專利名稱：大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型模具及其成型方法
技術領域：
本發明涉及一種成型工具，具體涉及一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具及其成型方法。
背景技術：
目前大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型使用的是金屬模具，如2006年6月《航天制造技術》中湖北中國三江航天集團江北機械廠設計完成的金屬模具，用于小直徑壓力容器橡膠內襯層封頭的成型。大型壓力容器橡膠內襯層封頭使用金屬模具存在加工周期長、成本高、重量大的問題。由此，急需發明一種成本低、重量輕、易于制作的模具。
發明內容
本發明公開了一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具及其成型方法，解決了大型壓力容器橡膠內襯層封頭使用金屬模具存在加工周期長、成本高、重量大的問題，有效降低了模具制造成本和制造難度。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具的制作方法，其中模具包括法蘭，陰模，脫模機構，定位盤，導向柱，陽模。該制作方法的具體步驟為1)按照封頭產品尺寸或要求加工定位盤和導向柱，其中定位盤表面加工定位凸臺，導向柱與定位盤的配合面相應位置加工定位盲孔；2)使用高分子材料加工成封頭成型模具的原模，其中用于陰模成型的原模相應位置帶有盲孔，用于定位盤預埋過程的定位，用于陽模成型的原模帶有與導向柱外徑一致的盲孔，用于成型與導向柱的配合面；3)在陰模成型的原模表面避開導向柱與定位盤接觸的區域鋪放總厚度一半的增強材料，然后將定位盤放置在上面，通過原模上的盲孔定位，然后再鋪放總厚度一半的增強材料，將定位盤完全覆蓋，之后使用真空灌注的方式在增強材料的鋪層內注入樹脂，最后固化成型制作完成陰模，其中法蘭與陰模同時成型；4)在陽模成型的原模表面鋪放增強材料，使用真空灌注的方式在增強材料的鋪層內注入樹脂，最后固化成型制作完成陽模。優選地，固化成型后在所述陰陽模上均勻鉆出作為所述脫模機構的高壓充氣孔。優選地，所述脫模機構還包括穿過陰模底部的頂絲。優選地，在制作原模時，在位于所述法蘭和陽模相接觸的位置處預留空隙作為所述模具的溢料存儲室。優選地，采用的所述增強材料為玻璃纖維或碳布。本發明還提供一種根據上述制造方法制備的用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具結構。本發明又提供一種大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型方法，采用上述用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具，具體步驟如下在陰模中依據厚度鋪放絕熱材料，使用導向柱定位將陽模與陰模合模，在所述模具外表面包裹透氣氈和真空袋，連接真空管路，將所述模具整體放入熱壓罐中加壓加熱成型底層；使用陽模上的高壓充氣孔充氣將陽模頂出。優選地，配合所述頂絲將大型壓力容器橡膠內襯層封頭脫模。本發明采用以上技術方案，同傳統的金屬模具相比具有以下優點。(I)重量輕。纖維增強復合材料的密度為鋼的1/3，考慮到鋼模具的加工成本，鋼模具的壁厚一般比較厚，復合材料模具可以做成薄壁結構，可以比鋼模具減輕80 %重量。(2)成本低。所述纖維增強復合材料模具比同規格金屬模具成本降低80%以上。
圖1是本發明的一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具整體結構圖；圖2是本發明的一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具使用狀態示意圖；圖中所示構件的標記說明如下1.法蘭2.陰模3.高壓充氣孔4.頂絲5.定位盤6.導向柱7.陽模8.溢料儲存室9.透氣氈10.真空管路11.真空袋
具體實施例方式下面通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點和功效。本發明還可通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修改或變化。參閱附圖1和2。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構思。本發明所涉及的用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具是采用玻璃纖維增強樹脂或碳布增強樹脂復合材料制成，模具制作工藝為真空灌注成型，技術成熟、工藝簡單。具體步驟包括I)按照產品尺寸或要求加工定位盤5和導向柱6，以上兩種零件為金屬材質。其中定位盤5表面加工定位凸臺，導向柱6與其的配合面相應位置加工定位盲孔。二者的配合精度通過凸臺和盲孔保證。2)使用高分子“代木”材料制作毛坯，機械加工成原模。原模的型面尺寸與通過本文所述模具制作的產品型面一致。其中用于陰模成型的原模相應位置帶有盲孔，用于定位盤5預埋過程的定位。用于陽模成型的原模帶有與導向柱6外徑一致的盲孔，用于成型與導向柱5的配合面。3)陰模制作在陰模成型的原模表面(除導向柱6與定位盤5接觸的區域)貼附總厚度一半的玻纖氈，然后將定位盤5放置在上面，通過原模上的盲孔定位。再貼附總厚度一半的玻纖氈，同時玻纖氈將定位盤5完全覆蓋。使用真空袋和密封膠條將玻纖氈完全覆蓋，在模具底部預留注膠管，在原模成型法蘭邊的相應位置預留真空接口，抽真空使樹脂填滿玻纖氈的縫隙。復合材料成型的同時將定位盤5鑲嵌固定在復合材料中。固化后拆卸真空接口，注膠管，真空袋，密封膠槽和原模。陰模2制作完成。