一种RTM模具的制作方法

本实用新型属于树脂传递模塑成型(Resin Transfer Molding,RTM)技术领域，具体涉及一种用于制造纤维增强塑料层压板的RTM成型模具。

背景技术：

目前，能源和环境问题日趋严峻，节能减排已成为当今世界面临的重要问题。在能源问题没有很好的解决等情况下，汽车轻量化是应对此问题快速而有效的有力措施。随着碳纤维增强塑料等先进复合材料在汽车上的应用可大大降低汽车的车身重量。树脂传递模塑成型(Resin Transfer Molding,RTM)是一种先进的低成本快节拍的复合材料成型工艺。RTM以其成型速度快、产品质量稳定、环境友好、制造成本低等优点在国内外受到广泛关注。

但是目前国内对金属材质RTM模具的开发经验相对较少，而且没有可用于层压板试制并可制作不同厚度且能满足RTM工艺要求的模具，制作不同厚度的层压板便要开具对应厚度的模具，大大增加了模具支出。基于此，为了增加不同种纤维增强塑料RTM工艺制造层压板的性能，开发满足性能要求的低成本纤维增强塑料，同时为建立材料数据库及用于为仿真分析提供数据信息，本实用新型的发明人在研发过程中提出一种可实现不同种纤维在一定厚度范围内均能满足RTM工艺的模具

技术实现要素：

针对现有技术中制造纤维增强塑料层压板时RTM模具存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作方便、节省开支、制作不同厚度层压板无需重新开模的RTM模具，该RTM模具可保证在纤维厚度改变时斜面压实密度与平面压实密度的比值不变，使得铺设不同厚度的纤维制造层压板均能满足RTM工艺要求，从而实现仅用一副模具便可制作不同厚度层压板的功能。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种RTM模具，包括阳模、与阳模相对设置的阴模以及分别设置在阳模和阴模内用于供热或冷却的热流道，在所述阳模上设有型芯，所述型芯为四周带斜面的凸出平台，在所述阴模设有与所述型芯配合的型腔，所述型腔为四周有斜面的凹槽。

进一步的，所述型芯包括型芯斜面Ⅰ和型芯斜面Ⅱ，所述型腔包括型腔斜面Ⅰ和型腔斜面Ⅱ，所述型芯斜面Ⅰ与所述型腔斜面Ⅰ在合模后相互平行。

进一步的，在所述阳模上靠近所述型芯斜面Ⅰ的一端设有注胶口，所述注胶口与导流槽连通，所述注胶口与所述导流槽成倒“T”字型连接，在所述阳模上靠近所述型芯斜面Ⅱ的一端设有抽真空排气口。

进一步的，所述注胶口设置在所述型芯斜面Ⅰ与所述型芯斜面Ⅱ之间且靠近所述型芯斜面Ⅰ处，所述抽真空排气口设置在所述型芯斜面Ⅱ与所述型腔斜面Ⅱ之间。

进一步的，所述型芯与所述型腔合模后形成用于制作纤维增强塑料层压板的空腔，所述空腔包括所述型芯的平面与所述型腔的平面形成的平面空腔和所述型芯斜面Ⅰ与所述型腔斜面Ⅰ形成的倾斜空腔。

进一步的，所述纤维增强塑料层压板为在平面空腔和倾斜空腔铺覆纤维增强材料成型所得，所述纤维增强塑料层压板的结构为底面平整三面倾斜的簸箕状。

进一步的，所述型芯斜面Ⅰ和所述型腔斜面Ⅰ与水平面的夹角均为θ，所述型芯斜面Ⅰ与所述型腔斜面Ⅰ合模后相互平行且保持倾斜角度θ，所述倾斜角度θ根据纤维在RTM成型时所述倾斜空腔的压实密度与所述平面空腔的压实密度的比值确定。

