一種用于成型碳纖維汽車輪圈的模具及用該模具制作產品的方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構及用該模具制作產品的方法，采用此模具及方法制作的碳纖維汽車輪圈，其產品的強度及整體性好，且由于采用全碳纖維汽車輪轂，提升產品品質層次。全碳纖維汽車輪轂與鋁輪轂相比重量可減輕60％-80％，節能降耗，降低駕車成本。全碳纖維汽車輪轂的不需要進行產品加工，一體成型，減化生產過程及提高產品強度。
【專利說明】一種用于成型碳纖維汽車輪圈的模具及用該模具制作產品的方法
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種完全用碳纖維成型的汽車輪轂的模具結構及用該模具制作產品的方法。
【背景技術】
[0002]已有的汽車輪輪轂是采用鋁合金澆鑄模成型坯品，然后再進行機械加工，由于汽車輪輪轂產品尺寸較大、壁厚不均勻，澆鑄出來的坯品經加工后常發現氣孔，密度疏松，達不到產品的使用強度及密封效果，輕的經補救后可以使用，嚴重的只能作廢料重新回爐，這樣增加了產品的成本及降低了生產效率。而且由于眾多凹槽、安裝孔也需要后續加工，增加了輪圈生產工序及生產時間。
[0003]眾所周知，碳纖維是一種重量為鋼材的1/4，但強度比鋼大、而密度又比鋁少、比不銹鋼更加耐腐蝕和耐高溫、抗拉能力也經鋼強的一種適合在多個領域使用的新型材料。其應用在體育方面大約占了 30%。而最令大家熟悉的應該是應用在各種賽車的各式各樣的碳纖維部件了。因此怎樣將碳纖維成型汽車輪圈則是業界所研發的項目，也是本 申請人:所研發的課題。

【發明內容】

[0004]本發明的創作目的是提供一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，主要是可以增加汽車輪圈強度、提升產品品質層次，節能降耗，成型結構簡單，減少制作過程所需的步驟與時間的損耗等優點及功效，并且可增加模具配件的使用壽命，易耗配件容易更換。
[0005]為達致上述目的，本 申請人:特別設計一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，包括固化成型碳纖維汽車輪轂坯品底部形狀的下芯模、至少兩片固化成型碳纖維汽車輪轂坯品外圈形狀的側模及設有內氣袋的上芯模，內氣袋與上芯模固定連接，其形狀與汽車輪轂坯品內腔形狀一致，尺寸略小于汽車輪轂坯品內腔；上芯模與兩側模及下芯模合模，其上芯模的內氣袋與兩側模及下芯模形成容納汽車輪轂坯品的腔體；所述的上芯模還設有可將內氣袋加熱、充脹的熱源及氣體通道。
[0006]其優選方案為:在坯品與上芯模的內氣袋之間還夾設有外氣袋；外氣袋的形狀與汽車輪轂坯品內腔形狀相一致，且內氣袋尺寸略小于外氣袋尺寸。
[0007]其優選方案為:所述的內氣袋采用硅膠制成，它與上芯模配合面設有凸緣，內氣袋的凸緣通過壓板鎖固在上芯模。
[0008]其優選方案為:所述的外氣袋采用硅膠制成，它與壓板的配合面設有凸緣，外氣袋通過凸緣夾設在壓板與輪轂坯品之間，且將壓板、內氣袋與汽車輪轂坯品分隔。
[0009]其優選方案為:所述的熱源為加熱器，加熱器固定在上芯模上，其加熱部分懸設在內氣袋中。[0010]其優選方案為:所述的熱源為蒸氣，并通過氣體通道輸入內氣袋。
[0011]本 申請人:特別設計還提供有采用上述模具結構制作碳纖維汽車輪轂產品的方法:
[0012]步驟一、將碳纖維層排疊成汽車輪轂的預型產品，并對形成預型產品的碳纖維層進行理順及補強；
[0013]步驟二、將預型產品放置在權利要求1的模具中的下芯模，并按預型產品的花鼓結構與下芯模的相應結構進行對接定位，使預型產品貼合下芯模；
[0014]步驟三、將模具中的兩側模從側面推入合模，使預型產品的外圈與側模腔體貼合到位；
