軌道車(chē)輛復(fù)合材料構(gòu)件重力注射水平分模rtm成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的RTM成型方法，尤其是一種適用于軌道車(chē)輛大型異構(gòu)截面殼體類(lèi)零部件(例如動(dòng)車(chē)異型導(dǎo)流罩板、車(chē)頭總成外殼體等)的RTM成型方法。屬于樹(shù)脂基復(fù)合材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著節(jié)能減排、降低溫室效應(yīng)等環(huán)保要求，軌道車(chē)輛、汽車(chē)等行業(yè)都對(duì)其零部件提出了更為嚴(yán)格的性能要求。同時(shí)，面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品的換型、升級(jí)速度不斷提高，配套的零部件生產(chǎn)也呈現(xiàn)出小批量、多品種甚至定制化的特點(diǎn)。
[0003]目前，樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的常見(jiàn)生產(chǎn)方法主要有手糊成型、樹(shù)脂傳遞模塑成型(簡(jiǎn)稱(chēng)RTM)、SMC模壓成型。手糊成型不僅生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，而且生產(chǎn)過(guò)程存在大量有害揮發(fā)物的排放，不符合環(huán)保要求，應(yīng)用范圍已經(jīng)逐漸減小。RTM成型屬于閉模生產(chǎn)，有利于環(huán)保，并且產(chǎn)品的成型模具成本低，適于中小批量、多品種的生產(chǎn)方式，產(chǎn)品質(zhì)量高，被認(rèn)為是未來(lái)主要的復(fù)合材料生產(chǎn)方法之一。但是，對(duì)于大尺寸異型構(gòu)件，由于樹(shù)脂流動(dòng)性能限制，通常需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的樹(shù)脂注射系統(tǒng)，難以避免樹(shù)脂填充過(guò)程的氣泡、干斑等缺陷的形成。此外，傳統(tǒng)的RTM成型方法均為垂直方向分模，對(duì)大尺寸異型構(gòu)件而言，為了順利分模和取出制件，必須在模具上設(shè)有復(fù)雜的上模升降機(jī)構(gòu)。
[0004]因此，為了滿(mǎn)足樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料零部件小批量、多品種、高質(zhì)量的市場(chǎng)要求，亟需設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型的RTM成型方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料RTM成型方法的不足，本發(fā)明提供一種適于大尺寸異型殼體類(lèi)構(gòu)件高質(zhì)量、低成本的RTM成型方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種軌道車(chē)輛復(fù)合材料構(gòu)件重力注射水平分模RTM成型方法由左側(cè)半模、右側(cè)半模、預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)、模具頂部樹(shù)脂注射接頭、模具底部氣體壓力接頭、成型參數(shù)控制系統(tǒng)所組成；其中，左側(cè)半模、右側(cè)半模、模具頂部樹(shù)脂注射接頭、模具底部氣體壓力接頭共同構(gòu)成所述RTM成型方法的成型模具；模具頂部樹(shù)脂注射接頭用于連接樹(shù)脂存儲(chǔ)罐和固化劑存儲(chǔ)罐，并在樹(shù)脂的重力作用下或重力和驅(qū)動(dòng)壓力共同作用下，將樹(shù)脂和固化劑的混合流體注入模具型腔。模具底部氣體壓力接頭用于連接壓縮空氣源，其作用在于在樹(shù)脂和固化劑的混合流體填充模具型腔時(shí)，在所述混合流體前端形成一定的氣體壓力阻力，從而控制所述混合流體的填充速度和填充模式。所述左、右側(cè)半模底部均設(shè)有至少兩組滾輪，用于方便地沿著水平方向移動(dòng)左、右側(cè)半模，以完成模具的合模和開(kāi)模動(dòng)作。預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)位于模具的頂部，用于在模具開(kāi)模狀態(tài)下將預(yù)制件(通常為纖維增強(qiáng)氈或多層纖維增強(qiáng)布)放置在預(yù)定位置；成型參數(shù)控制系統(tǒng)由工業(yè)控制主機(jī)和溫度、流量、氣體壓力等工況傳感器構(gòu)成；用于設(shè)定和控制生產(chǎn)過(guò)程的主要工藝參數(shù)(如氣體壓力、樹(shù)脂流量、模具溫度等)。
[0007]本發(fā)明所述的軌道車(chē)輛復(fù)合材料構(gòu)件重力注射水平分模RTM成型過(guò)程如下:
