模具工具制造技術(shù)

用于模制可模塑材料的模具工具(10)，模具工具包括具有多個(gè)工具主體部分(14)的工具主體(12)，多個(gè)工具主體部分(14)中的至少兩個(gè)包括在樹(shù)脂狀材料的外表層(18)內(nèi)的內(nèi)部聚合物泡沫芯(16)且被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)上方，工具(10)還包括在主體(12)上延伸的模具表層(20)，以提供可以在其上模制可模塑材料的模具表面(22)。還提供生產(chǎn)這樣的模具工具和工具主體的方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】模具工具本專利技術(shù)涉及模具工具，尤其但非排他地涉及用于模制可固化樹(shù)脂復(fù)合材料的模具工具。傳統(tǒng)上，模具工具，尤其是用于模制可固化樹(shù)脂復(fù)合材料的那些模具工具，已經(jīng)由手工成形或機(jī)械加工到期望的幾何形狀的模型生產(chǎn)。通常應(yīng)用脫模劑且使工具表層在其上固化。然后，將固化的工具表層從模型中釋放且應(yīng)用背襯結(jié)構(gòu)以支撐表層。以這種方式生產(chǎn)的模具工具遭受許多顯著的缺陷。例如，即使使用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)建模且預(yù)測(cè)用于工具表層的材料在其固化時(shí)的熱膨脹和化學(xué)收縮，也存在關(guān)于可以如何準(zhǔn)確地模制工具表層的限制。根據(jù)該常規(guī)建模技術(shù)生產(chǎn)的模具工具通常被限制于相對(duì)小型的加工工具，且因此不能充分滿足目前所需要的復(fù)雜的、相對(duì)大的模具工具的生產(chǎn)。生產(chǎn)模具工具的可選擇的方法是形成模具工具的主體，使主體成形為期望的輪廓且應(yīng)用工具表層。以這種方式生產(chǎn)的模具工具通常可以更加精確地被生產(chǎn)，但目前還遭受一些缺點(diǎn)。用于這樣的工具的主體的材料通常是泡沫碳、玻璃泡沫或陶瓷泡沫。在提供某些益處的同時(shí)，這樣的材料還存在顯著不足。這些泡沫中的每一種都是易碎的且固有地易受到破裂和與工具表層的剝離的損害。關(guān)于泡沫碳，存在關(guān)于易燃性和吸水性的擔(dān)憂。泡沫碳是相對(duì)昂貴的材料且工具通常需要在N2加壓的高壓釜中形成。陶瓷泡沫是特別密實(shí)的材料，這可限制其在形成相對(duì)大的模具工具中的實(shí)用性。根據(jù)本專利技術(shù)，提供了一種用于模制可模塑材料的模具工具，工具包括包含多個(gè)工具主體部分的工具主體，工具主體部分中的至少兩個(gè)包括在樹(shù)脂狀材料的外表層之內(nèi)的內(nèi)部聚合物泡沫芯且被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)上方，工具還包括在工具主體上延伸的模具表層，以提供可以在其上模制可模塑材料的模具表面。一系列的至少三個(gè)工具主體部分可以被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)上方。被堆疊的一系列工具主體部分中的工具主體部分可以與系列中的至少一個(gè)其它的被堆疊的工具主體部分直接相互接觸。工具主體可以包括以并排構(gòu)型布置的至少兩個(gè)工具主體部分，其可以直接相互接觸。一系列的工具主體部分可以以并排構(gòu)型延伸，以形成工具主體部分層。工具主體可以包括以堆疊構(gòu)型的多個(gè)工具主體部分層。工具主體中的工具主體部分中的每一個(gè)可以包括內(nèi)部聚合物泡沫芯和樹(shù)脂狀材料的外表層。樹(shù)脂狀材料優(yōu)選地為纖維增強(qiáng)樹(shù)脂狀材料且可以包括用纖維增強(qiáng)物比如碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺及類似物中的一種或多種增強(qiáng)的固化的或可固化的樹(shù)脂狀材料。纖維增強(qiáng)物可以是定向的，為工具主體部分提供某些特征比如在特定方向上相對(duì)高的強(qiáng)度或剛度。例如，纖維增強(qiáng)物可以被布置成以特定的方向縱向延伸，為材料提供單向纖維增強(qiáng)特征。纖維增強(qiáng)物可以以材料的X、Y和Z軸方向中的兩個(gè)或每一個(gè)延伸。樹(shù)脂狀材料可以包括熱固性樹(shù)脂，比如環(huán)氧樹(shù)脂、BM1、酚醛樹(shù)脂、氰酸酯中的一種或多種。可選擇地或此外，樹(shù)脂狀材料可以包括熱塑性樹(shù)脂，比如PES、PPIS、P1、PE1、PEEK中的一種或多種。纖維增強(qiáng)樹(shù)脂狀材料可以具有小于8ppm，且優(yōu)選地小于5ppm的熱膨脹系數(shù)。