一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具论文和设计-李四杰

全文摘要

本新型提供一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，包括上模、下模和若干芯模，所述上模上设置环形密封槽，与所述下模形成封闭模腔，若干芯模设置于所述模腔内，将所述模腔分成两个腔室，所述下模设计一个进胶口，与所述芯模上组合流道配合实现向两个腔室注射树脂，所述上模设计两个出胶口，与所述芯模上组合流道配合排胶排泡，用于两个左右对称产品成型；所述上模中间位置设置定位凸台，与中间芯模的凹槽配合实现定位，两边四个芯模通过四个“工”字型定位键与所述中间芯模的凹槽配合实现定位，两侧芯模拆分成两块并设计成楔形结构，与所述上模配合组装。该模具根据产品半封闭结构设计，实现芯模免螺栓连接且精准定位，有效降低脱模难度。

主设计要求

1.一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：包括上模、下模和内部成型芯模，所述上模内设有环形密封槽，使得和所述下模形成封闭模腔，所述内部成型芯模分成五块，包括左右两个外侧芯模，两个内侧芯模和一个中间芯模，芯模之间为楔形设计，配合组装在所述密封槽内，所述中间芯模通过多个“工”字型键连接两侧的四个芯模，同时将模腔分割成左右两个腔室，所述下模上设有进胶口，配合内部成型芯模上进胶流道实现向两个腔室注射树脂，所述上模上设有两个出胶口，和所述内部成型芯模上出胶流道配合排胶排泡。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：所述上模上方设有定位凸台，所述中间芯模上设有和所述定位凸台相适配的凹槽，实现芯模定位。

3.根据权利要求2所述的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：所述定位凸台为矩形凸台，长宽40mm-50mm，高不低于10mm，拔模角度设计为5°-10°，所述定位凸台和所述凹槽面间采用1mm-2mm避空设计。

4.根据权利要求1所述的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：所述中间芯模楔形拔模角度为5°-10°，所述 “工”字型键高度为10mm-20mm，拔模角度为5°-10°。

5.根据权利要求1所述的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：所述 “工”字型键数量为四个，其上半段与已定位的中间芯模连接定位，下半段分别用于连接定位两侧芯模。

6.根据权利要求3所述的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：所述内部成型芯模的5个芯模上均设有用于脱模和吊装搬运的脱模螺栓孔。

7.根据权利要求1所述的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：所述上模和下模之间通过导柱和导套进行导向固定连接，所述导柱设置在所述上模的四个角上，所述导套设置在所述下模和所述导柱相对应的位置，所述上模的对角设有定位器，通过对角两个定位器进行精确定位。

8.根据权利要求1所述的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：所述进胶流道设置在左右两腔室的中间公共边，即中间芯模的中部，所述进胶口设置在对应下模的中间位置，所述出胶流道分别设计在另外两边，所述出胶口设置在对应上模两侧的中间位置，所述进胶流道和所述出胶流道均采用连续凸台设计，凸台端面与模具面配合，增加流道空腔区域与模具接触面积，凸台底面与模具面预留0.5mm-4mm间隙配合，形成树脂通道。

9.根据权利要求1所述的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，其特征在于：所述上模和所述下模之间采用螺栓锁模，所述上模分型面螺栓和密封槽10mm-20mm区域外采用1mm-2mm避空设计。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种碳纤维复合材料RTM工艺成型模具设计领域，尤其涉及一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具。

背景技术

RTM即树脂传递模塑（Resin Transfer Moulding）的简称，是一种复材闭模成型工艺技术，是一种通过将液态树脂注入到事先铺放好增强材料的闭合模具中，在加压1bar-10bar的压力环境下保证树脂在模腔内均匀流动和增强材料充分浸渍，最后固化成型的一种适用于复材制件低成本液体成型工艺。RTM工艺具有生产效率高，制造产品精度高，表观质量好，且能够直接一体成型复杂形状产品的特点，在航空航天、轨道交通及汽车领域等得到广泛的应用。

RTM模具的设计和制造是RTM工艺中的关键技术，模具设计的优劣决定一个产品的成型效率、产品合格率、质量及成本，特别是对于一个半封闭结构复材产品，需要对芯模进行合理分块、定位设计及拔模设计等，并合理设置进出胶口和进出胶流道，否则造成预制体铺层和成型困难，并难以脱模，合格率低等；现有RTM模具由于产品外形或流道设计复杂等受限，通常设计为单模单腔成型，不利于提高产品成型效率。