[0015]步驟四、將已經裝配好的上芯模與下芯模及側模合模到位無大縫隙；所述上芯模設有內氣袋，內氣袋與上芯模固定連接，其形狀與汽車輪轂坯品內腔形狀一致，且尺寸略小于汽車輪轂內腔；所述的上芯模還設有可將內氣袋加熱、充脹的熱源及氣體通道；
[0016]步驟五、按預設值對內氣袋進行加熱、加壓使汽車輪轂的預型產品在模具中固化成型，冷卻后打開模具即可得到汽車輪轂產品。
[0017]其優選方案為:在步驟三和步驟四之間還包括將已制作好的、且與輪轂產品形狀一致的外氣袋放入輪轂的預型產品內腔，外氣袋與輪轂的預型產品內腔貼合到位，且外氣袋將壓板、內氣袋與汽車輪轂坯品分隔。
[0018]其優選方案為:對內氣袋進行加熱的溫度為120-150度，氣壓為6-12KG。
[0019]本發明的有益效果是:
[0020]一、由于可對內氣袋進行加熱、加壓，輪轂坯品不但可通過模具外部進行加熱達到固化溫度，同時還由內氣袋溫度加熱，這樣不但節省了輪轂坯品固化時間，同時也迅速達到固化溫度，節省了加熱時間，提高了效率，降低成本。
[0021]二、由于本發明采用了雙層成型氣袋，固定在上芯模的內氣袋不便于更換，它通過外氣袋間接的對輪轂坯品進行加熱、加壓，使之固化成型；這樣內氣袋因有外氣袋的保護，不與坯品直接接觸，沒有受到坯品中化學物的侵蝕和污染，可以提升10倍以上的使用壽命，而外氣袋因不考慮其密封性能，其使用命也大有提高；另外雖然外氣袋會與輪轂坯品接觸受到污染，但它夾設在輪轂坯品與上芯模內氣袋之間，沒有固定連接便于更換。
[0022]三、采用上述模具結構生產的全碳纖維汽車輪轂，相比普通的鋁合金輪轂強度高，提升產品品質層次。
[0023]四、全碳纖維汽車輪轂重量輕，與鋁輪轂相比重量可減輕60 % -80%,在提倡環保和油價標升的生活，更加節能降耗，降低駕車成本。
[0024]五、全碳纖維汽車輪轂的不需要進行產品加工，一體成型，減化生產過程及提高產品強度。
[0025]六、由于在碳纖維產品外表面可以貼覆各種水標圖案，讓輪轂的色彩及圖案更加豐富多彩，讓富有個性的輪轂在道路上生動的轉起來，增加營銷亮點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0027]圖1是碳纖維汽車輪轂坯品剖面圖。[0028]圖2是本發明實施例一模具結構剖示分解圖。
[0029]圖3是本發明實施例一中步驟一的汽車輪轂的預型產品示意圖。
[0030]圖4是本發明實施例一中步驟二的模具結構示意圖。
[0031]圖5是本發明實施例一中步驟三的模具結構示意圖。
[0032]圖6是本發明實施例二模具側模與下芯模合模剖示結構示意圖。
[0033]圖7是發明實施例二模具結構剖示分解圖。
【具體實施方式】
[0034]實施例一:
[0035]本發明一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，它包括上芯模1、下芯模2和兩片固化成型碳纖維汽車輪轂坯品外圈81形狀的側模3，如圖2所示；
[0036]所述的上芯模I固定設有固化成型輪轂內腔82形狀的內氣袋4，內氣袋4采用硅膠制成，其形狀與汽車輪轂坯品內腔82形狀一致，尺寸略小于汽車輪轂坯品內腔82，內氣袋4與上芯模I配合面設有凸緣404，內氣袋4通過壓板6將凸緣404鎖固在上芯模I上，在開模、合模時內氣袋4可隨上芯模I 一起運動；上芯模I還設有兩個蒸氣通道，一個是用于給內氣袋4加熱、加壓的蒸氣通道101，一個是用于將內氣袋4蒸氣排出的蒸氣通道102，
[0037]如圖1、圖3所示，所述的下芯模2是主要用于固化成型碳纖維汽車輪轂坯品底部83形狀,包括鎖固孔84 ；
[0038]所述的兩側模3采用液壓鎖模；