进一步的，合模后所述纤维在平面空腔的压实密度小于在倾斜空腔的压实密度。

进一步的，在所述阴模上所述阳膜与所述阴模配合处设有溢流槽，所述抽真空排气口的底部设有抽真空排气口凸台，所述抽真空排气口凸台的底面低于所述溢流槽的顶部。

进一步的，所述阳模与所述阴模通过密封圈密封，所述阴模上设有密封槽，所述阳模上设有密封凸台，所述密封圈设置在所述密封槽内并通过所述密封凸台将所述密封圈压实。

采用本实用新型技术方案的优点为：

1.本实用新型采用型芯斜面和型腔斜面形成的空腔垂直厚度与型芯平面和型腔平面形成的厚度不同，纤维增强塑料层压板在平面空腔和倾斜空腔出现不同的压实密度，在纤维厚度改变时斜面压实密度与平面压实密度的比值不变，使得铺设不同厚度的纤维制造层压板均能满足RTM工艺要求，从而实现仅用一副模具便可制作不同厚度层压板的功能。

2.本实用新型中的倾斜角度θ由纤维在RTM成型时的斜面与平面的压实密度比例确定，从而保证在制造不同厚度的层压板时，尽管纤维厚度不同，但是利用本实用新型的模具制造层压板时层压板的斜面的压实密度与平面的压实密度的比值是定值；即利用该RTM模具制备层压板时无需改变工艺要求，便可制造不同厚度纤维的层压板，使生产过程简单化，提高了生产效率。

3.本实用新型中抽真空排气口凸台的底面低于所述溢流槽的顶部，这种设计使得多余树脂优先从抽真空排气口抽出，还可以起到使溢流槽的树脂回流到抽真空排气口所在的空腔的位置，从而使树脂从抽真空排气口抽出，同时起到防止多余的树脂流到密封槽引起密封圈的老化、保护密封圈的作用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型RTM模具的整体结构示意图。

图2为本实用新型RTM模具的剖视图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为图2中B处的局部放大图

上述图中的标记分别为：10、阳模架；20、立柱；30、阳模；31、型芯；311、型芯斜面Ⅰ；312、型芯斜面Ⅱ；32、注胶口；33、抽真空排气口；34、抽真空排气口凸台；35、密封凸台；37、导流槽；40、阴模；41、型腔；411、型腔斜面Ⅰ；412、型腔斜面Ⅱ；42、密封槽；43、溢流槽；51、阳模热流道进油口；52、阳模热流道出油口；53、阴模热流道出油口；54、阴模热流道进油口；60、保温层；70、阴模架；80、密封圈；90、空腔；91、平面空腔；92、倾斜空腔。

具体实施方式

在本实用新型中，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”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1、图2、图3、图4所示，一种RTM模具，包括阳模30、与阳模30相对设置的阴模40以及分别设置在阳模30和阴模40内用于供热或冷却的热流道，其中，热流道包括设置在阳模30上的阳模热流道进油口51、阳模热流道出油口52和设置在阴模40上的阴模热流道出油口53、阴模热流道进油口54；上述阳模30和阴模40由钢质材料制成。在阳模30上设有型芯31，型芯31为四周带斜面的凸出平台，在阴模40设有与型芯31配合的型腔41，型腔41为四周有斜面的凹槽。型芯31包括型芯斜面Ⅰ311和型芯斜面Ⅱ312，型腔41包括型腔斜面Ⅰ411和型腔斜面Ⅱ412，型芯斜面Ⅰ311与型腔斜面Ⅰ411在合模后相互平行。

上述型芯31与型腔41合模后形成用于制作纤维增强塑料层压板的空腔90，空腔90包括型芯31的平面与型腔41的平面形成的平面空腔91和型芯斜面Ⅰ311与型腔斜面Ⅰ411形成的倾斜空腔92。纤维增强塑料层压板为在平面空腔91和倾斜空腔92铺覆纤维增强材料成型所得，即该纤维增强塑料层压板为在去除抽真空排气口33侧斜面以外的三个斜面和底面铺覆纤维增强材料成型所得，纤维增强塑料层压板的结构为底面平整三面倾斜的簸箕状。

优选的，型芯斜面Ⅰ311和型腔斜面Ⅰ411与水平面的夹角均为θ，型芯斜面Ⅰ311与型腔斜面Ⅰ411合模后相互平行且保持倾斜角度θ，倾斜角度θ根据纤维在RTM成型时倾斜空腔92的压实密度与平面空腔91的压实密度的比值确定，即倾斜角度θ由纤维在RTM成型时的斜面与平面的压实密度比例确定，从而保证在制造不同厚度的层压板时，尽管纤维厚度不同，但是利用本实用新型的模具制造层压板时层压板的斜面的压实密度与平面的压实密度的比值是定值；即利用本实用新型的RTM模具制备层压板时无需改变工艺要求，便可制造不同厚度纤维的层压板，使生产过程简单化，提高了生产效率。

