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CN108407333A - 一种复合材料模具母模及其制造方法和应用 - Google Patents

一种复合材料模具母模及其制造方法和应用 Download PDF

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CN108407333A CN201810211150.5A CN201810211150A CN108407333A CN 108407333 A CN108407333 A CN 108407333A CN 201810211150 A CN201810211150 A CN 201810211150A CN 108407333 A CN108407333 A CN 108407333A
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Abstract

本发明涉及一种复合材料模具母模及其制造方法和应用。本发明方法包括：制作钢架并在钢架上堆积钢条以形成钢材型面；在钢材型面上铺覆木板层，形成木板层型面；在木板层型面上粘结泡沫层并进行粗加工，形成粗加工型面；在泡沫型面上铺覆玻璃钢层，形成玻璃钢层型面；在玻璃钢型面上铺覆代木树脂层并进行精加工，得到具有精加工型面的母模。本发明还提供所述方法制得的母模以及所述母模在制造复合材料模具中的应用。本发明方法具有成本低、加工难度小、生产周期短等优点，所制得的母模和复合材料模具具有良好耐温性、高模具精度和轻质等优点，克服了传统复合材料模具的表面裂纹和形变等问题，在航空器和车辆制造等领域具有巨大的潜在市场。

Description

一种复合材料模具母模及其制造方法和应用
技术领域
本发明涉及复合材料模具制造领域，尤其涉及复合材料模具母模、复合材料模具及其制造方法和应用。
背景技术
近年来，航空航天、兵器、船舶、高铁等行业迅猛发展，轻量化与低碳高效是时代发展的主题，复合材料替代传统金属材料是军转民及军民融合的一个重要发展方向。大型复杂复合材料构件在研制时存在一些难以逾越的技术鸿沟，研制周期长也是其开疆拓土的刚性障碍，居高不下的模具制造成本等都严重影响了复合材料的广泛应用。
近年来，在风电叶片的浪潮逐渐退去的同时，其衍生出来的复合材料材质模具(后文有时简称复材模具)技术得到了长足的发展与继承。与传统的金属材质模具(后续简称金属模具)技术相比，复合材料模具技术在研制大尺寸复杂型面制件领域具有压倒性的优势。首先，在成型复合材料制件时，由于模具与制件材质相近，热膨胀系数差几乎为零，因而制件在固化后尺寸精度高；其次，复合材料模具加工难度低，效率高，刀具损耗小，周期短；再者，复合材料模具加工成本相对较低，更适用于批量化生产。
普遍认为，复合材料模具为制造大型平面、曲面及复杂型面结构制件提供了崭新的模具思路，克服了传统金属模具加工成本高、周期长、效率低、尺寸精度低等一系列问题，在航空航天、船舶、轨道交通、电子系统等领域具备巨大的应用潜力。
但是，现有技术制得的复合材料模具还存在如下问题：母模耐温等级不足，容易在真空灌注过程中发生塌陷；复合材料模具的表面不美观，成本高；因此铺层材料发生变形导致难以铺层；因材料问题导致的树脂灌注不充分；行程模具的不同材料的膨胀系数差异造成的内应力引起尺寸发生偏差、表面产生裂纹、模具受损等。
发明内容
为了解决现有技术存在的一个或者多个问题，本发明在第一方面提供了一种复合材料模具母模的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(a)制作钢架并在钢架上堆积钢条以形成钢材型面；
(b)在钢材型面上铺覆木板层，形成木板层型面；
(c)在木板层型面上粘结泡沫层并进行粗加工，形成粗加工型面；
(d)在泡沫型面上铺覆玻璃钢层，形成玻璃钢层型面；
