一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置的製作方法

2023-12-02 10:15:11 1

專利名稱：一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種製備仿生輕量型空芯板的模具和方法，尤其是涉及一種一體 化製備包括蜂窩及「蜂窩-小柱」芯在內的多邊形格柵空芯板的模具和方法。
背景技術：
目前，世界面臨著三大嚴重問題人口膨脹，環境惡化，資源短缺。因此開發輕 量型高強板材，可以有效地節省資源，從而也可以緩解環境惡化的問題。對此，第一實用 新型人等通過仿生手法，已經實用新型了一種中間為蜂窩芯的夾層強化結構(專利號 ZL. 03116503. 6)，該結構包括上、下層及中間層。其中，中間層為多邊形格柵芯(最典型的 代表為蜂窩芯)，沿著格柵壁交匯處設有加強柱。這是一種輕量型的仿生複合結構，具有這 種結構的板材是一種優秀的生態節能材料；可通過改變小柱的根數、小柱的分布，及多邊形 的形狀達到多樣化設計的目的，以滿足使用要求。整個結構可以是同一的材料，也可以是由 纖維樹脂等組成的複合材料；該結構適用於工業，建築業，及其航空太空飛行器等的廣泛領域。 但生物體本來的結構是非常巧妙和複雜的。現階段還沒有辦法進行完全的仿製。現實生活 中，含蜂窩芯結構的材料基本上也是多體成型的，如就商品化的鋁芯或紙芯蜂窩板材而言， 其成型工藝是蜂窩芯材單獨成型，然後與上下層板材通過粘結或鑲嵌等工藝成型。因此不 能一體化製作包括蜂窩芯在內的多邊形格柵空芯板。

實用新型內容為了一體化製作多邊形格柵空芯板，本實用新型的一個目的是提供一種一體化 製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，本實用新型可以一體化製備包括蜂窩及「蜂窩_小柱」 芯在內的多邊形格柵空芯板等複雜結構，並且具有工藝簡單，便於產業化生產等特點。為了實現上述的第一個目的，本實用新型採用以下的技術方案一種一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，包括陰模模具，在陰模模具設有 多個陽模模具，所述陽模模具包括可熔解、溶解或汽化的多邊形柱體，至少有一對相鄰多邊 形柱體之間存在間隙。本實用新型的結構明確，容易產業化，總體上可以得到輕量型，高強度的仿生構 造，因此，本實用新型是一種通過提高現行蜂窩板材技術含量增加經濟效益的有效方法。不 僅如此，新型的「蜂窩-小柱」芯中空多邊形格柵板可開闢更多的應用領域。從而可以產生 很高的經濟效益。

圖1為本實用新型實施例1模具的結構示意圖。圖2為圖1中底框模具的結構示意圖。圖3 圖5為圖1中的三種陽模模具的結構示意圖。圖6為本實用新型實施例2製得的空芯板的剖面結構示意圖。[0011]圖7是本實用新型陰模模具結構立體圖。
具體實施方式
一種一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，包括陰模模具1，在陰模模具1 設有多個陽模模具，所述陽模模具包括可熔解、溶解或汽化的多邊形柱體5，至少有一對相 鄰多邊形柱體5之間存在間隙，在本實施例中，在陰模模具1上設有定位口 10，在多邊形柱體5上設有定位柱體7，所述定位柱 體7被嵌入陰模模具1的定位口 10中，在多邊形柱體5與定位柱體7之間設有聯接小柱6， 並且，聯接小柱6的一端與多邊形柱體5連接，聯接小柱6的另一端與定位柱體7連接，多 邊形柱體5為石蠟多邊形柱體，多邊形柱體5採用正六稜柱體，定位柱體7、聯接小柱6和多 邊形柱體5三者的橫截面外接圓同心，至少在一個多邊形柱體5的至少一條稜的位置設置 圓弧形凹槽，本實施例還可以採用在三個相鄰的多邊形柱體5的稜上分別設有圓弧形凹 槽8，三個圓弧形凹槽8拼合後構成一個圓孔12，陽模模具在陰模模具1中呈陣列排列。