[0039]由于可對內氣袋4進行加熱、加壓，輪轂坯品8不但可通過模具外部對輪轂坯品8進行加熱達到固化溫度，同時還由內氣袋4蒸氣加熱，這樣不但節省了輪轂坯品8固化時間，同時也迅速達到固化溫度，節省了加熱時間，提高了效率，降低成本。所述的下芯模2和偵_ 3均設有給模具加熱的管道，管道內裝設有電加熱管7 ;采用電加熱管7加熱，縮短了產品的成型時間，降低了加熱模具所消耗的能量。
[0040]采用上述模具結構制作碳纖維汽車輪轂產品的方法:
[0041]步驟一、根據產品尺寸將碳纖維層排疊成汽車輪轂的預型產品8，并對預型產品的碳纖維層進行理順及補強；如圖3所示；
[0042]步驟二、將預型產品放置在模具中的下芯模2，并按預型產品的花鼓結構與下芯模2的相應結構進行對接定位，使預型產品8貼合下芯模2 ;如圖4所示；
[0043]步驟三、將模具中的兩側模3從側面合模到位，使預型產品8外圈與側模3內腔貼合到位；如圖5所示；
[0044]步驟四、將已經裝配好的上芯模I與下芯模2及側模3合模到位無大縫隙；所述上芯模I的內氣袋與兩側模及下芯模形成容納汽車輪轂坯品的腔體；
[0045]步驟五、對內氣袋進行加熱到150度溫度、加壓到氣壓為10KG，并保持時間為45分鐘，使汽車輪轂的預型產品在模具中固化成型，冷卻打開模具即可得到汽車輪轂產品。
[0046]由于碳纖維材料成本較高，制作碳纖維汽車輪轂時需將多層碳纖維布按產品設計的排列結構進行鋪疊、預行及補強作成坯品8，如圖1、圖2所示，再將坯品8放到模具讓碳纖維坯品8受壓、加熱固化，再將坯體取出后得到碳纖維產品；由于內氣袋4鎖固在上芯模I上，可隨上芯模I移動，內氣袋4外部形狀與輪轂內腔形狀相似，當碳纖維輪轂坯品8放入模具且合模后，通過給蒸氣管道輸入蒸氣，將內氣袋4加壓、加熱膨脹，內氣袋4將熱量與壓力與下芯模2互配將碳纖維汽車輪轂坯品8抵壓固化、成型；以增加產品的強度及整體性。
[0047]實施例二:如圖6、圖7所示，與實施例一模具結構不同之處在于:
[0048]在輪轂坯品8與上芯模壓板6、內氣袋4之間還夾設有外氣袋5 ;外氣袋5采用硅膠制成，它與壓板6的配合面設有凸緣501，同時夾板6在相應位置設有與凸緣501形狀相匹配、且可容納凸緣501的凹環面601，合模時外氣袋5通過凸緣501夾設在內氣袋4、壓板6與輪轂坯品8之間，；內4、外5氣袋的形狀與輪轂內腔形狀相一致，內氣袋4尺寸略小于外氣袋5尺寸，這樣在合模時，內氣袋4不會在運動過程中對外氣袋5和坯品8進行損壞或折皺；所述的上芯模I還設有一個氣體通道101，用于給內氣袋充氣，在上芯模上還固定設有加熱器9，其加熱部分91懸掛在內氣袋中；
[0049]由于可對內氣袋4進行加熱、加壓，輪轂坯品8不但可通過模具外部進行加熱達到固化溫度，同時還由內氣袋4溫度加熱，這樣不但節省了輪轂坯品8固化時間，同時也迅速達到固化溫度，節省了加熱時間，提高了效率，降低成本。
[0050]采用上述模具結構制作碳纖維汽車輪轂產品的方法，與實施例一的方法不同之處在于:在步驟三和步驟四之間還設有將已制作好的、且與輪轂坯品8形狀一致的外氣袋5放入輪轂坯品8內腔，并與輪轂坯品8內腔貼合到位步驟。
[0051]由于本發明采用了雙層成型氣袋，固定在上芯模I的內氣袋4不便于更換，它通過外氣袋5間接的對輪轂坯品8進行加熱、加壓，使之固化成型；這樣內氣袋4因有外氣袋5的保護，不與坯品直接接觸，沒有受到坯品中化學物的侵蝕和污染，可以提高10倍以上的使用壽命，而外氣袋5因不考慮其密封性能，其使用命也大有提高，雖然外氣袋5會與輪轂坯品8接觸受到污染，但它夾設在輪轂坯品8與上芯模I內氣袋4之間，便于更換。
[0052]由于采用全碳纖維汽車輪轂，提升產品品質層次。全碳纖維汽車輪轂與鋁輪轂相比重量可減輕60% -80%，節能降耗，降低駕車成本。全碳纖維汽車輪轂的不需要進行產品加工，一體成型，減化生產過程及提高產品強度。由于在碳纖維產品外表面可以貼覆各種水標圖案，讓輪轂的色彩及圖案更加豐富多彩，讓富有個性的輪轂在道路上生動的轉起來，增加營銷亮點。
