一种碳纤维蜂窝结构成型模具及方法与流程

1.本发明涉及蜂窝结构制备技术领域，具体涉及一种碳纤维蜂窝结构的成型模具及方法。


背景技术：

2.以蜂窝芯材为主体的夹层材料广泛应用于航空航天、汽车、装饰等领域中，用来提高强度、刚度，增强抗冲击性，同时减轻重量，降低噪音。在蜂窝芯材中，常见的有纸蜂窝芯、碳纤维纸蜂窝、金属蜂窝芯等。在现有的蜂窝芯材中其性能都各具优缺点，如纸蜂窝芯和碳纤维纸蜂窝重量轻，但是强度，硬度一般，比强度低，抗冲击效果差；金属蜂窝芯强度高，硬度高，但是重量较重，比强度一般。
3.碳纤维蜂窝重量轻、吸能性能优秀，使其应用前景广泛。现有技术中制备碳纤维蜂窝一般采用硬质泡沫塑料开沟槽和软膜成型的方法，由于硬质泡沫塑料和软膜的力学性能较差，成型后的蜂窝结构缺陷较多，导致成型后的碳纤维蜂窝结构的使用性能较差。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的碳纤维蜂窝结构成型质量较差的缺陷，从而提供一种碳纤维蜂窝结构的成型模具及方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种碳纤维蜂窝结构的成型模具，包括：
6.基底面板；
7.成型面板，可拆卸安装在基底面板一面，成型面板包括阵列设置有的多个成型凸块，相邻的成型凸块之间预留有成型槽；
8.合模面板，设于基底面板设有成型面板的一侧，合模面板与基底面板平行设置，合模面板具有朝向成型面板运动至与成型面板抵接的合模状态，以及远离成型面板运动的分模状态。
9.可选地，多个成型凸块之间相互分离设置。
10.可选地，成型凸块分别通过销钉固定安装在基底面板上，成型凸块与销钉一一对应。
11.可选地，基底面板为金属钢面板，成型凸块为铝凸块。
12.可选地，成型凸块为正六面体凸块，成型凸块的一个平面与基底面板可拆卸连接。
13.本发明还提供一种碳纤维蜂窝结构的成型方法，应用本发明所述的碳纤维蜂窝结构的成型模具，包括以下步骤：
14.对基底面板和成型面板进行分别清洁，将成型面板安装到基底面板上，并在基底面板表面涂覆脱模机；
15.在成型面板上的成型槽内依次铺设多层碳纤维窄条单筋，并对铺设的碳纤维窄条单筋进行一次预压；
16.在成型面板上的成型槽内依次铺设多层碳纤维蒙皮，并对铺设的碳纤维蒙皮进行
二次预压；
17.合模面板朝向基底面板运行至与成型面板抵接，同时对成型模具整体加热，保持加热合模状态预定时间后，合模面板远离基底运动进行脱模，得到成型后的碳纤维蜂窝结构。
18.可选地，在成型槽内铺设碳纤维窄条单筋的步骤包括：铺设预定层的碳纤维窄条单筋后，对碳纤维窄条单筋进行一次预压一次；循环进行以上步骤直至碳纤维窄条筋铺设完毕。
19.可选地，纤维窄条单筋铺设过程中保证纵筋与横筋比例一致。
20.可选地，在成型槽内铺设碳纤维蒙皮的步骤包括：铺设预定层的碳纤维蒙皮后，对碳纤维蒙皮进行二次预压一次；循环进行以上步骤直至碳纤维蒙皮铺设完毕。
21.可选地，在碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮均铺设完毕，对碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮进行一次三次预压后，再进行合模操作。
22.本发明技术方案，具有如下优点：
23.1.本发明提供的碳纤维蜂窝结构的成型模具，包括：基底面板；成型面板，可拆卸安装在基底面板一面，成型面板包括阵列设置有的多个成型凸块，相邻的成型凸块之间预留有成型槽；合模面板，设于基底面板设有成型面板的一侧，合模面板与基底面板平行设置，合模面板具有朝向成型面板运动至与成型面板抵接的合模状态，以及远离成型面板运动的分模状态。
24.在成型碳纤维蜂窝结构时，首先将成型凸块固定在基底面板上，然后将碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮铺设在成型凸块之间的成型槽内，通过合模面板对碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮进行下压合模成型。成型过程中通过成型凸块限制碳纤维材料在被挤压时垂直于挤压方向的膨胀，使得成型后的碳纤维蜂窝结构更加密实，保证最终产品的尺寸稳定性和高精度。
25.2.本发明提供的碳纤维蜂窝结构的成型模具，多个成型凸块之间相互分离设置。使得成型凸块能够单独从基底面板上取下，便于成型凸块与基底面板之间的拆卸和成型凸块的重复使用，使得成型后的碳纤维能够快速从成型凸块之间取下，便于脱模。
26.3.本发明提供的碳纤维蜂窝结构的成型模具，基底面板为金属钢面板，成型凸块为铝凸块。在合模后可以对模具整体进行加热，由于铝的膨胀系数远大于钢的膨胀系数，在受热过程中，铝凸块能够向两侧膨胀，以使成型凸块之间的成型槽尺寸减小，使得成型槽内的碳纤维被挤压，能够对横纵两个方向上的碳纤维施加较大的热膨胀压力，使得最终成型得到的碳纤维蜂窝结构密度更大，强度更好，提升碳纤维蜂窝结构的尺寸稳定性。