(e)在玻璃钢型面上铺覆代木树脂层并进行精加工，得到具有精加工型面的母模。
本发明在第二方面提供了一种复合材料模具母模，所述母模包括：
(1)钢架；
(2)堆积在钢架上从而形成钢材型面的钢条；
(3)铺覆在钢材型面上的木板层；
(4)粘结在木板层上的泡沫层；
(5)铺覆在泡沫层上的玻璃钢层；和
(6)铺覆在玻璃钢层上的代木树脂层。
在一些优选的实施方式中，所述复合材料模具母模由本发明第一方面所述的方法制得。
本发明在第三方面提供了本发明第二方面所述的母模在制造复合材料模具中的应用。
本发明在第四方面提供了一种复合材料模具的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(i)在母模上铺覆纤维表面毡；
(ii)在纤维表面毡上铺覆纤维机织物层；
(iii)在所述纤维机织物层上铺覆缝编织物层，从而得到铺层预制体；
(iv)通过真空灌注方式将灌注树脂导入到铺层预制体中并固化、后处理、脱模，得到所述复合材料模具；
优选的是，所述母模采用本发明第二方面所述的母模制造。
本发明的有益效果包括:
(1)本发明降低了大尺寸、大厚度复合材料模具成型难度：本发明首次采用真空灌注工艺成型大尺寸纤维复合材料模具，特别是在采用碳纤维(其渗透率较玻璃纤维低一个数量级，从而导致大尺寸、大厚度复合材料模具成型难度增加))的情况下，本发明克服了这一困难，填补了该方面的技术空白。
(2)本发明所制得的母模和复合材料模具具有良好的耐温性：传统母模和复合材料模具使用温度一般在80℃以下，本发明的复合材料模具长期使用温度可以达到140℃左右。
(3)本发明克服了传统复合材料模具容易出现的表面裂纹和形变等问题：市场上的复合材料模具大多靠表面补胶处理、刷胶衣等手段克服表面裂纹、形变等问题，但此手段指标不治本，会降低复合材料模具的使用寿命，需要定期维护以降低模具损伤对产品的影响。不仅如此，补胶处理、刷胶衣还会造成环境污染、增加工作强度。此次采用铺层优化及引进纤维表面毡方案，两者共同作用解决了耐高温复合材料模具表面裂纹、变形等问题。
(4)本发明的复合材料模具具有高模具精度：复合材料模具一般用于大型结构件，在树脂固化脱模后，一般会产生一定的表面形变，本发明通过材料优化以及热处理释放应力等措施，解决了该问题，提高了模具精度。
(5)本发明方法所制得的产品具有大的市场潜力：随着例如轨道交通领域的发展，车体复合材料化的趋势日益明显，对车体复合材料化的需要会推动例如碳纤维复合材料模具的发展。据评估，一种结构形式的车厢会带来200万左右的市场效益。另外，新能源电动车是国家支持的产业，新能源电动车大型制件用模具将会采用复合材料替代传统金属材料；还有，航空航天领域制件采用复合材料的占比日益增加，由于复材可设计、易加工、适合整体成型等优势，制件产品尺寸也在不停地突破上限，而与之产生的金属模具成本不断增加，且具有加工难度大，周期长，可选择的厂家少，重量大不易转移等缺点，限制了自身的应用。在未来的发展中，可以逐步采用质量满足使用要求，成本低、加工难度小、生产周期短、重量轻的复合材料模具替代传统金属模具。
附图说明
图1为本发明制造母模的方法的工艺流程图。
图2为木板层铺覆现场照片。
图3为母模用泡沫准备现场照片。
图4为铺覆玻璃钢层的现场照片。
图5a和图5b为代木加工的现场照片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行更加清楚、完整地描述。但是，本所提供的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请所公开的内容，本领域普通技术人员在未付出创造性劳动的前提下就可以想到的技术方案，都属于本发明保护的范围。
复合材料模具的母模有时也称代木模具，是用来制作复合材料模具的母体。在本发明中，母模可以由钢架、木板与泡沫、玻璃钢、树脂(也称代木树脂)等四个部分组成，四个组成部分各司其职。
