專利名稱：碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種假腳的成型工藝，尤其是一種采用碳纖維復(fù)合材料假腳的成型
工藝。
背景技術(shù)：
對(duì)下肢截肢者來(lái)說(shuō)，假腳的重量和功能，將直接影響截肢者的行走狀況，從而 在很大程度上決定了假肢的質(zhì)量。尤其是對(duì)于年紀(jì)大、體力差，或因血液循環(huán)障礙而截 肢的患者，如果假肢的重量過(guò)大，會(huì)引起殘肢的受力過(guò)大，同時(shí)增加了健肢側(cè)的負(fù)擔(dān)， 甚至因此而導(dǎo)致雙腿截肢，帶來(lái)不良的后果。所以，如何在保證假腳功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) 假腳的輕量化引起了研究者的廣泛關(guān)注。 目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的假肢腳板的內(nèi)骨架一般采用木材、橡膠等制作，也有少數(shù)采 用了碳纖維復(fù)合材料，其優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、剛性好，但是，假肢的特殊性要求 假腳整體強(qiáng)度高、耐疲勞、與連接件配合好、幾何結(jié)構(gòu)勻稱、變形量小，所以采用現(xiàn)行 的假腳成型工藝很難制作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝，具體步驟包括
(1)預(yù)浸料 單向碳纖維預(yù)浸料的碳纖維含量100g/m2，含有酸酐類固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂含量 20%-40%; 3K碳纖維束編織布預(yù)浸料的碳纖維含量200g/m2，含有酸酐類固化劑的環(huán)氧 樹(shù)脂含量20% -45% ;樹(shù)脂膜的高彈性環(huán)氧樹(shù)脂含量25g/m、85g/m2 ;
(2)裁剪 把上述預(yù)浸料裁剪成雙下板、U形前龍骨、U形后龍骨、上板的形狀，裁剪公差 設(shè)+3mm/-0mm ;
(3)鋪層 把預(yù)浸料按鋪層方式分別貼合在假腳雙下板、U形前龍骨、U形后龍骨以及上板 所對(duì)應(yīng)的模具上形成所對(duì)應(yīng)的預(yù)成型體，在鋪層過(guò)程中設(shè)置中間層，中間層位于預(yù)成型 體的幾何中間層，單向碳纖維預(yù)浸料以中間層為對(duì)稱面，按不同方向交替鋪層，用電熨 斗把樹(shù)脂膜均勻熔滲于預(yù)成型體中；
(4)熱成型 類平板的假腳雙下板、上板以及U形前龍骨采用模壓成型；U形后龍骨采用袋 壓成型； (5)打磨和噴砂 熱成型完成后，冷卻模具，脫模，對(duì)成型的假腳進(jìn)行打磨，除去飛邊和毛剌， 對(duì)需要粘合的部位噴砂進(jìn)行粗化處理。
鋪層中對(duì)于弧度、應(yīng)力集中的位置，局部增加碳纖維預(yù)浸料，并采用漸層方式 鋪層，達(dá)到局部補(bǔ)強(qiáng)的效果。 預(yù)成型體的兩邊最外層包3K碳纖維束編織布預(yù)浸料； 模壓成型時(shí)，模具先預(yù)熱40-9(TC后，把脫模劑均勻涂在模具型腔表面及模具 分型面上，并均要擦拭干凈，成型溫度80-15(TC，給模具提供外壓4-8MPa，成型時(shí)間 2100s-3300s。 袋壓成型時(shí)，模具預(yù)熱30-6(TC后，把脫模劑均勻涂在模具型腔表面及模具分 型面上，把硅膠袋脫模劑均勻涂在硅膠袋上，而且均要擦拭干凈，把U形后龍骨的預(yù) 成型體放入模具中，合模；成型溫度80-15(TC，給模具提供外壓4-8MPa，成型時(shí)間 2100s-3300s。 本發(fā)明的有益效果在于，使用本發(fā)明的成型工藝，生產(chǎn)的復(fù)合材料假腳具有整 體強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐疲勞、彈性好、與連接件配合好、幾何結(jié)構(gòu)勻稱、熱穩(wěn)定性好、 變形量小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是碳纖維復(fù)合材料假腳的結(jié)構(gòu)主視圖；
