一種碳纖維輪輞的成型模具及成型方法
2023-10-24 18:55:37
一種碳纖維輪輞的成型模具及成型方法
【專利摘要】本發明公開一種碳纖維輪輞的成型模具，該碳纖維輪輞由輪輞本體、第一輪緣、第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤一體成型，該成型模具包括內模仁、下模、上模、內仁及至少兩側模；內模仁與下模鎖固在一起，形成第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤的空腔；至少兩側模圍成用於成型輪輞本體外表面的圓筒，所述側模下部安裝在下模上；用於成型輪輞本體內表面的內仁安裝在圓筒內，而用於成型第一輪緣的上模安裝在側模上部。本發明還公開一種碳纖維輪輞的成型方法。由本發明成型的碳纖維輪輞組織結構堅實，整體強度更高，且裝配尺寸精度較高，輪輞本體真圓度和車輪安裝盤平面度較高。
【專利說明】一種碳纖維輪輞的成型模具及成型方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及碳纖維輪輞成型【技術領域】，尤其是指一種碳纖維輪輞的成型模具及成型方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，輪輞一般是鋁合金一體澆注或壓鑄成型，其使用的模具由不少於2個的側模塊和上、下模組合而成。上模設置澆注口或壓鑄口，將熔融狀態的鋁合金液澆注或壓鑄入模具內。冷卻後脫模，然後經過修整而成。鋁合金輪輞具有散熱好、重量輕、精度高等特點。
[0003]然而，鋁合金輪輞重量依然較大，強度和剛性都不足。而碳纖維複合材料輪輞具有更高的強度而安全性更高、更高的剛性而操控性更好、更低的熱膨脹係數、重量更輕而節省動力、更小的轉動慣量而加速性更好、抗衝擊性好、熱容量小及抗腐蝕強等優點。
[0004]然而，成型碳纖維複合材料輪輞的工藝方法和成型鋁合金輪輞的工藝方法是截然不同的。行業內製作碳纖維空腔狀或筒狀產品時一般都會採用發泡材料或充氣氣袋在制品內側提供壓力將製品壓實在模具內面上，然後加熱固化成型。
[0005]對於碳纖維輪輞，輪輻和車輪安裝盤部位受力情況較為複雜，同時受到拉應力、壓應力、扭力、剪切力的循環作用，而這些部位組織結構必須堅實可靠。所以成型輪輻和安裝盤部位時僅僅簡單的使用氣袋成型是不可行的。一者，氣袋材質太軟，無法精密成型出有裝配尺寸精度要求和平面度要求的安裝盤內表面，無法達到車輪的裝配要求。二者，氣袋材質太軟，無法將輪輻與輪輞本體連接處、輪輻本身、輪輻與安裝盤連接處、安裝盤本身這些受力情況複雜、形狀複雜的部位壓實，內部組織無法堅實均勻、形狀無法完全對稱、統一，使得內部碳纖維和樹脂的組織結構出現疏鬆、氣孔、積膠、缺膠等狀況，達不到強度要求；而且重量在這些部位分布不均勻，影響輪輞的動平衡，影響車輛平穩性、操控性、使輪胎磨損不均勻，存在安全隱患。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種碳纖維輪輞的成型模具及成型方法，由該模具及方法成型的碳纖維輪輞組織結構堅實，整體強度更高，且裝配尺寸精度較高，輪輞本體真圓度和車輪安裝盤平面度較高。
[0007]為達成上述目的，本發明的解決方案為:
一種碳纖維輪輞的成型模具，該碳纖維輪輞由輪輞本體、第一輪緣、第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤一體成型，該成型模具包括內模仁、下模、上模、內仁及至少兩側模；內模仁與下模鎖固在一起，形成第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤的空腔；至少兩側模圍成用於成型輪輞本體外表面的圓筒，所述側模下部安裝在下模上；用於成型輪輞本體內表面的內仁安裝在圓筒內，而用於成型第一輪緣的上模安裝在側模上部。
[0008]進一步，所述內模仁與下模相互楔形定位，並通過螺栓鎖固。[0009]進一步，所述內仁為發泡材料內仁，由發泡材料一體成型。
[0010]進一步，所述內仁由帶孔發泡內仁及支撐柱組成，支撐柱安裝於該孔中，帶孔發泡內仁由發泡材料成型。
[0011]進一步，所述內仁為充氣氣袋。
[0012]進一步，在上模開通孔，氣袋的充氣管置於該通孔中。
[0013]一種碳纖維輪輞的成型方法，包括以下步驟:
一，將輪輞本體、第一輪緣、第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤一體成型的碳纖維輪輞毛坯，置於下模上，毛坯的輪輻對準下模上的輪輻空腔；
二，將內模仁由上向下壓住碳纖維輪輞毛坯的輪輻和車輪安裝盤，對準下模，並與下模楔形配合定位，用螺栓鎖固；