上述问题是 RTM 模具设计和使用过程中应当予以考虑并解决的问题，同时有必要开发一种一模两腔的RTM模具，提高成型效率，进一步降低批产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，通过合理分块和设计芯模，实现复杂半封闭结构复材制件成对成型，用以解决半封闭结构复材制件脱模困难，以及RTM制件原有单模单腔设计方案流道设计复杂、成型效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下设计方案：一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，包括上模、下模和内部成型芯模，所述上模内设有环形密封槽，使得和所述下模形成封闭模腔，所述内部成型芯模分成五块，包括左右两个外侧芯模，两个内侧芯模和一个中间芯模，芯模之间为楔形设计，配合组装在所述密封槽内，所述中间芯模通过多个“工”字型键连接两侧的四个芯模，同时将模腔分割成左右两个腔室，所述下模上设有进胶口，配合内部成型芯模上进胶流道实现向两个腔室注射树脂，所述上模上设有两个出胶口，和所述内部成型芯模上出胶流道配合排胶排泡，用于产品成对成型。

本实用新型的进一步改进在于：所述上模的中间位置设有定位凸台，所述中间芯模上设有和所述定位凸台相适配的凹槽，实现芯模定位。

在组装芯块时，凸台拔模面作为配合面，先将中间芯模的凹槽与上模定位凸台实现配合定位，定位凸台与凹槽非配合面采用避空设计。

本实用新型的进一步改进在于：所述定位凸台为矩形凸台，长宽40mm-50mm，高不低于10mm，拔模角度设计为5°-10°，所述定位凸台和所述凹槽面间采用1mm-2mm避空设计。

本实用新型的进一步改进在于：其特征在于：所述中间芯模楔形拔模角度为5°-10°，所述 “工”字型键高度为10mm-20mm，拔模角度为5°-10°。

本实用新型的进一步改进在于：所述 “工”字型键数量为四个，其上半段与已定位的中间芯模配合定位，下半段分别用于连接四个内侧芯模，进行装配配合定位（芯模内部设有容纳所述 “工”字型键的凹腔）。

本实用新型的进一步改进在于：所述内部成型芯模的5个芯模上均设有用于脱模和吊装搬运的脱模螺栓孔。

本实用新型的进一步改进在于：所述上模和下模之间通过导柱和导套进行导向粗定位，所述导柱设置在所述上模的四个角上，所述导套设置在所述下模和所述导柱相对应的位置，所述上模的对角设有定位器，通过对角两个定位器进行精确定位。

本实用新型的进一步改进在于：所述进胶流道设置在左右两腔室的中间公共边，即中间芯模的中部，所述进胶口设置在对应下模的中间位置，所述出胶流道分别设计在另外两边，所述出胶口设置在对应上模两侧的中间位置，所述进胶流道和所述出胶流道均采用连续凸台设计，凸台端面与模具面配合，增加流道空腔区域与模具接触面积，凸台底面与模具面预留0.5mm-4mm间隙配合，形成树脂通道。

本实用新型的进一步改进在于：所述上模和所述下模之间采用螺栓锁模，所述上模分型面螺栓和密封槽10mm-20mm区域外采用1mm-2mm避空设计。

本实用新型提供一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，包括上模、下模和若干芯模，所述上模上设置环形密封槽，与所述下模形成封闭模腔，若干芯模设置于所述模腔内，将所述模腔分成两个腔室，所述下模设计一个进胶口，与所述芯模上组合流道配合实现向两个腔室注射树脂，所述上模设计两个出胶口，与所述芯模上组合流道配合排胶排泡，用于两个左右对称产品成型；所述上模中间位置设置定位凸台，与中间芯模的凹槽配合实现定位，两边四个芯模通过四个“工”字型定位键与所述中间芯模的凹腔配合实现定位，两侧芯模拆分成两块并设计成楔形结构，与所述上模配合组装。该模具根据产品半封闭结构特点设计，通过对芯模进行合理分块和楔形设计，实现半封闭结构产品容易脱模和一模两腔成型，通过中间芯模凹槽和“工”字型定位键等设计，实现芯模免螺栓连接且精准定位，有效降低脱模难度，能够使得半封闭结构复材制件成型容易，尺寸控制精确，成型提高效率。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