圖2是圖1的左視圖；
圖3是圖1的俯視圖； 圖4是碳纖維復(fù)合材料假腳的結(jié)構(gòu)立體圖； 圖5是本發(fā)明的單向碳纖維預(yù)浸料按不同方向交替鋪層且關(guān)于中間層對(duì)稱的示 意圖； 圖6是本發(fā)明的漸層方式鋪層的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。 本發(fā)明的工藝包括預(yù)浸料、裁剪、鋪層(或稱貼模)、熱成型、打磨和噴砂。
預(yù)浸料包括以下材料 單向碳纖維預(yù)浸料碳纖維含量100g/m2，含有酸酐類固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂含量 20% -40%。 3K碳纖維束編織布預(yù)浸料碳纖維含量200g/m2，含有酸酐類固化劑的環(huán)氧樹(shù) 脂含量20% 45%。 樹(shù)脂膜環(huán)氧樹(shù)脂的高彈性改性體(例如高彈性環(huán)氧樹(shù)脂GF-630型)，其含量 為25g/m2-85g/m2，以酸酐類固化劑作固化劑，以三乙胺作促進(jìn)劑。 裁剪工藝把以上預(yù)浸料按需要裁剪成雙下板l、 U形前龍骨2、 U形后龍骨3、 上板4的形狀，裁剪公差設(shè)為+3mm/-0mm。(圖1) 鋪層(或稱貼模)環(huán)節(jié)尤為重要把所述預(yù)浸料按鋪層方式分別貼合在假腳雙下 板、U形前龍骨、U形后龍骨以及上板所對(duì)應(yīng)的模具上形成所對(duì)應(yīng)的預(yù)成型體，如圖5 所示，在上述鋪層過(guò)程中設(shè)計(jì)中間層，中間層(圖上以+90°表示)位于預(yù)成型體的幾何 中間層，單向碳纖維預(yù)浸料按不同方向交替鋪層且關(guān)于中間層對(duì)稱；鋪層層數(shù)按假腳各部件厚度而定；對(duì)于如圖1至圖4所示位置5、 6、 7，在鋪層過(guò)程中局部增加碳纖維預(yù)浸料，采用如圖6所示的漸層方式鋪層，達(dá)到局部補(bǔ)強(qiáng)的效果；兩邊最外層為3K碳纖維束編織布預(yù)浸料，作為外觀材料；用電熨斗把樹(shù)脂膜均勻熔滲于預(yù)成型體中。
在熱成型環(huán)節(jié)中，類平板的假腳雙下板、上板以及弧度較小的U形前龍骨采用模壓成型，模具預(yù)熱40-9(TC后，把脫模劑均勻涂在模具型腔表面及模具分型面上，而且均要擦拭干凈，把雙下板、上板以及U形前龍骨的預(yù)成型體放入模具中，合模。成型溫度為80-15(TC，給模具提供外壓為4-8MPa，成型時(shí)間為2100s-3300s ;弧度較大的U形后龍骨采用袋壓成型，模具預(yù)熱30-6(TC后，把脫模劑均勻涂在模具型腔表面及模具分型面上，把硅膠袋專用脫模劑均勻涂在硅膠袋上，而且均要擦拭干凈，把U形后龍骨的預(yù)成型體放入模具中，合模。成型溫度為80-15(TC，給模具提供外壓為4-8MPa，成型時(shí)間為2100s-3300s，以3300s為例，內(nèi)壓:0-150s為0MPa， 151-350s為緩慢脈沖加壓0.5-0.9MPa， 351-3300s為保壓1.5-2細(xì)Pa。 成型時(shí)間完成后，模具進(jìn)行冷卻，脫模，對(duì)成型的假腳進(jìn)行打磨，除去飛邊和毛剌，對(duì)需要粘合的部位噴砂進(jìn)行粗化處理。
權(quán)利要求