外表層可以圍繞工具主體部分的內(nèi)部芯延伸，以限制芯的膨脹，可以形成圍繞芯的增強(qiáng)套管。外表層可以具有層狀結(jié)構(gòu)。聚合物泡沫芯可以具有小于250kg/m3的密度，且可以小于150kg/m3。聚合物泡沫可以具有20_80ppm之間的熱膨脹系數(shù)。工具主體內(nèi)的相鄰工具主體部分可以被固定到一起，比如通過(guò)用結(jié)合劑比如膠粘劑或樹(shù)脂結(jié)合。可選擇地或此外，工具主體部分可以被熔合到一起，比如在其固化的過(guò)程中。工具主體部分可以是定向的，如前所述，且可以以正交的關(guān)系被布置在工具主體內(nèi)。工具主體部分可以被布置成為工具主體提供定向特征或總體各向同性特征。工具主體部分中的至少一些可以是長(zhǎng)形的。工具主體部分的外表層內(nèi)的纖維增強(qiáng)物可以是定向的，或大體上定向的，以沿著所述部分的長(zhǎng)度的方向延伸。纖維增強(qiáng)物可以具有連續(xù)結(jié)構(gòu)，比如單向的、編織的(woven)、紡織的(weaved)、縫細(xì)的(stitched)、編成麻花狀的(braided)和/或針織的(knitted)結(jié)構(gòu)。纖維增強(qiáng)物可以具有不連續(xù)結(jié)構(gòu)，比如各向同性短切租結(jié)構(gòu)(isotropicchoppedmat structure)。工具主體可以包括多個(gè)工具主體部分層，其中每一層可以包括多個(gè)工具主體部分。一些，且在某些實(shí)施方式中所有，層內(nèi)的工具主體部分大體上相互平行地延伸，優(yōu)選地相鄰部分相互接觸。在交替層中的工具主體部分可大體上以相同的方向延伸，且至少一些可大體上以垂直于相鄰層中的工具主體部分延伸。工具主體部分優(yōu)選地具有對(duì)稱的橫向截面，比如正方形、矩形、三角形、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形、圓形或橢圓形的截面。層內(nèi)的每一個(gè)工具主體部分的截面可以是相同的。工具主體內(nèi)的每一個(gè)工具主體部分的截面可以是相同的。模具表層可以包括固化的或可固化的樹(shù)脂狀材料，該樹(shù)脂狀材料優(yōu)選地用纖維增強(qiáng)物比如碳纖維、芳族聚酰胺、玻璃纖維來(lái)增強(qiáng)。模具表層可以被固定到工具主體上，這可以通過(guò)用膠粘劑或類似的結(jié)合劑來(lái)結(jié)合。模具表層可以被直接固定到工具主體上，比如通過(guò)在模具表層的固化之后或期間熔合到工具主體上。模具表層可以具有與工具主體內(nèi)的工具主體部分或大多數(shù)工具主體部分的外表層，且尤其模具表層結(jié)合和/或熔合到其上的那些外表層相同的或相似的熱膨脹系數(shù)。模具表層可以包括與工具主體內(nèi)的工具主體部分或大多數(shù)工具主體部分相同的樹(shù)脂狀材料和/或纖維增強(qiáng)物。模具表層內(nèi)的纖維增強(qiáng)物在模具表面內(nèi)可以是單向的，可以是多向的或是大體上各向同性的。根據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，提供了一種包括多個(gè)工具主體部分的工具主體，工具主體部分中的至少兩個(gè)包括在樹(shù)脂狀材料的外表層內(nèi)的內(nèi)部聚合物泡沫芯且被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)上方。工具主體可以如上文的第5段至第30段中任一段所描述的。根據(jù)本專利技術(shù)的第三方面，提供了一種生產(chǎn)用于模制可模塑材料的模具工具的方法，方法包括:布置多個(gè)工具主體部分以形成工具主體，工具主體部分中的至少兩個(gè)被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)上方，工具主體部分中的每一個(gè)包括在樹(shù)脂狀材料的外表層內(nèi)的內(nèi)部聚合物泡沫芯；和在工具主體上形成模具表層，以提供可以在其上模制可模塑材料的模具表面。一系列的至少三個(gè)工具主體部分可以被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)上方。工具主體部分可以被堆疊成使得至少一些相鄰的部分直接相互接觸。至少兩個(gè)工具主體部分可以以并排構(gòu)型被布置。 工具主體部分可以直接相互接觸。一系列工具主體部分可以被布置成以并排構(gòu)型延伸，以形成工具主體部分層。多個(gè)工具主體部分層可以以堆疊構(gòu)型被布置。所使用的工具主體部分可以如上文所描述的。工具主體部分可以以串聯(lián)構(gòu)型被布置，且優(yōu)選地被布置成相互接觸以提供基本上連續(xù)的工具主體。每一層內(nèi)的工具主體部分可大體上以相同的方向延伸，例如當(dāng)工具主體部分是長(zhǎng)形的時(shí)，層內(nèi)的工具主體部分都大體上相互平行地延伸。