所述陰模模具1底框中設有墊板，陰模模具1的上面設有頂蓋，墊板的上表面與頂 蓋下表面均為曲面。下面對本實用新型具體實施方案作出更為詳細地說明一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，該裝置包括多個陽模模具和陰模模 具，陽模模具本身需要由專用的附屬模具等(附屬陰模)成型或製作，通常為一個整體， 根據其作用可分為三個部分，它們分別是多邊形柱體、定位柱體和聯接小柱(也用作流出 口)，多邊形柱體和定位柱體分別位於上、下兩端，聯接小柱連接多邊形柱體和定位柱體，所 述的陽模模具採用可熔解、溶解或汽化的材料；所述的陰模模具為框架型，陰模模具的底板 上設置有陽模模具的定位口，陽模模具通過定位柱體設置在定位口內，多個陽模模具上的 多邊形柱體相互拼合設置，多邊形柱體之間留有供形成格柵的空隙，在每個陽模模具的多 邊形柱體的零個，或一個或多個邊角處設有圓弧形凹槽。作為優選，上述的多邊形柱體採用正六稜柱體。正六稜柱體用於製造蜂窩芯板材。作為優選，上述的多邊形柱體採用正六稜柱體，同時至少在柱體的一個或多個邊 角處設有圓弧形凹槽(簡稱為「凹槽稜柱體」)。凹槽稜柱體用於製造仿生結構「蜂窩-小 柱」空芯板。作為優選，上述的三個相鄰的多邊形柱體的邊角處分別設有圓弧形凹槽，三個圓 弧形凹槽拼合後構成一個連接孔。成型後形成多邊形格柵上的小柱。作為優選，上述陽模模具的定位柱體也採用正六稜柱體，聯接小柱為一根，聯接小 柱採用圓柱體或者正六稜柱體或者其他規則形狀，定位柱體、聯接小柱和多邊形柱體三者 的橫截面外接圓同心，三者同心有利於多面體拼合時候的定位。作為優選，上述的陰模模具底框表面中設有墊板，在陰模模具上設置陽模模具後， 再在其上面一定的高度位置設有頂蓋，以便控制上下層的厚度，此時，需要在陰模模具上設 置相應的頂蓋定位高度調節裝置，並在頂蓋上開設若干個原材料注入口。作為優選，上述的圓弧形凹槽與上、下面之間有一面或二面分別設有圓弧形倒角。作為優選，所述的陽模模具採用石蠟成型。石蠟熔點低，制樣後容易通過加溫融化 除去。[0024]作為進一步的改進，上述陽模模具的多邊形柱體，定位柱體及聯接小柱可以是相 互獨立，通過組裝而成。作為進一步的改進，當多邊形柱體較大時，定位柱體和聯接小柱多於一根，如用三 根，且三根聯接小柱不在同一條直線上。作為進一步的改進，上述的多邊形柱體，當它布置在陰模模具邊緣時，需要配合 邊緣形狀，作相應的切割留下不完整的陽模模具或只加工所需要部分陽模模具。最常見的 為通過縱向切割只留下二分之一和四分之一陽陽模模具，這樣，通過拼合，設置出各種尺寸 大小，各種邊緣形狀的多邊形格柵空芯板所需的成型模具。作為進一步的改進，上述陰模模具採用長方形或圓形等其它各種需要的形狀。此 時，上述的多邊形柱體，當它布置在陰模模具邊緣時，需要配合邊緣形狀，作相應的切割留 下不完整的陽模模具或只加工所需要部分陽模模具。作為進一步的改進，可以先製作較大面積的正方或長方形板材，然後通過切割獲 得各種外形的板材，如圓形，梯形等板材。作為進一步的改進，上層板的厚度可能通過加入陰模模具的材料的體積或重量來 進行控制。此時，無需要用頂蓋。作為進一步的改進，陰模模具底框的表面，墊板的上表面與頂蓋下表面及陽模模 具的上下面表面均為曲面，以便製作曲面多邊形格柵空芯板材。作為特例，部分相鄰陽模模具的多邊形柱體之間可以沒有空隙。本實用新型的另一實施例是製備空心板的方法，該方案為一體化製備多邊形格柵空芯板的方法，該方法採用上述各技術方案所述的模具裝 置，將空芯板的材料液體注入模具裝置中固化，所述的聯接小柱的空腔形成空芯板的下層， 空隙形成正多邊形格柵，正六稜柱的上層形成空芯板的上層，前述的圓弧形凹槽形成小柱； 直接脫模後得到實芯板材，再通過加溫熔解或者汽化或者加溶解液溶解去除空芯板內的陽 模模具，從而得到正多邊形格柵空芯板，或得到含有前述小柱的多邊形格柵空芯板。