上述在阳模30上靠近型芯斜面Ⅰ311的一端设有注胶口32，注胶口32与导流槽37连通，为增加树脂注入的面积，将注胶口32与导流槽37设置成倒“T”字型连接，在阳模30上靠近型芯斜面Ⅱ312的一端设有抽真空排气口33。优选注胶口32设置在型芯斜面Ⅰ311与型芯斜面Ⅱ312之间且靠近型芯斜面Ⅰ311处，抽真空排气口33设置在型芯斜面Ⅱ312与型腔斜面Ⅱ412之间。即注胶口32与抽真空排气口33分别布置在制造纤维增强塑料层压板空腔的两端，RTM工艺通过注胶口32注入树脂并沿压实密度较小的方向浸润纤维，最终实现完全浸润并经过加热固化成层压板。

上述阳模30与阴模40通过密封圈80密封，阴模40上设有密封槽42，阳模30上设有密封凸台35，密封圈80设置在密封槽42内并通过密封凸台35将密封圈80压实实现模具密封。

优选的，在阴模40上阳膜30与阴模40配合处设有由于收集多余树脂的溢流槽43，防止多余的树脂流到密封槽42引起密封圈80的老化，起到保护密封圈80的作用。抽真空排气口33的底部设有抽真空排气口凸台34，抽真空排气口凸台34的底面低于溢流槽43的顶部，这种设计使得多余树脂优先从抽真空排气口33抽出，还可以起到使溢流槽43的树脂回流到抽真空排气口33所在的空腔的位置，从而使树脂从抽真空排气口33抽出，同样起到防止多余的树脂流到密封槽42引起密封圈80的老化、保护密封圈80的作用。

优选的，合模后，型芯斜面Ⅰ311与型腔斜面Ⅰ411相互平行，纤维在平面空腔91的压实密度小于在倾斜空腔92的压实密度，即纤维在合模后平面压实密度小于倾斜面压实密度，纤维增强塑料层压板成型时由注胶口32导入树脂，由抽真空排气口33排除空气，树脂从压实密度小的方向向抽真空排气口33流动，从而实现引导树脂完全浸润纤维。最终实现完全浸润并经过加热固化成层压板，多余的树脂收集在溢流槽43中。

该RTM模具还包括阳模架10、立柱20、保温层60和阴模架70，其中，立柱20固定设置在阳模30上，为注胶及抽真空排气提供更多的操作空间；阳模架10与压机连接，阳模架10固定设置在立柱20上，从而将阳模30与压机联系在一起。保温层60设置在阴模40与阴模架60之间，起到保温节能的作用，阴模架60与压机连接，从而将阴模40与压机联系在一起。

本实用新型用于制造纤维增强塑料层压板的RTM模具，采用型芯斜面和型腔斜面形成的空腔垂直厚度与型芯平面和型腔平面形成的厚度不同，纤维增强塑料层压板在平面空腔91和倾斜空腔92出现不同的压实密度，在纤维厚度改变时斜面压实密度与平面压实密度的比值不变，使得铺设不同厚度的纤维制造层压板均能满足RTM工艺要求，即不同厚度的纤维铺覆在型腔中的斜面与平面处，虽然纤维厚度不同但压实密度比例不变，从而实现仅用一副模具便可制作不同厚度层压板的功能。

根据工艺要求进行理论分析确定纤维在平面空腔91和倾斜空腔92的厚度比例，从而确定型芯斜面Ⅰ311和型腔斜面Ⅰ411的倾斜角度，并根据RTM工艺需求铺设纤维，由于斜面和平面纤维在合模后密实度不同，可使注入的树脂沿着设计的方向浸润纤维，从而达到完全浸润的效果，铺设不同厚度的纤维斜面和平面上纤维的压实密度不变，从而实现不同厚度的纤维可在同一副模具上制作层压板且满足RTM工艺要求。本实用新型利用斜面和平面厚度调整时的压缩比例相同，实现同一副模具上可制作不同厚度的层压板，减少开模费用，便于试制不同纤维不同厚度的RTM工艺层压板。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。