在外表層內(nèi)的纖維增強(qiáng)物具有定向性的實(shí)施方式中，層內(nèi)的相鄰工具主體部分可以被布置成具有大體上平行的定向性或可選擇地正交/相互垂直的定向性。在相鄰的層中的相鄰工具主體部分可以被布置成具有大體上相互正交或垂直的定向性，或可選擇地大體上相互平行的定向性。可以使用結(jié)合劑，使相鄰的工具主體部分結(jié)合到一起。可選擇地，在外表層中的樹(shù)脂狀材料的固化過(guò)程，相鄰的工具主體部分可以直接結(jié)合到一起，比如通過(guò)熔合到一起。在另外的實(shí)施方式中，一些或所有的工具主體部分可以沒(méi)有結(jié)合或熔合到本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.07.22 GB 1012293.51.一種用于模制可模塑材料的模具工具，所述工具包括包含多個(gè)工具主體部分的工具主體，所述工具主體部分中的至少兩個(gè)包括在樹(shù)脂狀材料的外表層之內(nèi)的內(nèi)部聚合物泡沫芯且被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)上方，所述工具還包括在所述工具主體上延伸的模具表層，以提供能夠在其上模制可模塑材料的模具表面。2.按權(quán)利要求1所述的模具工具，其中一系列的至少三個(gè)工具主體部分被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)上方。3.按權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的模具工具，其中被堆疊的工具主體與至少一個(gè)另外的被堆疊的工具主體部分直接相互接觸。4.按權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中所述工具主體包括以并排構(gòu)型布置的至少兩個(gè)工具主體部分。5.按權(quán)利要求4所述的模具工具，其中所述工具部分直接相互接觸。6.按權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的模具工具，其中一系列的工具主體部分以并排構(gòu)型延伸，以形成工具主體部分層。7.按權(quán)利要求6所述的模具工具，其中所述工具主體包括以堆疊構(gòu)型的多個(gè)工具主體部分層。8.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中工具主體中的所述工具主體部分中的每一個(gè)包括內(nèi)部聚合物泡沫芯和樹(shù)脂狀材料的外表層。9.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述樹(shù)脂狀材料是包括纖維增強(qiáng)物的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂狀材料。10.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述樹(shù)脂狀材料是固化的。11.按權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中所述樹(shù)脂狀材料是可固化的。12.按權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中所述纖維增強(qiáng)物是定向的，為工具主體部分提供在特定的方向上的相對(duì)高的強(qiáng)度。13.按權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中所述纖維增強(qiáng)物以所述材料的X、Y和Z軸方向中的兩個(gè)或每一個(gè)延伸。14.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述樹(shù)脂狀材料包括熱固性樹(shù)脂。15.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述樹(shù)脂狀材料包括熱塑性樹(shù)脂。16.按權(quán)利要求9-15中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中所述纖維增強(qiáng)樹(shù)脂狀材料具有小于8ppm的熱膨脹系數(shù)。17.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述纖維增強(qiáng)樹(shù)脂狀材料具有小于5ppm的熱膨脹系數(shù)。18.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述外表層圍繞工具主體部分的所述內(nèi)部芯延伸，以限制所述芯的膨脹。19.