一種適用于真空輔助成形工藝的萬用模具制造技術

本發明專利技術公開了一種適用于真空輔助成形工藝的萬用模具，包括模具成形模塊和掃描測控模塊；所述模具成形模塊包括：多個伸縮單元，規則排布形成成型區域；柔性模具面板，位于成型區域，底面與所有伸縮單元的輸出端連接；所述掃描測控模塊包括：控制單元，根據接收的模型數據控制多個伸縮單元的輸出端位置以使柔性模具面板形成所需的模具表面；掃描單元，布置在所述柔性模具面板的上方用于收集模具面成形數據并反饋給控制單元；本發明專利技術具有成形速度快，成形精度高，并且可以多次反復使用的優點，解決了用于真空輔助成形工藝的傳統玻璃鋼模具成形工藝復雜，制作周期長，不可重構，浪費材料等問題。

【技術實現步驟摘要】
一種適用于真空輔助成形工藝的萬用模具
本專利技術涉及復合材料制造
，特別涉及一種適用于真空輔助成形工藝的萬用模具。
技術介紹
在復合材料制造領域，真空輔助成形工藝具有成本低，適合大尺寸、大厚度結構件的制作，制件質量較好，是復合材料產品研發階段較為合適的成形工藝。真空輔助成形工藝是在單面剛性模具上以柔性真空袋薄膜包覆、密封纖維增強材料，然后在真空負壓下排除模腔中的氣體，利用樹脂的流動和滲透實現對樹脂及其織物的浸漬，并在室溫或者加熱條件下固化成形的一種工藝方法。目前，真空輔助成形工藝的單面剛性模具根據制件數量和質量的要求可分為自帶加熱模塊的鋼制模具和不帶加熱模塊的玻璃鋼模具。鋼制模具反復多次使用后不變形，穩定性較好，但是造價昂貴，適用于所需樣件數量較多的產品；玻璃鋼模具造價相對較低，只能保證前幾次制件的質量，適用于所需樣件數量較少的產品。例如公開號為CN104772911A的專利文獻公開了一種熱塑性纖維復合材料的成形方法及其成形模具，該成形方法包含：一入模步驟：將熱塑性材料及纖維布材置于模具的模穴內；一抽真空步驟：將該模具的模穴進行抽真空，使該纖維布材貼緊于該模穴表面；一第一加熱步驟：對該模具進行加熱，并將該模具溫度保持在80～200℃之間，讓該熱塑性材料及纖維布材軟化；一第二加熱步驟：對該模具持續進行加熱，并將該模具溫度保持在150～300℃之間，讓該熱塑性材料及纖維布材相互粘結成一體；一降溫固化步驟：對該模具進行降溫，并將該模具保持在室溫，且時間在15秒至30分鐘之間，讓相互粘結成一體的該熱塑性材料及纖維布材固化，而得一成品；一取料步驟：開模后，取出已固化完成的成品，使用方便。但是由于玻璃鋼模具可重復使用性較差，使用若干次之后便報廢，造成了極大的資源浪費。同時產品的研發階段其結構與形狀一直在改進和優化，所需要的樣件數量也較少，因此大部分產品在研發階段均使用玻璃鋼模具。但是每更新一次產品的形狀就需要重新制造模具，在影響產品的研發進度同時還會造成資源的浪費。
技術實現思路
本專利技術提供了一種適用于真空輔助成形工藝的萬用模具，可以多次重復使用，同時保證模具面的精度，大大縮短了模具制作時間，提高了產品研發效率，節約了大量資源。一種適用于真空輔助成形工藝的萬用模具，包括模具成形模塊和掃描測控模塊；所述模具成形模塊包括：多個伸縮單元，規則排布形成成型區域；柔性模具面板，位于成型區域，底面與所有伸縮單元的輸出端連接；所述掃描測控模塊包括：控制單元，根據接收的模型數據控制多個伸縮單元的輸出端位置以使柔性模具面板形成所需的模具表面；掃描單元，布置在所述柔性模具面板的上方用于收集模具面成形數據并反饋給控制單元。本專利技術的伸縮單元的個數以及排布方式可以根據研發產品的尺寸和結構類型進行調整，伸縮單元的個數越多，模具面的有效控制點就越多，能夠提高模具面的精度與光順度，通過真空輔助成形做出的產品質量更高。柔性模具面板與伸縮單元連接方式很多，可以直接通過機械結構固定連接，優選的，所述伸縮單元包括伸縮驅動件以及固定在該伸縮驅動件輸出端的球形磁石，所述柔性模具面板采用不銹鋼并通過所述球形磁石的吸引力與所述伸縮單元連接。所述的柔性模具面板有較好的柔性，厚度較薄不易發生皺褶，能夠保證成形后的剛度滿足真空輔助成形工藝的要求，加熱至80度變形量小。球形磁石能夠牢牢吸住不銹鋼柔性模具面板并能夠在模具面上發生滑移，永遠與模具面保持相切，能夠減少模具面褶皺的發生，保證模具面的平滑度，另外還對模具面起到了支撐的作用。為了降低計算量的同時保證制造精度，優選的，所述球形磁石的直徑為80mm～100mm。為了降低計算量的同時保證制造精度，優選的，相鄰球形磁石的水平距離為40mm～50mm。為了降低計算量的同時保證制造精度，優選的，所述柔性模具面板的厚度為1.5mm～3mm。優選的，所述伸縮驅動件包括：電機；絲桿，與電機連接；傳動撐桿，與絲桿螺紋傳動連接，頂端固定有所述的球形磁石；導軌，安裝有所述的傳動撐桿；位置傳感器，用于反饋傳動距離。優選的，所述位置傳感器采用光電碼盤傳感器，將絲桿的轉動轉化為光信號脈沖以實現對傳動撐桿伸縮高度的測量和控制。本專利技術的伸縮單元中，通過電機驅動帶動絲桿旋轉，絲桿通過螺紋傳動撐桿上下移動到指定位置，導軌保證傳動撐桿移動的平穩性。