4)陽模制作 在陽模成型的原模所有表面貼附要求厚度的玻纖氈。使用真空袋和密封膠條將玻纖氈完全覆蓋，在模具底部預留注膠管，在原模成型法蘭邊的相應位置預留真空接口，抽真空使樹脂填滿玻纖氈的縫隙。固化后拆卸真空接口，注膠管，真空袋，密封膠槽和原模。陽模7制作完成。5)使用手電鉆加工模具表面的Φ 2高壓充氣孔3。頂絲4的成型工藝采用現有金屬模具頂絲成型相同的工藝。經以上制造方法獲得用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具，該模具為帶有法蘭的薄壁結構，能夠在減輕重量的同時提高導熱速度。模具設計和制造時直接完成陰模和陽模的導向柱用于陰陽模的定位。模具中帶有金屬材質的定位盤，用于絕熱封頭中預埋件的定位。模具使用頂絲和高壓充氣孔兩種脫模方式進行脫模。具體而言，本發明模具結構包括8個部分，法蘭1，陰模2，高壓充氣孔3，頂絲4、定位盤5，導向柱6、陽模7、溢料儲存室8。法蘭結構的作用為模具的環向加強，與陰模2同時成型。定位盤的作用是用于絕熱封頭中預埋件的定位，如圖1所示設置在陰模2底部。導向柱6設置在陰陽模之間用于保證陰陽模間的定位精度。此外，陰陽模上各均勻布置8個高壓充氣孔3用于脫模。頂絲4穿過陰模2底部。溢料儲存室8位于陰模法蘭I和陽模7相接觸的位置處，用于溢料的存儲同時形成一個加厚區，兼顧對產品薄壁區的保護。圖2為本發明的使用狀態示意圖。在陰模2中依據厚度鋪放絕熱材料，使用導向柱6定位將陽模7與陰模2合模，在模具外表面包裹透氣氈9和真空袋11，連接真空管路10，將模具整體放入熱壓罐中加壓加熱成型底層；使用陽模上2的高壓充氣孔3充氣將陽模7頂出，配合頂絲將產品脫模。脫開時溢料儲存室8形成的加厚區保證產品邊沿不會被撕扯變形。上述是對本發明的具體說明，本發明并不限于此，例如本發明還可采用其它纖維增強樹脂型復合材料制成。本發明的保護范圍由其權利要求所限定。
權利要求
1.一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具的制作方法，其中模具包括法蘭(1)，陰模(2)，脫模機構，定位盤(5)，導向柱(6)，陽模(7)，其特征在于，包括如下步驟 1)按照封頭產品尺寸或要求加工定位盤(5)和導向柱(6)，其中定位盤(5)表面加工定位凸臺，導向柱(6)與定位盤(5)的配合面相應位置加工定位盲孔； 2)使用高分子材料加工成封頭成型模具的原模，其中用于陰模成型的原模相應位置帶有盲孔，用于定位盤預埋過程的定位，用于陽模成型的原模帶有與導向柱外徑一致的盲孔，用于成型與導向柱的配合面； 3)陰模制作 在陰模成型的原模表面避開導向柱(6)與定位盤(5)接觸的區域鋪放總厚度一半的增強材料，然后將定位盤(5)放置在上面，通過原模上的盲孔定位，然后再鋪放總厚度一半的增強材料，將定位盤(5)完全覆蓋，之后使用真空灌注的方式在增強材料的鋪層內注入樹月旨，最后固化成型制作完成陰模(2)，其中法蘭⑴與陰模⑵同時成型； 4)陽模制作 在陽模成型的原模表面鋪放增強材料，使用真空灌注的方式在增強材料的鋪層內注入樹脂，最后固化成型制作完成陽模(7)。
2.根據權利要求1所述的一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具的制作方法，其特征在于，固化成型后在所述陰陽模上均勻鉆出作為所述脫模機構的高壓充氣孔⑶。
3.根據權利要求2所述一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具的制作方法，其特征在于，所述脫模機構還包括穿過陰模(2)底部的頂絲(4)。
4.根據權利要求1所述一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具的制作方法，其特征在于，在制作原模時，在位于所述法蘭(I)和陽模(7)相接觸的位置處預留空隙作為所述模具的溢料存儲室(8)。
5.根據權利要求1所述的一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具的制作方法，其特征在于，采用的所述增強材料為玻璃纖維或碳布。
6.一種根據權利要求1至5任一所述的制造方法制備的用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具結構。
7.一種大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型方法，其特征在于，采用權利要求6所述的一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型的模具，具體步驟如下 在陰模(2)中依據厚度鋪放絕熱材料，使用導向柱(6)定位將陽模(7)與陰模(2)合模，在所述模具外表面包裹透氣氈(9)和真空袋(11)，連接真空管路(10)，將所述模具整體放入熱壓罐中加壓加熱成型底層；使用陽模上(2)的高壓充氣孔(3)充氣將陽模(7)頂出。
8.根據權利要求7所述的一種大型壓力容器橡膠內襯層封頭成型方法，其特征在于，配合頂絲(4)將大型壓力容器橡膠內襯層封頭脫模。
全文摘要
本發明公開了一種用于大型壓力容器橡膠內襯層封頭部份的成型模具結構及其成型方法。具體步驟為使用高分子材料加工成封頭成型模具的原模，在原模上鋪放增強材料，然后使用真空灌注的方式在增強材料的鋪層內注入樹脂，最后固化成型。所述模具為復合材料薄壁結構，具有優良的力學性能、耐熱性能和結構精度。本發明解決了大型壓力容器橡膠內襯成型模具重量大、加工難度高、成本高的問題。
文檔編號B29C33/38GK103009515SQ20121052767
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者陶偉 申請人:內蒙古紅崗機械廠