凸块141，使凸块141沿导向槽151移动。
57.参见图6至图8，为了便于使滑块150移动，在其中一个实施例中，所述滑块150的朝向所述上模40一侧具有倾斜面152，所述上模40抵接于所述倾斜面152，以使所述滑块150在所述限位槽140移动。进一步地，在其中一个实施例中，上模40的朝向滑块150的一侧亦设置
有对应所述倾斜面152的抵接面410，抵接面410朝向倾斜面152倾斜设置。当上模40与下模10合模后，上模40的抵接面410与滑块150的倾斜面152贴合。通过施力于上模40，上模40通过抵接面410下压滑块150，挤压滑块150沿朝向待成型材料的方向移动，从而使滑块150挤压待成型材料，使得被挤压的区域的待成型材料固化更致密。
58.进一步地，参见图1、图2和图7，在其中一个实施例中，上模40开设有第一上型腔420，所述第一上型腔420对应于所述第一下型腔440，所述第二模芯20露出于所述上模40。具体地，针对第一模芯20的充气结构，通过上模40的第一上型腔420的腔壁和下模10的第一下型腔110的腔壁协同对第一模芯20形成压力，避免第一模芯20的气袋210过度膨胀。而针对第二模芯30的稳定的固体结构，可以无需设置与第二下型腔120对应的上型腔，节约开模成本。为了便于放置第二模芯20，第二模芯20可以露出于上模40。进一步地，为了避开第二模芯20，可以将完整的上模40分成多个子件，以避开第二模芯20。上模40和下模10合模后，上型腔与下型腔拼合形成完整的型腔，合模后的型腔用于生产待成型的产品。
59.为了详细了解本技术的成型磨具的使用方法，下面将以碳纤维复合材料的预浸料作为原料举例，制备图5中的产品。
60.参见图1至图8，首先备料，根据待成型产品的实际结构和尺寸，将碳纤维预浸料进行裁切并做好铺层标记。接着将碳纤维预浸料铺贴在第一上型腔420、第二上型腔、第一下型腔110及第二下型腔120中。进一步地，在第二模芯30上缠绕碳纤维预浸料，缠绕完毕后将第二模芯30放置在第二下型腔120中，再将第一模芯20放置在第一下型腔110中。接着将定位块130连接于第二模芯30的一侧，且定位块130与下模10的主体连接，以使第二模芯30固定于下模10的主体。进一步地，将各滑块150放置于对应的限位槽140中，再将第二模芯30的气袋210的带气嘴211的一端从气孔中延伸出至成型模具的外侧，既可以将上模40放置于下模10上进行合模。
61.在其中一个实施例中，采用热压罐工艺进行加热成型。将合模后的整个成型模具放入尼龙袋中，同时将气袋210的气嘴211与尼龙袋连接起来，使气袋与热压罐内气压连通，再将尼龙袋密封抽真空。准备完毕后，即可将成型模具放入热压罐内。启动热压罐，设置加热温度和压力等参数开始加热。当热压罐内的气压达到设定值，且随着温度的上升，上模40受到气压作用向下模10挤压，上模40推动各滑块150活动挤压对应区域的碳纤维预浸料。同时热压罐内的气体进入第一模芯20的气袋210内，气袋210鼓起产生气压，气压通过气袋210实现对第一腔体的侧壁的袋压，使第一腔体的侧壁成型，第二腔体的侧壁则在第二模芯30成型，整个产品从而在热压罐的气压下成型，继而得到致密性良好，可靠性高的碳纤维产品。而在成型的过程中，当温度达到90℃以上，第一模芯20的支撑块220逐渐收缩变小甚至熔化消失。产品成型完毕后，准备脱模。先将上模40分离于下模10，由于支撑块220已经收缩到非常小的尺寸，即可通过抽取放气后的气袋210，连同收缩后的支撑块220一并从产品的第一腔体内抽出。再移除固定第二模芯30的定位块130，将产品协同第二模芯30一通从型腔中取出，最后将第二模芯30从第二腔体中取出，即得到脱模后的产品。
62.综上所述，本技术的成型模具，针对产品的多个不同位置和范围的腔体，通过第一模芯和第二模芯合理搭配一体成型，确保成型后的产品的形态和尺寸符合标准；与此同时，通过模具实现一体连续铺贴，保证了材料在整个产品中的连续性，从而使产品的性能稳定可靠。另外，通过使用气袋和可以熔融的支撑块作为第一模芯，可以快速脱模，提高生产效
率。
63.上文中已经参考附图详细描述了本技术的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。另外，可以理解，本技术实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本技术实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
64.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。