作為優 選，所述的多邊形柱體採用正六稜柱體。本實用新型由於採用了上述的技術方案，通過液態固化成型，複合材料預埋成型， 粉狀材料預埋固化成型等方法，可以一體化製備出各種規格的多邊形格柵空芯板，並且具 有成型工藝簡單的優點；本實用新型成功地克服目前生產蜂窩板材(它是多邊形格柵空芯 板的典型代表)時上下層與芯層之間需要通過粘接或鑲嵌式進行連接的弱點，因此，上下 層與芯層之間無需使用粘結劑，消除了因這部分需要使用粘結劑而帶來的安全和環保等問 題，並且成型工藝簡單。同時，由於它們是一種典型的中空，輕質結構板材，可以節省大量的 資源。所以，由本實用新型模具製造出的板材，首先具有低碳節能效果，是一種十分環保的 產品，它具有很好的社會效益；進一步，本實用新型的模具可以一體化製造包括蜂窩及「蜂窩_小柱」芯在內的中 空多邊形格柵板，蜂窩結構已得到廣泛的應用，而「蜂窩-小柱」夾芯結構是生物對蜂窩結 構進行優化的典範。並已經初步證實它確實有許多優秀的力學性能。但對於優秀的生物 結構常常碰到不容易仿製的困難。而我們通過巧妙的構思，實用新型了這一套成型工藝簡 單的模具，可以一體化生產出初級的仿生中空多邊形格柵板材。由於單純的蜂窩芯比「蜂 窩-小柱」芯簡單，本實用新型同時也提供了一體化生產普通蜂窩的技術。這種一體化生
5產的，包括蜂窩及「蜂窩-小柱」芯在內的中空多邊形格柵板，與傳統的通過粘接或鑲嵌式 生產的蜂窩板相比，由於整個板材為一個結構體，整體性好，可獲得具有更好力學性能的板 材。因此，它們適用於所有與蜂窩結構相關應用領域。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做一個詳細的說明。實施例1模具組合如圖1所示為一體化製備「蜂窩_小柱」(正六邊形格柵)空芯板的模具裝置， 該裝置包括陽模模具2、3和陰模模具1，陽模模具2、3分別由多邊形柱體5、定位柱體7和 聯接小柱6，多邊形柱體5、定位柱體7和聯接小柱6採用石蠟制模通過一體模塑得到，多邊 形柱體5和定位柱體7分別位於上、下兩端，聯接小柱6連接多邊形柱體5和定位柱體7， 多邊形柱體5和定位柱體7採用正六稜柱，聯接小柱6採用圓柱體，定位柱體7、聯接小柱6 和多邊形柱體5三者的橫截面外接圓同心。如圖3 圖5所示，需要注意的是，當陽模模具 2、3布置在陰模模具邊緣時，需要配合邊緣形狀，作相應的切割留下不完整的陽模模具或只 加工所需要部分陽模模具。例如當它陽模模具處在圖1左上方角落上時，只需要如圖5所 示的四分之一的陽模模具，通過類似的手法，可以拼合出各種尺寸大小的正六邊形格柵空 芯板所需的成型模具組合，得到所需的各種板材。如圖2所示，陰模模具1為框架型，陰模模具1的底板上設置有與陽模模具2數量 相等的定位孔10，定位孔10與定位柱體7相適配。陰模模具1中邊框的高度大於或等於陽 模模具2中聯接小柱6與蜂窩部分高度及另一層板材的厚度總和。陰模模具1底框中可以 設有一系列的墊板，其尺寸與模具相對應，可用墊板的厚度來調節制樣板材下層及板材總 體的厚度，制樣中非常靈活。陰模模具1的上面可以有或者沒有頂蓋。如果使用頂蓋，對於 較大的尺寸的部件，通常設計有多個材料注入口，也就是說，採用多點注入成型法。如圖1所示，陽模模具2、3、4等分別通過定位柱體7設置在定位孔10內，多個多 邊形柱體5並排拼合設置，多邊形柱體5之間留有空隙11。在陽模模具2的多邊形柱體5 的邊角處設有導通上下面的圓弧形凹槽8，圓弧形凹槽8與上、下面之間分別通過圓弧槽9 相過度，三個相鄰的多邊形柱體5的邊角處分別設有圓弧形凹槽8，三個圓弧形凹槽8拼合 後構成一個連接孔12，在上述的模具中設置了三個連接孔12，制樣後可形成三根小柱。實施例2一體化製備正多邊形格柵空芯板的方法，該方法採用實施例1技術方案所述的模 具裝置；將空芯板的材料(如樹脂與玄武巖短切纖維的混合物)注入模具裝置中固化，所述 的聯接小柱6的空腔形成空芯板的下層，空隙11形成蜂窩形格柵，連接孔12形成蜂窩形格 柵的加強柱，多邊形柱體5的上層形成空芯板的上層；成型後先將包含有陽模模具的板材 從陰模模具中進行脫模，再通過加溫熔解多邊形柱體5、定位柱體7和聯接小柱6除去陽模 模具2。這樣就可以得到橫斷面如圖6所示的空芯板，製造出「蜂窩_小柱」芯新型仿生節 能空芯板，參見中國實用新型專利(專利號ZL. 03 1 16503.6，申請日2003-04-21)。