本发明在第一方面提供了一种复合材料模具母模的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(a)制作钢架并在钢架上堆积钢条以形成钢材型面；
(b)在钢材型面上铺覆木板层，形成木板层型面；
(c)在木板层型面上粘结泡沫层并将泡沫层型面粗加工至型面精度为±3mm左右；
(d)在泡沫型面上铺覆玻璃钢层，形成玻璃钢层型面；
(e)在玻璃钢型面上铺覆代木树脂层并进行精加工，得到具有精加工型面的母模。本发明第一方面所述的方法的工艺流程图参见图1。
在步骤(a)中，可以采用钢架作为母模的主要支撑结构，也起到垒出母模原始雏形的作用。主要可以采用焊接和堆积等手段实施。如果母模在使用过程中随复合材料模具一起同时升温固化，则需要在铺覆木板或泡沫前进行钢架热处理以防止变形。因此，在一些优选的实施方式中，本发明方法还包括：所述方法还可选地或者另外包括对钢架和钢架上堆积的钢条进行热处理的步骤。优选的是，所述热处理的处理温度为130℃-170℃，处理时间为2小时至5小时。
在步骤(b)中，本发明对所述木板层的厚度没有特别的限制，但是在一些优选的实施方式中，所述木板层的厚度可以为5mm至40mm，例如为5、10、15、20、25、30、35或40mm。铺覆木板，可以消除钢架之间的缝隙，也能起到一定的支撑泡沫的作用。
在步骤(c)中，本发明对所述泡沫层的厚度没有特别的限制，但是在一些优选的实施方式中，所述泡沫层的厚度可以为5mm至20mm，例如为5、10、15或20mm。如果厚度太小，则可能不容易进行粗加工；如果太厚，可能会降低尺寸精度。在铺覆泡沫(例如聚氨酯泡沫)层之后，可以根据需要进行粗加工。在本发明中，粗加工后的泡沫层型面精度能够控制在±3mm左右。值得注意的是，如果代木母模使用温度等级提高，可以根据需要对泡沫材料进行更换，例如根据温度升高情况逐级变更为PS(聚苯乙烯)泡沫(80～100℃)、PMI(改性聚酰亚胺，例如购自浙江中科恒泰新材料科技有限公司的产品)泡沫(100～180℃)泡沫。于是，在另外一些优选的实施方式中，所述泡沫可以选自由聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫组成的组，例如如果使用温度范围为80～100℃，可以采用PS泡沫；如果使用温度为100～180℃，可以使用PMI泡沫。
在本发明中，作为初步保证母模型面的材料，泡沫的加工性能良好，不像金属容易损坏刀具。根据使用温度从低到高划分，母模常用泡沫依次为聚氨酯泡沫、PS泡沫、PMI泡沫。仅从成本角度考虑，前两者成本相对较低，因此在满足耐温性要求的条件下，优选使用聚氨酯泡沫和PS泡沫。
在粗加工泡沫层后，本发明不直接在泡沫层上铺覆(例如喷涂或手糊)代木树脂，否则可能在使用过程中泡沫塌陷引起的母模形变。在使用前，可以在泡沫层表面铺覆一层玻璃钢，这恰到好处地解决泡沫塌陷引起的一系列问题。而且，玻璃钢层的强度能阻止后期复合材料模具预制体真空灌注树脂时大气压对母模的破坏，从而可以用于维持母模形状的稳定，还能提高母模的密封性能。本发明对所述玻璃钢层的厚度没有特别的限制，但是在一些优选的实施方式中，所述玻璃钢层的厚度可以为0.5mm至10mm，例如为1、2、5或10mm。
在步骤(e)中，在铺覆玻璃钢层完毕后，可以对玻璃钢层表面进行打磨(例如打磨至粗糙度达到Ra3.2以上)以提高代木树脂的附着力，同时还能及时去除玻璃钢层表面残留的粉尘。因此，在一些优选的实施方式中，本发明方法还包括对玻璃钢型面进行粗糙化处理的步骤。
待粗糙化处理完毕后，铺覆代木树脂。在另外一些优选的实施方式中，用于形成所述代木树脂层的代木树脂为断裂延伸率大于1％的树脂，优选为聚氨酯和/或环氧树脂。待树脂固化后，进行精加工。精加工可以使用CNC数控加工设备进行。通过精加工，可以得到型面精度为±0.2mm左右的母模。于是，在一些优选的实施方式中，本发明方法优选将代木树脂层的型面精度加工至±0.2mm左右。至此，可以得到最终的模具。
