一种复合材料阳模结构及阳模制作方法与流程

本发明涉及适合复合材料生产的模具领域，具体涉及到应用于复合材料生产的一种新型的阳模结构以及该阳模的制作方法。

背景技术：

目前，依据现有的材料和设备无法一步到位直接生产复合材料阴模。在当前阴模的生产工艺中，均是通过预先制作阳模的方式来制作阴模。因此，阳模也称之为胎模或过度模，即阳模只是起到一个过渡作用。阳模与最终的产品基本一致，存在的主要区别点是阳模需要加装法兰边，所以在实际生产中也有人在产品加上法兰边翻制阴模。

阴模，通常称之为模具，用于最终产品的制作。阴模是通过阳模翻制而来的，它的形状与产品正好相反，如产品为凸出则阴模则为凹，如产品为凹则阴模则为凸出，所以产品的来历一般遵循以下规则：即阳模→模具→产品。

目前用五轴CNC设备制作复合材料阳模时，首先要在模具钢架上铺设木板，接着在木板上粘接泡沫。等粘接的泡沫固化后，把模具钢架移到五轴CNC设备的工作台，根据数模要求对泡沫进行切割，在切割完毕并清理泡沫层的表面后，再在泡沫层上手糊玻璃钢层，等玻璃钢层固化后，在玻璃钢层表面涂代木层，代木层固化后用五轴CNC设备，根据数模要求对代木层进行加工处理。经表面处理达到镜面效果后便可以翻制阴模。

通过上述内容可知，目前复合材料阳模的制作过程中，需要使用五轴CNC设备前后分别对泡沫层和代木层进行加工处理，不仅浪费人力、物力，而且影响了加工效率的提高。而且在目前的制作过程中，为了保证阳模具有一定的强度，需要使玻璃钢层达到6mm的厚度，从而提高了加工成本和材料成本，最终使模具成本提高，而影响到模具产品的销售。此外，在翻制阴模时如果一次积层太厚，放热峰太高，阳模会因其泡沫层的形变而变形。所以，在目前的模具制作过程，在翻制阴模时还要控制积层的层数，即操作过程中阳模存在较高的毁损率，而进一步增加了制作成本。

技术实现要素：

针对目前复合材料阳模制作过程存在的，制作效率低、制作成本高、阳模易变形等问题，本发明提供了一种复合材料阳模结构及阳模制作方法，其通过对阳模结构的改进设计，消除泡沫层的设置，而减少了制作使用的材料，降低了制作成本，也即消除了应用五轴CNC设备对泡沫进行加工处理的步骤，有利于效率的提高和减少人力劳动量，而且因泡沫形变导致的阳模变形问题得以消除。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种复合材料阳模结构，包括模具钢架、多块截面板、木撑、蒙皮层、玻璃钢层及代木层；所述截面板固定在所述模具钢架上，且为两两相间排列布置；在相邻两截面板之间，所述截面板的上端通过所述木撑连接；所述蒙皮层固定铺设在所述木撑上；所述玻璃钢层设置在蒙皮层上，所述代木层设置在所述玻璃钢层上。

优选地，所述玻璃钢层的厚度H的取值范围为，4mm≤H<6mm。进一步优选地，所述玻璃钢层的厚度为4mm。

优选地，还包括连接在所述截面板下端的，将所述截面板与所述模具钢架连接的固定板，所述固定板与所述模具钢架刚性连接为一体。

优选地，所述固定板通过螺栓连接在所述截面板的下端。

优选地，所述固定板焊接连接在所述模具钢架上。

一种复合材料阳模的制作方法，包括以下步骤：

(1)在模具钢架上端固定截面板，使所述截面板自左向右相间排列，所述截面板延伸方向为前后方向；

(2)通过木撑将相邻两截面板的上端固定连接，使木撑的上端与相对应的截面板的上端平齐；

(3)先在所述木撑的上端面固定蒙皮层，然后在所述蒙皮层上糊制玻璃钢层；

(4)待所述玻璃钢层固化后，在所述玻璃钢层上涂置代木层；

(5)待所述代木层固化后，根据数模要求用五轴CNC设备对所述代木层进行加工处理。

优选地，在所述步骤(1)中，首先一一对应各截面板且与所述截面板的延伸方向同向，在所述模具钢架上端焊接连接多列固定板，然后将所述截面板的下端用螺栓与相对应的一列固定板的上端连接。