一種碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝，其特征在于具體步驟包括(一)預(yù)浸料單向碳纖維預(yù)浸料的碳纖維含量100g/m2，含有酸酐類固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂含量20％-40％；3K碳纖維束編織布預(yù)浸料的碳纖維含量200g/m2，含有酸酐類固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂含量20％-45％；樹(shù)脂膜的高彈性環(huán)氧樹(shù)脂含量25g/m2-85g/m2；(二)裁剪把上述預(yù)浸料裁剪成雙下板(1)、U形前龍骨(2)、U形后龍骨(3)、上板(4)的形狀，裁剪公差為+3mm/-0mm；(三)鋪層把預(yù)浸料按鋪層方式分別貼合在假腳雙下板(1)、U形前龍骨(2)、U形后龍骨(3)以及上板(4)所對(duì)應(yīng)的模具上形成所對(duì)應(yīng)的預(yù)成型體，在鋪層過(guò)程中設(shè)置中間層，中間層位于預(yù)成型體的幾何中間層，單向碳纖維預(yù)浸料以中間層為對(duì)稱面，按不同方向交替鋪層，用電熨斗把樹(shù)脂膜均勻熔滲于預(yù)成型體中；(四)熱成型類平板的假腳雙下板(1)、上板(4)以及U形前龍骨(2)采用模壓成型；U形后龍骨(3)采用袋壓成型；(五)打磨和噴砂熱成型完成后，冷卻模具，脫模，對(duì)成型的假腳進(jìn)行打磨，除去飛邊和毛刺，對(duì)需要粘合的部位噴砂進(jìn)行粗化處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝，其特征在于鋪層中對(duì) 于弧度、應(yīng)力集中的位置，局部增加碳纖維預(yù)浸料，并采用漸層方式鋪層，達(dá)到局部補(bǔ) 強(qiáng)的效果。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝，其特征在于預(yù)成型體 的兩邊最外層包3K碳纖維束編織布預(yù)浸料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝，其特征在于模壓成型 時(shí)，模具先預(yù)熱40-9(TC后，把脫模劑均勻涂在模具型腔表面及模具分型面上，并均要擦 拭干凈，成型溫度80-15(TC，給模具提供外壓4-8MPa，成型時(shí)間2100s-3300s。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝，其特征在于袋壓成型 時(shí)，模具預(yù)熱30-6(TC后，把脫模劑均勻涂在模具型腔表面及模具分型面上，把硅膠袋脫 模劑均勻涂在硅膠袋上，而且均要擦拭干凈，把U形后龍骨的預(yù)成型體放入模具中，合 模；成型溫度80-15(TC，給模具提供外壓4-8MPa，成型時(shí)間2100s-3300s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合材料假腳的成型工藝，包括預(yù)浸料、裁剪、鋪層、熱成型、打磨和噴砂。預(yù)浸料包括單向碳纖維預(yù)浸料、3K碳纖維束編織布預(yù)浸料、樹(shù)脂膜，然后把上述預(yù)浸料裁剪成所需形狀。鋪層環(huán)節(jié)尤為重要，把預(yù)浸料按鋪層方式貼合在模具上形成預(yù)成型體，在鋪層過(guò)程中設(shè)置中間層，單向碳纖維預(yù)浸料按不同方向交替鋪層且關(guān)于中間層對(duì)稱，用電熨斗把樹(shù)脂膜均勻熔滲于預(yù)成型體中。在熱成型環(huán)節(jié)中，類平板的部件采用模壓成型，弧度較大的部件采用袋壓成型。脫模后，對(duì)成型的假腳進(jìn)行打磨和噴砂處理。使用本發(fā)明生產(chǎn)的復(fù)合材料假腳具有整體強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐疲勞、彈性好、與連接件配合好、幾何結(jié)構(gòu)勻稱、熱穩(wěn)定性好、變形量小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61F2/66GK101691065SQ20091019713
公開(kāi)日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者周海風(fēng), 崔海坡, 梁柳花, 程恩清 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)