顺便说明的是，本发明对欲利用母模制造的复合材料模具的尺寸没有特别的限制，但是在一些优选的实施方式中，所述复合材料模具的长度为5000mm至7000mm；宽度为2000mm至3000mm，厚度为5mm至15mm。
本发明在第二方面提供了一种复合材料模具母模，所述母模包括：
(1)钢架；
(2)堆积在钢架上从而形成钢材型面的钢条；
(3)铺覆在钢材型面上的木板层；
(4)粘结在木板层上的泡沫层；
(5)铺覆在泡沫层上的玻璃钢层；和
(6)铺覆在玻璃钢层上的代木树脂层。
在一些优选的实施方式中，所述母模通过本发明第一方面所述的方法制得。
本发明在第三方面提供了本发明第二方面所述的母模在制造复合材料模具中的应用。
本发明在第四方面提供了一种复合材料模具的制造方法，所述方法包括：
(i)在母模上铺覆纤维表面毡；
(ii)在纤维表面毡上铺覆纤维机织物层；
(iii)在所述纤维机织物层上铺覆缝编织物层，从而得到铺层预制体；
(iv)通过真空灌注方式将灌注树脂导入到铺层预制体中并固化、后处理(例如在110℃至200℃处理3至7小时)、脱模，得到所述复合材料模具；
在步骤(i)中，优选的是，所述母模采用本发明第一方面所述的方法制造。
本发明对复合材料模具的尺寸没有特别的限制，例如其长度可以为5000mm至7000mm，例如6000mm；宽度为2000mm至3000mm，例如为2500mm；厚度可以为5mm至15mm，例如10mm。
本发明预制体铺层所用原材料主要为缝编织物。采用缝编织物替代传统纤维机织物有以下几个原因：缝编织物生产周期短、成本低，生产效率高；缝编织物能将织物面密度优化到一个新高度，并且提高铺层效率；由于纤维无屈曲，缝编织物制备的复合材料力学性能优于纤维机织物。为了在铺层过程中容易变形或美观目的，优选将缝编织物与纤维表面毡、纤维机织物(例如斜纹布或缎纹布)配合使用。在一些具体的实施方式中，采用纤维表面毡作为预制体表面层，其目的是尽量减少或者消除缝编织物和/或纤维机织物引起的模具表面纹理；在纤维表面毡上铺覆相对而言比较容易变形的纤维机织物例如斜纹布或缎纹布，从而解决了缝编织物相对而言比较不易变形而导致铺层困难的缺点；然后再铺覆缝编织物例如双轴向缝编织物和/或多轴向缝编织物，例如再依次铺覆双轴向缝编织物和多轴向(三轴向以上，例如四轴向)缝编织物，如此进行预制体铺层可以提高铺层效率及铺层质量。
在一些优选的实施方式中，纤维表面毡采用密度较低的纤维表面毡，例如密度为100g/m2以下的纤维表面毡，例如60g/m2以下的纤维表面毡，例如为20g/m2至60g/m2的纤维表面毡。采用具有这样的面密度的纤维表面毡可以使得成型的复合材料模具的表面更加轻质，更加密实并且更加美观。
在步骤(i)中，优选的是，所述预制体铺层通过如下方式进行：(a)在母模上铺覆纤维表面毡；(b)在纤维表面毡上铺覆纤维机织物层，所述纤维机织物层为斜纹布层和/或缎纹布层；(c)在所述纤维机织物层上铺覆缝编织物层。在一些优选的实施方式中，所述缝编织物层的缝编织物为双轴向缝编织物层和/或多轴向缝编织物层；优选的是，所述缝编织物层包括第一缝编织物层和第二缝编织物层；更优选的是，所述第一缝编织物层为双轴向缝编织物层，并且所述第二缝编织物层为多轴向缝编织物层。相对而言，双轴向缝编织物层较容易变形，而多轴向价格较为便宜，铺层效率较高。
在一些优选的实施方式中，可以根据需要，例如为了成型后复合材料模具具有刚性的需要，在缝编织物层上铺覆一条或者多条泡沫加强筋，然后在泡沫加强筋上再铺上表面纤维布(其厚度可以例如1至3mm)。所述泡沫加强筋的尺寸例如可以为：宽50mm、厚30mm、长度与预制体长度相等。在铺覆表面纤维布之后，再进行最后一次真空灌注。加强筋所用材料与模具使用温度有关，可以根据具体需要选用例如PS泡沫和/或PMI泡沫作为加强筋。
本发明对形成所述纤维表面毡、纤维机织物层和缝编织物层的纤维材料没有特别限制，例如可以采用选自由玻璃纤维、石英纤维、碳纤维组成的组的一种或者多种纤维材料形成。