所述的光電碼盤傳感器將絲桿的轉動轉化為光信號脈沖，能夠撐桿的傳動距離使撐桿頂端的球形磁石到達指定的高度。伸縮單元將驅動模塊與傳動模塊一體化，替代了一般柔性模具中所使用的液壓伸縮結構，解決了液壓伸縮結構中存在的漏油，保壓，多個液壓伸縮單元同步性差，液壓油傳送管道復雜等問題，大大簡化了伸縮單元內部結構的同時保證了伸縮高度的精度。優選的，所述掃描單元包括：定位控制機構；激光距離傳感器，安裝在定位控制機構的輸出端上。定位控制機構包括機架和X-Y定位控制機構。所述的機架底部裝有萬向輪，能夠在模具面調整成形后輕松將其挪走，留出空間進行真空輔助成形工藝制件。所述的激光距離傳感器能夠對成形后的模具面進行掃描并將收集的模具面成形數據傳輸給控制單元。所述的X-Y定位控制機構包括安裝在所述機架上的X軸導軌，與所述X軸導軌配套的X軸滑塊，安裝在所述X軸滑塊上用于驅動X軸滑塊的X軸電機，與所述X軸電機配套的X軸齒輪，安裝在所述機架上配合X軸齒輪行走的X軸齒條，連接所述兩個X軸滑塊的連接板，安裝在所述連接板下方的Y軸導軌，與所述Y軸導軌配套的Y軸滑塊，安裝在所述Y軸滑塊上用于驅動Y軸滑塊的Y軸電機，與所述Y軸電機配套的Y軸齒輪，安裝在所述連接板上配合Y軸齒輪行走的Y軸齒條，安裝在所述Y軸滑塊上用于掃描模具面的激光距離傳感器。為了便于計算和控制，優選的，所述多個伸縮單元矩陣排布。本專利技術要解決的技術問題：萬用模具根據產品外表曲面的三維數據，通過微機控制伸縮單元達到指定的高度，自動成形得到所需要的模具面。同時根據激光掃描測控系統對生成的模具面進行測量，將反饋得到的實際曲面和設計曲面進行比對，進行二次調整成形，反復調整后最終得到滿足設計要求的模具曲面。萬用模具極大的縮短了模具制作時間，提高了產品研發效率，節約了大量資源。本專利技術的有益效果：本專利技術的適用于真空輔助成形工藝的萬用模具具有成形速度快，成形精度高，并且可以多次反復使用的優點，解決了用于真空輔助成形工藝的傳統玻璃鋼模具成形工藝復雜，制作周期長，不可重構，浪費材料等問題。附圖說明圖1為本專利技術的適用于真空輔助成形工藝的萬用模具的結構示意圖。圖2為本專利技術的伸縮單元結構示意圖。圖中1、螺紋伸縮單元，2、撐桿，3、球形磁石，4、基座，5、模具成形模塊，6、控制單元，7、機架，8、萬向輪，9、X軸導軌，901、Y軸導軌，10、X軸滑塊，1001、Y軸滑塊，11、X軸驅動電機，1101、Y軸驅動電機，12、X軸齒輪，1201、Y軸齒輪，13、連接板，14、X軸齒條，1401、Y軸齒條，15、激光掃描測控系統模塊，16、激光距離傳感器，17、不銹鋼模具面板，18、保護外殼，1801、撐桿導軌，19、電機，20、電機齒輪，21、絲桿齒輪，22、絲桿，23、撐桿基座，24、光電碼盤傳感器，25、光電開關，26、絲桿軸承。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細描述。如圖1所示，本實施例的適用于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于真空輔助成形工藝的萬用模具，其特征在于，包括模具成形模塊和掃描測控模塊；所述模具成形模塊包括：多個伸縮單元，規則排布形成成型區域；柔性模具面板，位于成型區域，底面與所有伸縮單元的輸出端連接；所述掃描測控模塊包括：控制單元，根據接收的模型數據控制多個伸縮單元的輸出端位置以使柔性模具面板形成所需的模具表面；掃描單元，布置在所述柔性模具面板的上方用于收集模具面成形數據并反饋給控制單元。

【技術特征摘要】
1.一種適用于真空輔助成形工藝的萬用模具，其特征在于，包括模具成形模塊和掃描測控模塊；所述模具成形模塊包括：多個伸縮單元，規則排布形成成型區域；柔性模具面板，位于成型區域，底面與所有伸縮單元的輸出端連接；所述掃描測控模塊包括：控制單元，根據接收的模型數據控制多個伸縮單元的輸出端位置以使柔性模具面板形成所需的模具表面；掃描單元，布置在所述柔性模具面板的上方用于收集模具面成形數據并反饋給控制單元。2.如權利要求1所述的適用于真空輔助成形工藝的萬用模具，其特征在于，所述伸縮單元包括伸縮驅動件以及固定在該伸縮驅動件輸出端的球形磁石，所述柔性模具面板采用不銹鋼并通過所述球形磁石的吸引力與所述伸縮單元連接。3.如權利要求2所述的適用于真空輔助成形工藝的萬用模具，其特征在于，所述球形磁石的直徑為80mm～100mm。4.如權利要求3所述的適用于真空輔助成形工藝的萬用模具，其特征在于，相鄰...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙剛，祝穎丹，余海濤，張修平，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：發明
國別省市：浙江,33