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述外表層具有層狀結(jié)構(gòu)。20.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述聚合物泡沫芯具有小于250kg/m3的密度。21.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述聚合物泡沫芯具有小于150kg/m3的密度。22.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述聚合物泡沫具有在20-80ppm之間的熱膨脹系數(shù)。23.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述工具主體內(nèi)的相鄰工具主體部分被固定到一起。24.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述工具主體內(nèi)的相鄰工具主體部分被結(jié)合到一起。25.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述工具主體內(nèi)的相鄰工具主體部分被熔合到一起。26.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述工具主體部分中的至少一些是定向的且以正交的關(guān)系被布置在所述工具主體內(nèi)。27.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述工具主體部分中的至少一些是長(zhǎng)形的，且工具主體部分的所述外表層內(nèi)的纖維增強(qiáng)物至少大體上以沿著所述部分的長(zhǎng)度的方向延伸。28.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述纖維增強(qiáng)物具有連續(xù)結(jié)構(gòu)，比如單向的、編織的、紡織的、縫紉的、編成麻花狀的和/或針織的結(jié)構(gòu)。29.按權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中所述纖維增強(qiáng)物具有不連續(xù)結(jié)構(gòu)，比如各向同性的短切氈結(jié)構(gòu)。30.按權(quán)利要求6-29中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中層內(nèi)的所述工具主體部分中的至少一些大體上相互平行地延伸。31.按權(quán)利要求7-30中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中在交替層中的所述工具主體部分可以大體上以相同的方向延伸。32.按權(quán)利要求7-31中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中在一個(gè)層中的所述工具主體部分中的至少一些關(guān)于相鄰層中的所述工具主體部分大體上相互垂直地延伸。33.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述模具表層包括固化的樹(shù)脂狀材料。34.根據(jù)前述權(quán)利要求1-32中任一項(xiàng)所述的模具工具，其中所述模具表層包括可固化的樹(shù)脂狀材料。35.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述模具表層包括用纖維增強(qiáng)物增強(qiáng)的樹(shù)脂狀材料。36.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述模具表層被固定到所述工具主體。37.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述模具表層通過(guò)結(jié)合劑被結(jié)合到所述工具主體。38.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述模具表層被熔合到所述工具主體。39.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述模具表層具有與所述工具主體內(nèi)的所述工具主體部分或大多數(shù)所述工具主體部分相同或相似的熱膨脹系數(shù)。40.任一前述權(quán)利要求所述的模具工具，其中所述模具...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：托馬斯·科登，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：尤米柯結(jié)構(gòu)材料德比有限公司，
類型：
國(guó)別省市：