本发明对复合材料模具的铺层厚度没有特别限制，可以根据模具尺寸不同而有所改变。在一些具体的实施方式中，所述纤维机织物层由斜纹布层或缎纹布层组成，所述缝编织物层由第一缝编织物层(优选为双轴向缝编织物层)和第二缝编织物层组成(优选为多轴向缝编织物层)。所述纤维表面毡的厚度小于0.1mm，例如0.05至0.1mm；所述斜纹布层的厚度为0.4mm至0.6mm，例如0.5mm；所述第一缝编织物层的厚度为1mm至2mm，例如为1.5mm，所述第二缝编织物层的厚度为6mm至8mm，例如为7mm。在一些实施方式中，所述缝编织物层可以由厚度为7mm至10mm的双轴向缝编织物层或多轴向缝编织物层。
在步骤(ii)中，优选的是，所述树脂灌注按如下步骤进行：首先对纤维表面毡和纤维机织物进行一次树脂预灌注，在第一缝编织物层铺就后进行二次树脂预灌注。最后一次树脂灌注在第二层缝编织物层铺就后或在有泡沫加强筋和纤维表面层的情况下是在纤维表面层铺就后进行。所述三次树脂灌注可以采用相同的树脂并以相同的真空灌注方式进行。
在复合材料模具尺寸及厚度大特别是在采用碳纤维的情况下，由于碳纤维的渗透率比玻璃纤维低一个数量级，因而采用单次灌注往往难以实现预制体的全部渗透。因此，在一些优选的实施方式中，树脂灌注分三次进行。首先，进行纤维表面毡与纤维机织物(有时称为碳布)的灌注，此次灌注主要为了保证表面美观，因而单独进行一次灌注。其次，为了保证树脂完全渗透纤维预制体，将剩下的缝编织物分两次灌注。对于大尺寸大厚度例如长6000*宽2500*厚10mm尺寸的复合材料模具，常规的真空灌注方案无法实现碳纤维预制体的树脂渗透，本发明在一些优选的实施方式中巧妙地采用分步、多次灌注等方案，解决预制体渗透难的问题。
复合材料模具的使用温度是复合材料模具技术难以克服的技术瓶颈。结合代木树脂的使用需求及真空灌注成型工艺自身的特点，复合材料模具对灌注铺层预制体时所用树脂(即灌注树脂)的要求如下：树脂粘度低，一般需控制在400mPa·s以下；具有良好的力学性能，以增加复合材料模具的使用性能；能在常温下进行灌注且凝胶时间长，有充足的凝胶时间以渗透到纤维间的间隙；固化温度低，优选能在常温下固化。但是，耐温等级的提高(尤其是使用温度超过120℃时)往往会增树脂粘度，提高灌注温度及固化温度，延长固化时间，大大增加了复合材料模具的制造难度及成本，降低其使用性能。于是，在一些实施方式中，灌注树脂优选为常温(25℃)固化型树脂。更优选的是，所述灌注树脂选自由环氧树脂、苯并噁嗪和双马来酰亚胺树脂组成的组。进一步优选的是，室温(25℃)初始粘度不大于400mPa·s、适用期为3小时左右、和/或常温固化时间为10至20小时，例如12小时。进一步优选的是，灌注树脂的Tg为80℃至220℃，例如为90、100、120、150、180或200℃。
在步骤(iii)中，待树脂固化后，进行脱模。脱模后，在必要的情况下，可以根据要求进行模具非型面区切割等后加工工序，从而得到复合材料模具。
实施例
下文将通过以实施例的形式对本发明进行进一步的说明。但是本发明的保护范围不限于这些实施例。
制备例1母模的制备
本制备例通过如下方式进行：
(1)焊接尺寸为于6000*2500*10mm的钢架(型号为Q235)，并制作钢架并在钢架上堆积钢条(45#)形成钢材型面，然后进行在140℃温度下热处理3小时。
(2)在钢材型面上铺覆厚度为20mm的木板层，形成木板层型面(如图2所示)，从而消除钢架之间的缝隙；
(c)在木板层型面上粘结厚度为10mm的聚氨酯泡沫层并粗加工至型面精度为±3mm左右，形成粗加工型面；图3为母模用泡沫准备现场照片。
(d)在泡沫型面上铺覆厚度为约5mm的玻璃钢层，形成玻璃钢层型面；然后对玻璃钢层进行打磨以进行粗糙化处理，使得表面的粗糙度为Ra3.2以上。图4为涂覆玻璃钢层的现场照片。