优选地，在所述步骤(3)中所糊制的玻璃钢层厚度H的取值范围为，4mm≤H<6mm。

优选地，在所述步骤(5)之后，对加工出的模具表面进行表面处理：先是将代木层表面的小孔进行修补，修补时采用与代木层同一材料；修补完小孔后，将代木层表面至少处理到120目；然后，喷0.6mm±0.2厚的易打磨底胶，待其完全固化后至少处理到400目；最后，喷0.5mm±0.1厚高光度胶衣，待其完全固化后至少处理到800-2000目；最后对模具表面进行抛光处理。

本发明的有益效果是：

在本发明所涉及到的复合材料阳模结构中，相对现有的阳模结构不存在泡沫层，所以在制作过程中省去了使用泡沫层材料、省去了泡沫层的固化等待时间、省去了用五轴CNC设备对泡沫层进行加工处理的过程，从而使阳模结构本身达到节省材料的效果，阳模的制作过程达到节省人力、提高制作效率的效果。由于泡沫层的省去，同时通过借助截面板和木撑形成蒙皮层的支撑结构，所以所得到的阳模结构强度高，为玻璃钢层厚度的减小提供了条件，使之能够缩小到4mm，而且保证具有足够强度，节省了玻璃钢材料的使用，同时在翻制阴模时因泡沫形变导致的阳模变形问题也得以消除。

附图说明

图1为本发明的整体结构横截面示意图。

图2为图1中A处的局部放大结构示意图。

图中：1模具钢架，2截面板，3木撑，4固定板，5螺栓，6蒙皮层，7玻璃钢层，8代木层，9钉子。

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“左”、“右”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2所示的一种复合材料阳模结构，包括模具钢架1、多块截面板2、木撑3、蒙皮层6、玻璃钢层7及代木层8。

所述截面板2固定在所述模具钢架1上，且为两两相间沿左右方向排列布置成多列。除位于阳模左右两端法兰边位置的相邻两截面板2等高外，按照设计之阳模的弧度要求，所述截面板2自两端向中间位置，高度逐渐升高。在相邻两截面板2之间，所述截面板2的上端通过所述木撑3连接，使木撑3的上端与对应之截面板2的上端平齐，木撑3沿前后方向贯穿在两截面板2之间。这样通过木撑3而将截面板2连接成整体结构。致于相邻两截面板2之间间距值的具体设定以及相邻截面板2之间高度差的变化规则，均需要根据要制作阳模之左右向跨度大小及弧度大小进行计算确定。进而能够计算出木撑3的宽度值(沿左右方向)。

在所述木撑3上用钉子9固定所述蒙皮层6。蒙皮层6为木板蒙皮，即在木撑3的上部铺设蒙皮木板(蒙皮木板为十二厘板)，蒙皮木板的厚度约为11mm，将夹板用钉子9钉在木撑3上，钉子9距离控制在300-400mm。所述玻璃钢层7设置在蒙皮层6上，所述代木层8设置在所述玻璃钢层7上。

在上述改进的复合材料阳模结构中，省去了泡沫层的铺设，而是通过设置截面板2和木撑3支撑的蒙皮层6结构为玻璃钢层7提供铺设面。相对现有的复合材料阳模结构，自然不存在用五轴CNC设备对泡沫层进行处理的过程，也不存在泡沫层固化等待的时间，所以减少了材料的使用、简化了操作步骤，从而降低生产成本、降低人力劳动程度，提高生产效率。因为泡沫层的去除，所以在翻制阴模时因为泡沫层形变导致的阳模变形问题也消除掉了。所以翻制阴模时不再需要控制积层的层数。