三，將至少兩片的側模依次合攏，包圍碳纖維輪輞毛坯外側面；
四，將內仁放入碳纖維輪輞毛坯本體內，上模安裝在側模上部；
五，將整個模具放入成型機臺，壓緊上模、下模和側模，加熱固化成型。
[0014]進一步，所述碳纖維輪輞毛坯由以下步驟形成:
一，將碳纖維複合材料按不同的纖維方向逐層繞成圓筒狀，形成輪輞本體毛坯；
二，將碳纖維複合材料按不同纖維方向鋪疊成第二輪緣的環狀，形成輪輞第二輪緣毛
坯；
三，將碳纖維複合材料按不同的纖維方向鋪疊成輪輻和車輪安裝盤的毛坯；
四，將輪輞本體毛還，第二輪緣毛還，輪輻和車輪安裝盤毛還組配，在毛還和毛還結合處的內側和外側分別再用碳纖維複合材料進行鋪層補強，纏繞補強，最後用大片的碳纖維複合材料布在整體毛坯的內面和外面進行包覆，形成包括輪輞本體、第一輪緣、第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤的一體成型毛還。
[0015]採用上述方案後，使用本發明成型模具及成型方法製造的一體成型碳纖維輪輞，具有以下優點:
一，成型車輪安裝盤裝配面平面度較好，裝配尺寸精度較高，同時，產品整體安裝精度較聞。
[0016]二，使得輪輻與輪輞本體連接處、輪輻本身、輪輻與車輪安裝盤連接處、車輪安裝盤本身所述部位壓實，內部組織堅實均勻、形狀對稱。
[0017]三，使得輪輻與輪輞本體連接處、輪輻本身、輪輻與車輪安裝盤連接處、車輪安裝盤本身等部位不再出現組織結構疏鬆、氣孔、積膠、缺膠等狀況。
[0018]四，使得重量在輪輻與輪輞本體連接處、輪輻本身、輪輻與車輪安裝盤連接處、車輪安裝盤本身分布較為均勻。
[0019]五，模具本身不附加加熱裝置，在放入毛坯、開模、合模時無需拉扯電源線或熱源管路，方便工人操作，規避工人誤操作而被電擊或被燙傷的隱患，提高操作安全性。
[0020]六，模具本身不附加加熱管路和加熱裝置，節約製造成本，縮小模具體積，減少整個模具的熱容量，在每一次的加熱冷卻循環時，降低能耗，節約成本。
[0021]七，在同一臺熱固化成型機臺上可以依次循環加熱兩套或兩套以上模具，機臺可以一直處於加熱狀態，不必等待1旲具冷卻的時間，提聞機臺利用率，提聞生廣效率，節約時間，節約成本。【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明碳纖維輪輞的立體結構示意圖；
圖2是本發明碳纖維輪輞的另一角度立體結構示意圖；
圖3是本發明碳纖維輪輞的剖視圖；
圖4是本發明模具第一實施例的分解圖；
圖5是本發明模具第一實施例的剖面圖；
圖6是本發明模具第二實施例的分解圖；
圖7是本發明模具第二實施例的剖面圖；
圖8是本發明模具第三實施例的分解圖；
圖9是本發明模具第三實施例的剖面圖。
[0023]標號說明
輪輞本體10第一輪緣20
第二輪緣30輪輻40
車輪安裝盤50碳纖維輪輞毛坯60
內模仁I下模2
上模3通孔31
內仁4發泡材料內仁41
帶孔發泡內仁42支撐柱43
氣袋44側模5。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖及具體實施例對本發明做詳細描述。
[0025]參閱圖1至圖9所示，本發明揭示的一種碳纖維輪輞的成型模具，該碳纖維輪輞由輪輞本體10、第一輪緣20、第二輪緣30、輪輻40和車輪安裝盤50 —體成型，第一輪緣20與第二輪緣30分別一體成型於輪輞本體10兩端，而在第二輪緣30上一體成型輪輻40，在輪輻40上一體成型車輪安裝盤50。
[0026]該成型模具包括內模仁1、下模2、上模3、內仁4及至少兩側模5。內模仁I與下模2鎖固在一起，所述內模仁I與下模2相互楔形定位，並通過螺栓鎖固。內模仁I與下模2通過輪輻間的空檔位置及輪軸孔位置相互楔形定位。形成第二輪緣30、輪輻40和車輪安裝盤50的空腔。
[0027]至少兩側模5圍成圓筒，用於成型輪輞本體10外表面，所述側模5下部安裝在下模2上；內仁4安裝在圓筒內，用於成型輪輞本體I內表面，而上模3安裝在側模5上部，用於成型第一輪緣20。
[0028]如圖4及圖5所示，本發明揭示的一種碳纖維輪輞的成型模具第一實施例，所述內仁4為發泡材料內仁41，由發泡材料一體成型。
[0029]如圖6及圖7所示，本發明揭示的一種碳纖維輪輞的成型模具第二實施例，與第一實施例不同在於:所述內仁4由帶孔發泡內仁42及支撐柱43組成，支撐柱43安裝於該孔中，帶孔發泡內仁42由發泡材料成型。[0030]如圖8及圖9所示，本發明揭示的一種碳纖維輪輞的成型模具第三實施例，與第一實施例不同在於:所述內仁4為充氣氣袋44。在上模3開通孔31，氣袋44的充氣管置於該通孔31中。