權利要求一種一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在於，包括陰模模具(1)，在陰模模具(1)設有多個陽模模具，所述陽模模具包括可熔解、溶解或汽化的多邊形柱體(5)，至少有一對相鄰多邊形柱體(5)之間存在間隙。
2.根據權利要求1所述的一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在於，在 陰模模具(1)上設有定位口(10)，在多邊形柱體(5)上設有定位柱體(7)，所述定位柱體 (7)被嵌入陰模模具⑴的定位口(10)中。
3.根據權利要求2所述的一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在於，在 多邊形柱體(5)與定位柱體(7)之間設有聯接小柱(6)，並且，聯接小柱(6)的一端與多邊 形柱體(5)連接，聯接小柱(6)的另一端與定位柱體(7)連接。
4.根據權利要求1所述的一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在於，多 邊形柱體(5)為石蠟多邊形柱體。
5.根據權利要求1所述的一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在於，多 邊形柱體(5)採用正六稜柱體，定位柱體(7)、聯接小柱(6)和多邊形柱體(5)三者的橫截 面外接圓同心。
6.根據權利要求5所述的一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在於，至 少在一個多邊形柱體(5)的至少一條稜的位置設置圓弧形凹槽。
7.根據權利要求5所述的一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在於，在 三個相鄰的多邊形柱體(5)的稜上分別設有圓弧形凹槽(8)，三個圓弧形凹槽(8)拼合後構 成一個圓孔(12)。
8.根據權利要求1所述的一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在於，陽 模模具在陰模模具(1)中呈陣列排列。
9.根據權利要求1、2或3所述的一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特徵在 於陰模模具(1)底框中設有墊板，陰模模具(1)的上面設有頂蓋，墊板的上表面與頂蓋下 表面均為曲面。
專利摘要本實用新型公開了一種一體化製備多邊形格柵空芯板的模具裝置，包括陰模模具，在陰模模具設有多個陽模模具，所述陽模模具包括可熔解、溶解或汽化的多邊形柱體，至少有一對相鄰多邊形柱體之間存在間隙。本實用新型還公開了一種利用上述模具裝置來製備一體化製備多邊形格柵空芯板的方法，將空芯板的材料液體注入模具裝置中固化，所述的聯接小柱的空腔形成空芯板的下層，空隙形成多邊形格柵，多邊形柱體的上層形成空芯板的上層；通過加溫熔解、汽化或者加溶解液除去將空芯板從陽模模具中脫模。本實用新型的結構明確，容易產業化，總體上可以得到輕量型，高強度的仿生構造。
文檔編號B29C33/38GK201664975SQ20102011392
公開日2010年12月8日 申請日期2010年2月11日 優先權日2010年2月11日
發明者關蘇軍, 陳錦祥 申請人:東南大學