在本发明中，由于结构中省去了泡沫层，同时通过截面板2和木撑3形成蒙皮层6的支撑结构，所以其能够在所述玻璃钢层厚度为4mm的情况下，保证具有足够的强度，所以制作过程中能够减少了玻璃钢材料的使用，降低了制作成本。

在本发明中，将所述截面板2通过固定板4与所述模具钢架1刚性连接为整体。所述固定板4的上端通过螺栓5刚性连接在所述截面板2下端的，所述固定板4的下端通过焊接连接方式与所述模具钢架1刚性连接为一体。即对应每一列截面板2，在模具钢架1的上端面焊接多列固定板4，在固定板4的上端及在截面板2的下端设置对应的螺纹孔，然后自左向右用螺栓5将各截面板2一一安装在模具钢架1上。

本发明还涉及针对上述阳模结构的一种复合材料阳模的制作方法，包括以下步骤：

(1)在模具钢架上的端面固定截面板，使所述截面板自左向右相间排列，所述截面板延伸方向为前后方向。

同时，为了适应阳模的弧度要求，自左右两侧向中间方向，使布置的截面板高度逐渐升高，且相对于中间位置的截面板呈左右对称的布置形式。在固定设置截面板应保证其与模具钢架上端面之间的垂直度。

(2)通过木撑将相邻两截面板的上端固定连接，使木撑的上端与相对应的截面板的上端平齐。即将木撑固定在相邻两截面板的上端，使截面板之前形成刚性的整体结构，使截面板的上端不能够左右摆动。

(3)先在所述木撑的上端面用钉子固定蒙皮层，然后在所述蒙皮层上糊制玻璃钢层。可以使所糊制的玻璃钢层厚度在4mm-6mm范围内，优选4mm、4.5mm。

(4)待所述玻璃钢层固化后，在所述玻璃钢层上涂置代木层。将可加工的糊状树脂泥中的主剂和固化剂混和，混和好后，均匀厚度涂敷在固化的玻璃钢层表面，形成一个代木层。

(5)待所述代木层固化后，根据数模要求采用五轴CNC设备对所述代木层进行加工处理。采用五轴CNC设备根据数模要求对固化好的代木层进行加工处理，表面公差为±0.05mm，截面公差为±0.1mm/m。因此，用五轴CNC设备进行加工处理效果较好。

在所述步骤(1)中，首先一一对应各截面板且与所述截面板的延伸方向(前后向)同向，在所述模具钢架上端焊接连接多列固定板，然后将所述截面板的下端用螺栓与相对应的一列固定板的上端连接。

在所述步骤(5)之后，对加工出的模具表面进行表面处理：先是将代木层表面的小孔进行修补，修补时采用与代木层同一材料；修补完小孔后，将代木层表面至少处理到120目；然后，喷0.6mm±0.2厚的易打磨底胶，待其完全固化后至少处理到400目；最后，喷0.5mm±0.1厚高光度胶衣，待其完全固化后至少处理到800-2000目；最后对模具表面进行抛光处理。

综上所述，本发明所涉及到的复合材料阳模结构及阳模制作方法，通过设置截面板、木撑及蒙皮层而为玻璃钢层的铺设提供基面，省去泡沫层的设置，从而一方面减少材料的使用，另一方面消除了设置泡沫层时需要花费的固化时间，而且能够减小玻璃钢层的厚度又不会影响到整体的强度，只需要使用一次五轴CNC设备进行处理，减少了劳动次数和避免多次进行繁杂的安装、拆卸操作，所以本发明能够降低生产制造的人工成本和材料成本，提高生产的效率，有利于提高销售量，此外还消除翻制阴模时阳模变形的问题，而进一步降低生产成本、提高生产效率，即本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。