[0031]本發明還揭示一種碳纖維輪輞的成型方法，包括以下步驟:
一，將輪輞本體10、第一輪緣20、第二輪緣30、輪輻40和車輪安裝盤50 —體成型的碳纖維輪輞毛坯60，置於下模2上，碳纖維輪輞毛坯60的輪輻40對準下模2上的輪輻40空腔。
[0032]二，將內模仁I由上向下壓住碳纖維輪輞毛坯60的輪輻40和車輪安裝盤50，對準下模2，並與下模2楔形配合定位，用螺栓鎖固。
[0033]三，將至少兩片的側模5依次合攏，包圍碳纖維輪輞毛坯60外側面。
[0034]四，將內仁4放入碳纖維輪輞毛坯60本體內，上模3安裝在側模5上部。
[0035]五，將整個模具放入成型機臺，壓緊上模3、下模2和側模5，加熱固化成型。
[0036]六，取出模具，冷卻，打開模具取出產品。
[0037]其中，所述碳纖維輪輞毛坯60由以下步驟形成:
一，將碳纖維複合材料按不同的纖維方向逐層繞成圓筒狀，形成輪輞本體10毛坯；
二，將碳纖維複合材料按不同纖維方向鋪疊成第二輪緣的環狀，形成輪輞第二輪緣30毛還；
三，將碳纖維複合材料按不同的纖維方向鋪疊成輪福40和車輪安裝盤50的毛還；
四，將輪輞本體10毛還，第二輪緣30毛還,輪輻40和車輪安裝盤50毛還組配,在毛還和毛坯結合處的內側和外側分別再用碳纖維複合材料進行鋪層補強，纏繞補強，最後用大片的碳纖維複合材料布在整體毛坯的內面和外面進行包覆，形成包括輪輞本體10、第一輪緣20、第二輪緣30、輪輻40和車輪安裝盤50的一體成型碳纖維輪輞毛坯60。
[0038]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非對本案設計的限制，凡依本案的設計關鍵所做的等同變化，均落入本案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種碳纖維輪輞的成型模具，其特徵在於:該碳纖維輪輞由輪輞本體、第一輪緣、第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤一體成型，該成型模具包括內模仁、下模、上模、內仁及至少兩側模；內模仁與下模鎖固在一起，形成第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤的空腔；至少兩側模圍成用於成型輪輞本體外表面的圓筒，所述側模下部安裝在下模上；用於成型輪輞本體內表面的內仁安裝在圓筒內，而用於成型第一輪緣的上模安裝在側模上部。
2.如權利要求1所述的一種碳纖維輪輞的成型模具，其特徵在於:所述內模仁與下模相互楔形定位，並通過螺栓鎖固。
3.如權利要求1所述的一種碳纖維輪輞的成型模具，其特徵在於:所述內仁為發泡材料內仁，由發泡材料一體成型。
4.如權利要求1所述的一種碳纖維輪輞的成型模具，其特徵在於:所述內仁由帶孔發泡內仁及支撐柱組成，支撐柱安裝於該孔中，帶孔發泡內仁由發泡材料成型。
5.如權利要求1所述的一種碳纖維輪輞的成型模具，其特徵在於:所述內仁為充氣氣袋。
6.如權利要求5所述的一種碳纖維輪輞的成型模具，其特徵在於:在上模開通孔，氣袋的充氣管置於該通孔中。
7.如權利要求1至6任一項所述的一種碳纖維輪輞的成型方法，其特徵在於:包括以下步驟: 一，將輪輞本體、第一輪緣、第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤一體成型的碳纖維輪輞毛坯，置於下模上，毛坯的輪輻對準下模上的輪輻空腔； 二，將內模仁由上向下壓住碳纖維輪輞毛坯的輪輻和車輪安裝盤，對準下模，並與下模楔形配合定位，用螺栓鎖固； 三，將至少兩片的側模依次合攏，包圍碳纖維輪輞毛坯外側面； 四，將內仁放入碳纖維輪輞毛坯本體內，上模安裝在側模上部； 五，將整個模具放入成型機臺，壓緊上模、下模和側模，加熱固化成型。
8.如權利要求7所述的一種碳纖維輪輞的成型模具，其特徵在於:所述碳纖維輪輞毛坯由以下步驟形成: 一，將碳纖維複合材料按不同的纖維方向逐層繞成圓筒狀，形成輪輞本體毛坯； 二，將碳纖維複合材料按不同纖維方向鋪疊成第二輪緣的環狀，形成輪輞第二輪緣毛坯； 三，將碳纖維複合材料按不同的纖維方向鋪疊成輪輻和車輪安裝盤的毛坯； 四，將輪輞本體毛還，第二輪緣毛還，輪輻和車輪安裝盤毛還組配，在毛還和毛還結合處的內側和外側分別再用碳纖維複合材料進行鋪層補強，纏繞補強，最後用大片的碳纖維複合材料布在整體毛坯的內面和外面進行包覆，形成包括輪輞本體、第一輪緣、第二輪緣、輪輻和車輪安裝盤的一體成型毛還。
【文檔編號】B29C70/42GK103963194SQ201410185744
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】王明 申請人:王明