（1）本实用新型对内部芯模分块合理，解决两个半封闭结构产品脱模问题，同时实现一模两腔成型，提高产品成型效率，降低产品制造成本。

（2）本实用新型方案中上模采用凸台设计，先定位中间芯模，并创造性的设计“工”字型键定位，用于连接和固定另外四个内部成型芯模，同时合理采用避空设计，能够满足芯模定位要求，且取消使用螺栓销钉等常用固定和连接芯模方式，有效降低芯模组装装配和产品脱模难度，缩短模具组装和产品制造周期，降低成型风险，提高成型效率。

（3）本实用新型设计时将模腔两侧芯模各拆分成两块，并设计成楔形，便于产品预制体制备时先安放内侧芯模，再安放外侧芯模，上下模合模时，通过控制分型面合模间隙，对楔形外侧芯模施加合模力，再由外侧芯模对内侧芯模施压侧向力，可实现预制体侧边压实，同时避免损伤纤维预制体，对于类似RTM模具中需要通过芯块施加侧向夹紧力时的芯块分切方案具有重要借鉴意义。

（4）本实用新型通过将进胶流道设计在对称两产品的中间公共边，出胶流道分别设计在另外两边，都采用一组适当大小和高低的一组凸台，用作流道，其中凸台面与模具配合，起到支撑模腔作用，凸台间预留间隙可提供树脂通道，创造性解决了复材RTM工艺一模两腔流道设计难题，对于其他类似产品RTM工艺模具都具有非常重要的借鉴意义。

（5）本实用新型设计的上模分型面采用避空设计，解决分型面为曲面时，分型面加工难度大，精度难以控制等问题，同时可以借鉴用于类似RTM模具中，无论平面或曲面分型面，通过避空设计，大大减少了对加工精度要求高的分型面区域，对于提高模具加工效率、模具配模和提高加工精度有重要借鉴意义。

附图说明

图1是本实用新型的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具的轴测视示意图。

图2是本实用新型的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具的上模轴测视示意图。

图3是本实用新型的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具的进胶流道示意图。

图4 是本实用新型的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具内部成型芯模组合及出胶流道俯视示意图

图5是本实用新型的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具中间芯模俯视示意图。

图6本实用新型的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具第一剖视示意图

图7是本实用新型的一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具第二剖视示意图

附图标记说明：

1-上模，2-下模，3-中间芯模，4-密封槽，5-进胶口，6-进胶流道，7-外侧芯模，8-内侧芯模，9-定位器，10-导柱，11-芯模脱模螺栓孔，12-上模分型面避空区域，13-定位凸台，14-出胶口，15-“工”字型键，16-出胶流道，17-定位凹槽，18-合模螺栓。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的优选实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实施例提供一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具，包括上模（1）、下模（2）和内部成型芯模，所述上模（1）内设有环形密封槽（4），使得和所述下模（2）形成封闭模腔，所述内部成型芯模分成五块，包括左右两个外侧芯模（7），两个内侧芯模（8）和一个中间芯模（3），芯模之间为楔形设计，配合组装在所述密封槽（4）内，所述中间芯模（3）通过多个“工”字型键（15）连接两侧的四个芯模，同时将模腔分割成左右两个腔室，所述下模（2）上设有进胶口（5），配合内部成型芯模上进胶流道（6），如图3所示，实现向两个腔室注射树脂，所述上模上（1）设有两个出胶口（14），和所述内部成型芯模上出胶流道（16）配合排胶排泡，用于产品成对成型。

如图2、图4、图5所示，所述上模（1）的中间位置设有定位凸台（13），所述中间芯模（3）上设有和所述定位凸台（13）相适配的定位凹槽（17），通过拔模配合面实现芯模定位。由于采用定位凸台（13）和“工”字型键（15）结合定位，取消螺栓和销钉连接方式，降低工艺过程合模密封操作和脱模难度起到重要作用。