(e)在玻璃钢型面上铺覆厚度为5mm的环氧树脂作为代木树脂(购自广州聚合新材料科技股份有限公司)层，并在常温固化12小时，并将型面精加工至型面精度为±0.2mm左右，得到具有精加工型面的母模。图5为代木加工的现场照片。经过精加工，得到最终母模。
制备例2
采用与制备例1基本相同的方式进行，不同之处在于采用PS(聚苯乙烯泡沫)泡沫替换聚氨酯泡沫。
制备例3
采用与制备例1基本相同的方式进行，不同之处在于采用PMI(购自浙江中科恒泰新材料科技有限公司)泡沫替换聚氨酯泡沫。
制备例4
采用与制备例1基本相同的方式进行，不同之处在于不进行所述热处理。
制备例5
采用与制备例1基本相同的方式进行，不同之处在于不铺覆玻璃钢层。
制备例6
采用与制备例1基本相同的方式进行，不同之处在于，采用断裂延伸率约5％的聚氨酯代替环氧树脂作为代木树脂。
实施例1
本实施例通过如下方式进行：
(i)在制备例1所制得的母模上母模上铺覆面密度为50g/m2左右的碳纤维形成的碳纤维表面毡(厚度为0.1mm)。
(ii)在纤维表面毡上铺覆厚度为0.5mm的碳纤维制得的斜纹布作为纤维机织物层；然后通过真空灌注方式进行一次树脂预灌注并进行常温固化(灌注温度为室温至80℃，固化时间为4小时)，灌注树脂为环氧树脂((室温(25℃)初始粘度为200mPa·s，适用期3小时左右；该树脂常温即可固化，树脂Tg为160℃)。
(iii)在所述纤维机织物层上铺覆碳纤维制得的双轴向缝编织物层(厚度为1.5mm)，然后通过真空灌注方式以同样的灌注树脂进行二次树脂预灌注并进行常温固化(灌注温度为室温至80℃，固化时间为4小时)。再铺覆由碳纤维制得的多轴向缝编织物层(厚度为7mm)，在多轴向缝编织物层上设置5条等距分布的宽度为50mm、厚度为30mm的聚氨酯泡沫加强筋，并在加强筋上铺覆1mm厚的碳纤维布，从而得到铺层预制体。
(iv)通过真空灌注方式将与步骤(iii)中同样的灌注树脂导入到铺层预制体中并进行常温固化，灌注温度为室温至80℃，常温固化4小时。在110℃进行后处理，脱模，然后切掉非型面区，得到所述复合材料模具。
实施例2
采用与实施例1基本相同的方法制备，不同之处在于，使用制备例2制得的母模代替制备例1制得的母模。
实施例3
采用与实施例1基本相同的方法制备，不同之处在于，使用制备例3制得的母模代替制备例1制得的母模。
实施例4
采用与实施例1基本相同的方法制备，不同之处在于，使用制备例4制得的母模代替制备例1制得的母模。
实施例5
采用与实施例1基本相同的方法制备，不同之处在于，使用制备例5制得的母模代替制备例1制得的母模。
实施例6
采用与实施例1基本相同的方法制备，不同之处在于，使用制备例6制得的母模代替制备例1制得的母模。
本发明人还对以上制备例制得的母模和实施例制得复合材料模具的性能进行检测，结果分别参见下表1和2。
表1各制备例制得的母模的性能。
表2各实施例制得的复合材料模具的性能。
尺寸最大偏差百分比采用如下方法测定：|复合材料模具设计长度-复合材料模具实测长度|/复合材料模具设计长度*100％
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种复合材料模具母模的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(a)制作钢架并在钢架上堆积钢条以形成钢材型面；
(b)在钢材型面上铺覆木板层，形成木板层型面；
(c)在木板层型面上粘结泡沫层并进行粗加工，形成粗加工型面；
(d)在泡沫型面上铺覆玻璃钢层，形成玻璃钢层型面；
(e)在玻璃钢型面上铺覆代木树脂层并进行精加工，得到具有精加工型面的母模。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述粗加工型面的型面精度为±3mm；和/或
所述精加工型面的型面精度为±0.2mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