27.4.本发明提供的碳纤维蜂窝结构的成型方法，应用本发明所述的碳纤维蜂窝结构的成型模具，包括以下步骤：对基底面板和成型面板进行分别清洁，将成型面板安装到基底面板上，并在基底面板表面涂覆脱模机；在成型面板上的成型槽内依次铺设多层碳纤维窄条单筋，并对铺设的碳纤维窄条单筋进行一次预压；在成型面板上的成型槽内依次铺设多层碳纤维蒙皮，并对铺设的碳纤维蒙皮进行二次预压；合模面板朝向基底面板运行至与成型面板抵接，保持合模状态预定时间后，合模面板远离基底运动进行脱模，得到成型后的碳纤维蜂窝结构。通过在合模后对模具整体进行加热，使得模具上的成型凸块发生热膨胀进而压缩成型凸块之间成型槽的尺寸，在产品的成型过程中能给予横筋与纵筋很大的压力，
保证最终产品的尺寸稳定性、高精度。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明的实施方式中提供的基底面板与成型凸块配合安装的示意图。
30.图2为本发明的实施方式中提供的基底面板的结构示意图。
31.图3为本发明的实施方式中提供的成型凸块的结构示意图。
32.附图标记说明：1、基底面板；2、成型凸块。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.实施例1
38.如图1至图3所示为本实施例提供的一种碳纤维蜂窝结构的成型模具，包括：基底面板、成型面板和合模面板，其中基底面板与合模面板均为圆形平板结构。在基底面板的一面上均匀设置有多个设有适于销钉插入的销钉孔。
39.成型面板可拆卸安装在基底面板一面，成型面板包括阵列设置有的多个成型凸块，相邻的成型凸块之间预留有成型槽。多个成型凸块之间相互分离设置，成型凸块分别通过销钉固定安装在基底面板上，成型凸块与销钉一一对应。基底面板为金属钢面板，成型凸块为铝凸块。成型凸块为正六面体凸块，成型凸块的一个平面与基底面板可拆卸连接。通过销钉将基底面板与组成成型面板的多个成型凸块，便于成型凸块在基底面板上的重复安装和拆卸，使得碳纤维蜂窝结构成型后，多个成型凸块能够分别从基底面板上快速取下，能够避免脱模时对碳纤维蜂窝结构的损伤。
40.合模面板设于基底面板设有成型面板的一侧，合模面板与基底面板平行设置，合模面板具有朝向成型面板运动至与成型面板抵接的合模状态，以及远离成型面板运动的分模状态。
41.在成型碳纤维蜂窝结构时，首先将成型凸块固定在基底面板上，然后将碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮铺设在成型凸块之间的成型槽内，通过合模面板对碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮进行下压合模成型。成型过程中通过成型凸块限制碳纤维材料在被挤压时垂直于挤压方向的膨胀，使得成型后的碳纤维蜂窝结构更加密实，保证最终产品的尺寸稳定性和高精度。
42.作为替代的实施方式，成型凸块为钢材质凸块。
43.实施例2
44.本实施例提供一种碳纤维蜂窝结构的成型方法，应用实施例1中所述的碳纤维蜂窝结构的成型模具，包括以下步骤：
45.对基底面板和成型面板进行分别清洁，将成型面板安装到基底面板上，并在基底面板表面涂覆脱模机。
46.在成型面板上的成型槽内依次铺设多层碳纤维窄条单筋，并对铺设的碳纤维窄条单筋进行一次预压。在成型槽内铺设碳纤维窄条单筋的步骤包括：铺设预定层的碳纤维窄条单筋后，对碳纤维窄条单筋进行一次预压一次；循环进行以上步骤直至碳纤维窄条筋铺设完毕。纤维窄条单筋铺设过程中保证纵筋与横筋比例一致。
47.在成型面板上的成型槽内依次铺设多层碳纤维蒙皮，并对铺设的碳纤维蒙皮进行二次预压。在成型槽内铺设碳纤维蒙皮的步骤包括：铺设预定层的碳纤维蒙皮后，对碳纤维蒙皮进行二次预压一次；循环进行以上步骤直至碳纤维蒙皮铺设完毕。
48.在碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮均铺设完毕，对碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮进行一次三次预压后，再进行合模操作。合模面板朝向基底面板运行至与成型面板抵接，保持合模状态预定时间后，合模面板远离基底运动进行脱模，得到成型后的碳纤维蜂窝结构。
49.由于基底面板为钢面板，成型凸块为铝材质的凸块，铝材质的热膨胀系数远大于钢的膨胀系数，通过在合模后对模具整体进行加热，使得模具上的成型凸块发生热膨胀进而压缩成型凸块之间成型槽的尺寸，在产品的成型过程中能给予横筋与纵筋很大的压力，保证最终产品的尺寸稳定性、高精度。在制备时碳纤维窄条单筋和碳纤维蒙皮的材料可选用t系列碳纤维与m系列碳纤维的混合物，由于m系列的线膨胀系数与t系列的碳纤维在纤维方向存在相反的系数，可以通过两种系列的碳纤维不同的配比，来成型得到不同性能的碳纤维蜂窝结构。
50.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。