实施例中，所述定位凸台（13）为矩形凸台，长宽40mm-50mm，高不低于10mm，拔模角度设计为5°-10°，所述定位凸台（13）和所述凹槽（17）面间采用1mm-2mm避空设计,所述中间芯模（3）楔形拔模角度为5°-10°，所述 “工”字型键（15）高度为10mm-20mm，拔模角度为5°-10°,所述 “工”字型键（15）数量为四个，其上半段与已定位的中间芯模（3）配合定位，下半段分别用于连接两侧四个芯模，进行装配配合定位（芯模内部设有容纳所述 “工”字型键的凹腔），五个芯模上均设有用于脱模和吊装搬运的脱模螺栓孔（11）。

如图2，所述上模（1）和下模（2）之间通过导柱（10）和导套进行导向粗定位，所述导柱（10）设置在所述上模（1）的四个角上，所述导套设置在所述下模（2）上和所述导柱（10）相对应的位置，所述上模（1）的对角设有定位器（9），通过对角两个定位器（9）进行精确定位。

如图3、图4阴影区所示，所述进胶流道（6）和所述出胶流道（16）均采用连续凸台设计，凸台端面与模具面配合，增加流道空腔区域与模具接触面积，凸台底面与模具面预留0.5mm-4mm间隙配合，形成树脂通道

所述上模（1）和所述下模（2）之间采用螺栓（18）锁模，所述上模分型面螺栓和密封槽（4）之间10mm-20mm区域外采用1mm-2mm避空设计，避空区域（12）。

如图1、图3、图4、图6和图7所示，将进胶流道（6）设计在对称两产品的中间公共边，对应下模（2）中间位置设计进胶口（5），出胶流道（16）分别设计在另外两边，出胶口（14）设计在对应上模（1）两侧中间位置，进出胶流道都采用一组适当大小和高低的一组凸台，用作流道，其中凸台面与模具配合，起到支撑模腔作用，凸台间预留间隙可提供树脂通道。

如图1和图6所示，将两侧芯模拆分成两块，外侧芯模（7）和内侧芯模（8），并设计成楔形，与所述上模（1）配合组装，通过上下模分型面控制合模间隙，对楔形外侧芯模施加合模力，再由外侧芯模对内侧芯模施压侧向力，可实现纤维预制体侧边压实，同时避免损伤纤维预制体，调整芯模在模腔中的相对位置，达到控制产品的尺寸、内部质量和外形精度的目的。

如图1、图2、图6和图7所示，上模（1）分型面根据需要设计1mm-2mm避空区域（12），便于更加精确控制模具加工精度和后期配模，同时提高加工效率，上下模通过导柱（10）和导套导向定位，通过定位器（9）进行精确定位上下模具和芯模相对位置，通过合模螺栓（18）锁模。

该种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具在使用时：先将上模（1）型腔面向上平放，将中间芯模（3）吊起，在距定位凸台（13）一定高度时，将四个“工”字型键（15）安装到中间芯模（3）上，再将其定位至上模（1）上，参考图5，然后将另外四块芯模根据“工”字型键位置进行组装，铺贴时，将一端芯模缓慢吊起，将预制体一端放入，另一端开始铺贴，铺贴完成后，组装两侧芯块，先组装内侧芯模（7），再组装外侧芯模（8），芯模未组装到位可使用橡胶锤等工具敲打芯模，待芯模相对位置固定，通过导柱（10）和导套配合导向作用，以及定位器（9）精定位作用，合上下模（2），并使用合模螺栓（18）锁模，再将模具翻转180°，保持上模（1）在上，下模（2）在下，如图6和图7，进行RTM工艺操作，待产品成型，脱模时，拆除合模螺栓（18）打开模具，先拆除“工”字型键（15），取出中间芯模（3）和侧边芯模（7和8），然后再逐一取出其他芯模，最后可脱出制品。

本RTM模具使用过程详细说明了模具的组装、脱模等使用过程，产品外形虽为半封闭空间曲面结构，按照该一模两腔RTM模具设计方案，可保证产品外形轮廓及尺寸精度要求，大大降低脱模难度，且成倍提高产品生产效率，降低批产成本。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本实用新型的内部结构、设计理念及使用功能特征等，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本设计理念和构想的前提下，所作的出其他多种形式的改变，或修改，替换或变更，仍未超出说明书与图示所涵盖的设计理念时，均应在本实用新型权利保护范围之内。

设计图

一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具论文和设计

一种一模两腔成型半封闭结构复材制件的RTM模具论文和设计-李四杰

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