[0008]首先，通過(guò)成型參數(shù)控制系統(tǒng)設(shè)定各項(xiàng)工藝參數(shù)。然后，預(yù)制件由預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)夾持送進(jìn)到預(yù)定位置，左、右側(cè)半模沿著水平方向移動(dòng)，完成模具的合模動(dòng)作；并將預(yù)制件夾緊貼合在模具型腔表面。模具頂部樹(shù)脂注射接頭打開(kāi)，樹(shù)脂和固化劑的混合流體在重力作用下或重力和驅(qū)動(dòng)壓力共同作用下填充到模具型腔內(nèi)部，為了控制混合流體在模具型腔中的填充速度，位于在模具底部的氣體壓力接頭打開(kāi)，向模具型腔內(nèi)部通入一定壓力的壓縮氣體。此時(shí)，在模具型腔內(nèi)部，混合流體的主要流動(dòng)方向?yàn)榇怪狈较?，混合流體的填充速度由頂部的混合流體的重力或重力和驅(qū)動(dòng)壓力與底部的壓縮氣體壓力所形成的壓力差決定。通過(guò)調(diào)節(jié)頂部混合流體的流量和底部的氣體壓力可以實(shí)現(xiàn)混合流體在模具型腔內(nèi)部的均衡勻速填充流動(dòng)。當(dāng)混合流體在所述壓力差的作用下完成全部模具型腔的填充后，加熱固化，然后左、右側(cè)半模沿著水平方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模具的開(kāi)模動(dòng)作，取出制件。
[0009]本發(fā)明的有益之處在于:
[0010]I)復(fù)合材料制件在成型過(guò)程中，混合流體填充和流動(dòng)由頂部的混合流體的重力或重力和驅(qū)動(dòng)壓力與底部的壓縮氣體壓力所形成的壓力差決定。因此，可以有效地避免RTM成型方法易于產(chǎn)生的氣泡、干斑等缺陷。
[0011]2)模具型腔的合模、開(kāi)模動(dòng)作由模具底部滾輪水平移動(dòng)完成，操作簡(jiǎn)單，制件取出方便。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述軌道車(chē)輛復(fù)合材料構(gòu)件重力注射水平分模RTM成型方法總體示意圖。其中:
[0013]1、左側(cè)半模，2、右側(cè)半模，3、模具頂部樹(shù)脂注射接頭，4、模具底部氣體壓力接頭，5、成型參數(shù)控制系統(tǒng)，6、預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)，7、預(yù)制件，8、滾輪。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，一種軌道車(chē)輛復(fù)合材料構(gòu)件重力注射水平分模RTM成型方法由由左側(cè)半模1、右側(cè)半模2、預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)6、模具頂部樹(shù)脂注射接頭4、模具底部氣體壓力接頭、成型參數(shù)控制系統(tǒng)5所組成；其中，左側(cè)半模1、右側(cè)半模2、模具頂部樹(shù)脂注射接頭3、模具底部氣體壓力接頭4共同構(gòu)成所述RTM成型方法的成型模具；模具頂部樹(shù)脂注射接頭3用于連接樹(shù)脂存儲(chǔ)罐和固化劑存儲(chǔ)罐，并在混合流體的重力作用下或重力和驅(qū)動(dòng)壓力共同作用下，將樹(shù)脂和固化劑的混合流體注入模具型腔。模具底部氣體壓力接頭4用于連接壓縮空氣源，其作用在于在樹(shù)脂和固化劑的混合流體填充模具型腔時(shí)，在所述混合流體前端形成一定的氣體壓力阻力，從而控制所述混合流體的填充速度和填充模式。所述左側(cè)半模1、右側(cè)半模2底部均設(shè)有至少兩組滾輪8，用于方便地沿著水平方向移動(dòng)左側(cè)半模1、右側(cè)半模2，以完成模具的合模和開(kāi)模動(dòng)作。預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)6位于模具的頂部，用于在模具開(kāi)模狀態(tài)下將預(yù)制件7(通常為纖維增強(qiáng)氈或多層纖維增強(qiáng)布)放置在預(yù)定位置；成型參數(shù)控制系統(tǒng)5由工業(yè)控制主機(jī)和溫度、流量、氣體壓力等工況傳感器構(gòu)成；用于設(shè)定和控制生產(chǎn)過(guò)程的主要工藝參數(shù)(如氣體壓力、樹(shù)脂流量、模具溫度等)。
[0015]具體生產(chǎn)過(guò)程實(shí)例如下:
[0016]首先，通過(guò)成型參數(shù)控制系統(tǒng)5設(shè)定各項(xiàng)工藝參數(shù)。然后，預(yù)制件7由預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)6夾持送進(jìn)到預(yù)定位置，左側(cè)半模1、右側(cè)半模2沿著水平方向移動(dòng)，完成模具的合模動(dòng)作；并將預(yù)制件7夾緊貼合在模具型腔表面。模具頂部樹(shù)脂注射接頭3打開(kāi)，樹(shù)脂和固化劑的混合流體在重力作用下或重力和驅(qū)動(dòng)壓力共同作用下填充到模具型腔內(nèi)部，為了控制混合流體在模具型腔中的填充速度，位于在模具底部的氣體壓力接頭4打開(kāi)，向模具型腔內(nèi)部通入一定壓力的壓縮氣體。此時(shí)，在模具型腔內(nèi)部，混合流體的主要流動(dòng)方向?yàn)榇怪狈较?，混合流體的填充速度由頂部的混合流體的重力或重力和驅(qū)動(dòng)壓力與底部的壓縮氣體壓力所形成的壓力差決定。通過(guò)調(diào)節(jié)頂部混合流體的流量和底部的氣體壓力可以實(shí)現(xiàn)混合流體在模具型腔內(nèi)部的均衡勻速填充流動(dòng)。當(dāng)混合流體在所述壓力差的作用下完成全部模具型腔的填充后，加熱固化，然后左側(cè)半模1、右側(cè)半模2沿著水平方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模具的開(kāi)模動(dòng)作，取出制件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軌道車(chē)輛復(fù)合材料構(gòu)件重力注射水平分模RTM成型方法，其特征在于:由左側(cè)半模、右側(cè)半模、預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)、模具頂部樹(shù)脂注射接頭、模具底部氣體壓力接頭、成型參數(shù)控制系統(tǒng)所組成；其中，左側(cè)半模、右側(cè)半模、模具頂部樹(shù)脂注射接頭、模具底部氣體壓力接頭共同構(gòu)成所述RTM成型方法的成型模具；模具頂部樹(shù)脂注射接頭用于連接樹(shù)脂存儲(chǔ)罐和固化劑存儲(chǔ)罐，并在樹(shù)脂和固化劑的混合流體的重力作用下或重力和驅(qū)動(dòng)壓力共同作用下，將樹(shù)脂和固化劑的混合流體注入模具型腔，模具底部氣體壓力接頭用于連接壓縮空氣源，其作用在于在樹(shù)脂和固化劑的混合流體填充模具型腔時(shí)，在所述混合流體前端形成一定的氣體壓力阻力，從而控制所述混合流體的填充速度和填充模式，預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)位于模具的頂部，用于在模具開(kāi)模狀態(tài)下將預(yù)制件(通常為纖維增強(qiáng)氈或多層纖維增強(qiáng)布)放置在預(yù)定位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:模具頂部樹(shù)脂注射接頭打開(kāi)，樹(shù)脂和固化劑的混合流體在重力作用下或重力和驅(qū)動(dòng)壓力共同作用下填充到模具型腔內(nèi)部，為了控制混合流體在模具型腔中的填充速度，位于在模具底部的氣體壓力接頭打開(kāi)，向模具型腔內(nèi)部通入一定壓力的壓縮氣體，此時(shí)，在模具型腔內(nèi)部，混合流體的主要流動(dòng)方向?yàn)榇怪狈较颍旌狭黧w的填充速度由頂部的混合流體的重力或重力和驅(qū)動(dòng)壓力與底部的壓縮氣體壓力所形成的壓力差決定，通過(guò)調(diào)節(jié)頂部混合流體的流量和底部的氣體壓力可以實(shí)現(xiàn)混合流體在模具型腔內(nèi)部的均衡勻速填充流動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述左、右側(cè)半模底部均設(shè)有至少兩組滾輪，用于方便地沿著水平方向移動(dòng)左、右側(cè)半模，以完成模具的合模和開(kāi)模動(dòng)作。
【專(zhuān)利摘要】一種軌道車(chē)輛復(fù)合材料構(gòu)件重力注射水平分模RTM成型方法由左側(cè)半模、右側(cè)半模、預(yù)制件夾持機(jī)構(gòu)、模具頂部樹(shù)脂注射接頭、模具底部氣體壓力接頭、成型參數(shù)控制系統(tǒng)所組成；其中，左側(cè)半模、右側(cè)半模、模具頂部樹(shù)脂注射接頭、模具底部氣體壓力接頭共同構(gòu)成所述RTM成型方法的成型模具；模具頂部樹(shù)脂注射接頭用于連接樹(shù)脂存儲(chǔ)罐和固化劑存儲(chǔ)罐，并在樹(shù)脂的重力作用下或重力和驅(qū)動(dòng)壓力共同作用下，將樹(shù)脂和固化劑的混合流體注入模具型腔。模具底部氣體壓力接頭用于連接壓縮空氣源，其作用在于在樹(shù)脂和固化劑的混合流體填充模具型腔時(shí)，在所述混合流體前端形成一定的氣體壓力阻力，從而控制所述混合流體的填充速度和填充模式。
【IPC分類(lèi)】B29C70-54, B29C70-48
【公開(kāi)號(hào)】CN104552984
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410842408
【發(fā)明人】李義, 梁繼才, 于開(kāi)鋒, 梁策
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日