[0053]以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，并非以此限制本發明實施的范圍，凡熟悉此項技術的人士，即依本發明申請專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。
【權利要求】
1.一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，其特征在于:包括固化成型碳纖維汽車輪轂坯品底部形狀的下芯模、至少兩片固化成型碳纖維汽車輪轂坯品外圈形狀的側模及設有內氣袋的上芯模，內氣袋與上芯模固定連接，其形狀與汽車輪轂坯品內腔形狀一致，尺寸略小于汽車輪轂坯品內腔尺寸；上芯模與兩側模及下芯模合模，其上芯模的內氣袋與兩側模及下芯模形成容納汽車輪轂坯品的腔體；所述的上芯模還設有可將內氣袋加熱、充脹的熱源及氣體通道。
2.根據權利要求1所述的一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，其特征在于:在坯品與上芯模的內氣袋之間還夾設有外氣袋；外氣袋的形狀與汽車輪轂坯品內腔形狀相一致，且內氣袋尺寸略小于外氣袋尺寸。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，其特征在于:所述的內氣袋采用硅膠制成，它與上芯模配合面設有凸緣，內氣袋的凸緣通過壓板鎖固在上芯模。
4.根據權利要求2所述的一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，其特征在于:所述的外氣袋采用硅膠制成，它與壓板的配合面設有凸緣，外氣袋通過凸緣夾設在壓板與輪轂坯品之間，且將壓板、內氣袋與汽車輪轂坯品分隔。
5.根據權利要求1或2所述的一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，其特征在于:所述的熱源為加熱器，加熱器固定在上芯模上，其加熱部分懸設在內氣袋中。
6.根據權利要求1或2所述的一種用于碳纖維汽車輪轂坯品固化成型的模具結構，其特征在于:所述的熱源為蒸氣，并通過氣體通道輸入內氣袋。
7.一種采用權利要求1的模具結構制作碳纖維汽車輪轂產品的方法:其特征在于: 步驟一、將碳纖維層排疊成汽車輪轂的預型產品，并對形成預型產品的碳纖維層進行理順及補強； 步驟二、將預型產品放置在權利要求1的模具中的下芯模，并按預型產品的花鼓結構與下芯模的相應結構進行對接定位，使預型產品貼合下芯模； 步驟三、將模具中的兩側模從側面推入合模，使預型產品的外圈與側模腔體貼合到位； 步驟四、將已經裝配好的上芯模與下芯模及側模合模到位無大縫隙；所述上芯模設有內氣袋，內氣袋與上芯模固定連接，其形狀與汽車輪轂坯品內腔形狀一致，且尺寸略小于汽車輪轂內腔；所述的上芯模還設有可將內氣袋加熱、充脹的熱源及氣體通道； 步驟五、按預設值對內氣袋進行加熱、加壓使汽車輪轂的預型產品在模具中固化成型，冷卻后打開模具即可得到汽車輪轂產品。
8.根據權利要求7所述的一種采用權利要求1的模具結構制作碳纖維汽車輪轂產品的方法:其特征在于:在步驟三和步驟四之間還包括將已制作好的、且與輪轂產品形狀一致的外氣袋放入輪轂的預型產品內腔，外氣袋與輪轂的預型產品內腔貼合到位，且外氣袋將壓板、內氣袋與汽車輪轂坯品分隔。
9.根據權利要求7所述的一種采用權利要求1的模具結構制作碳纖維汽車輪轂產品的方法:其特征在于:對內氣袋進行加熱的溫度為120-150度，氣壓為6-12KG。
【文檔編號】B29C70/44GK103507185SQ201210362339
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年9月16日 優先權日:2012年6月16日
【發明者】王景山 申請人:王景山