用于形成所述代木树脂层的代木树脂为断裂延伸率大于1％的树脂，优选为聚氨酯和/或环氧树脂；和/或
所述泡沫选自由聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫和改性聚酰亚胺泡沫组成的组。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述木板层的厚度为5mm至40mm；
所述泡沫层的厚度为5mm至20mm；
所述玻璃钢层的厚度为0.5mm至10mm；
所述代木树脂层的厚度为0.5mm至10mm；和/或
所述复合材料模具的长度为5000mm至7000mm；宽度为2000mm至3000mm，厚度为5mm至15mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对玻璃钢型面进行粗糙化处理的步骤；和/或
对钢架和钢架上堆积的钢条进行热处理的步骤；优选的是，所述热处理的处理温度为130℃-170℃，处理时间为2小时至5小时。
6.一种复合材料模具母模，其特征在于，所述母模包括：
(1)钢架；
(2)堆积在钢架上从而形成钢材型面的钢条；
(3)铺覆在钢材型面上的木板层；
(4)粘结在木板层上的泡沫层；
(5)铺覆在泡沫层上的玻璃钢层；和
(6)铺覆在玻璃钢层上的代木树脂层；
优选的是，所述母模通过权利要求1至5中任一项所述的方法制得。
7.根据权利要求6所述的母模在制造复合材料模具中的应用。
8.一种复合材料模具的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
(i)在母模上铺覆纤维表面毡；
(ii)在纤维表面毡上铺覆纤维机织物层；
(iii)在所述纤维机织物层上铺覆缝编织物层，从而得到铺层预制体；
(iv)通过真空灌注方式将灌注树脂导入到铺层预制体中并固化、后处理、脱模，得到所述复合材料模具；
优选的是，所述缝编织物层的缝编织物为双轴向缝编织物层和/或多轴向缝编织物层；更优选的是，所述缝编织物层包括第一缝编织物层和第二缝编织物层；进一步优选的是，所述第一缝编织物层为双轴向缝编织物层，并且所述第二缝编织物层为多轴向缝编织物层。
另外优选的是，所述灌注树脂选自由环氧树脂、苯并噁嗪和双马来酰亚胺树脂组成的组。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
步骤(iii)中还包括在缝编织物层上加上泡沫加强筋，并在泡沫加强筋上铺覆表面纤维布从而得到铺层预制体的步骤；
另外优选的是，所述母模采用权利要求1至5所述的方法制造。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在纤维表面毡和纤维机织物铺就后进行一次树脂预灌注；和/或所述方法还包括在第一缝编织物层铺就后进行二次树脂预灌注。
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Denomination of invention: Composite material mould master mould and its manufacturing method and Application

Granted publication date: 20200501

License type: Common License

Record date: 20220412

CP01 Change in the name or title of a patent holder
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Patentee after: Tianjin istar-space Technology Co.,Ltd.

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