用于等截面空心梁拉挤成型的模具及成型工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用于等截面空心梁的模具及成型工艺，该模具包括预成型模具，其包括多个预成型板，所述预成型板上开设有与纤维布的数量和尺寸匹配的多个开口；多个所述预成型板沿第一方向排布，同一所述预成型板上的多个开口形状相同，且在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔排布，其中，至少两个相邻的所述预成型板的所述开口的形状不同，并配置成：同一纤维布沿所述第一方向依次穿过所述至少两个相邻的所述预成型板后变形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配。该模具为复杂截面形状的空心梁提供了通过拉挤成型的条件，能够降低加工成本。能够降低加工成本。能够降低加工成本。

【技术实现步骤摘要】
用于等截面空心梁拉挤成型的模具及成型工艺


[0001]本专利技术涉及轨道车辆零部件制造领域，特别是涉及一种用于等截面空心梁的模具及成型工艺。

技术介绍

[0002]随着碳纤维复合材料制造工艺的不断进步，其在轨道交通车辆上的应用也不断增加，有效拓宽了轨道车辆的可设计范围和应用领域。
[0003]传统的设备舱横梁为铝合金材质，在轻量化和耐环境性能的发展趋势下逐渐更换为复合材料，轨道车辆的其他结构件也逐渐更换为复合材料。
[0004]目前，复合材料制的设备舱横梁通常是通过模压成型工艺进行生产，模压成型工艺所使用的预浸料和模具具有较高的成本，在批量生产时需要多套模具同时施工，生产效率和经济性相对较低。
[0005]通常来说，设备舱横梁为等截面空心梁结构，对于此类结构的复合材料部件来说，拉挤工艺是经济性和效率性相对较高的成型工艺。
[0006]除了设备舱横梁外，轨道车辆上也有其他等截面空心梁结构，这些梁结构的截面形状相对复杂，已有的拉挤模具无法适用。
[0007]因此，如何设计适用于轨道车辆上相对复杂的等截面空心梁的拉挤成型用模具，以及适用于等截面空心梁的拉挤成型工艺，以确保等截面空心梁的成型质量，成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于等截面空心梁拉挤成型的模具，包括预成型模具，所述预成型模具包括多个预成型板，所述预成型板上开设有与纤维布的数量和尺寸匹配的多个开口；
[0009]多个所述预成型板沿第一方向排布，同一所述预成型板上的多个开口形状相同，且在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔排布，其中，至少两个相邻的所述预成型板的所述开口的形状不同，并配置成：同一纤维布沿所述第一方向依次穿过所述至少两个相邻的所述预成型板后变形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配。
[0010]本专利技术提供的模具，用于等截面空心梁拉挤成型，设有预成型模具，实际设置时，预成型模具的多个预成型板沿着第一方向排布，该第一方向为拉挤夹持方向，同一组纤维布经过至少两个预成型板后，在不同开口的约束变形作用下，能够形成截面呈预设形状的预设结构，该预设结构在外部导向部件的导向作用下能够形成成型结构，成型结构的截面与等截面空心梁的截面形状至少部分匹配，这样，根据实际要成型的等截面空心梁的形状，可以设置一组或者两组以上的纤维布经过预成型后形成一组或者两组以上的成型结构，这些成型结构组合后形成与等截面空心梁截面相同的铺层结构，为复杂截面形状的空心梁提
供了通过拉挤成型的条件，能够降低复杂形状的等截面空心梁的加工成本。
[0011]如上所述的模具，所述至少两个相邻的所述预成型板中，位于下游的所述预成型板的开口形状相对于与其相邻的位于上游的所述预成型板的开口形状的变形角度不超过45
°
。
[0012]如上所述的模具，还包括芯模，所述芯模的截面形状与所述等截面空心梁的空腔形状适配，所述预成型板具有能够卡设于所述芯模的槽口，各所述预成型板均卡设于所述芯模，以使各所述预成型板的所述开口的横向中心线与所述芯模的横向中心线重合。
[0013]如上所述的模具，所述等截面空心梁为设备舱的横梁，所述横梁为相对其横向中心线对称的结构，包括梁顶壁、两个梁侧壁和梁底壁，所述梁侧壁包括与所述梁顶壁连接的上侧壁部、与所述梁底壁连接的下侧壁部以及连接所述上侧壁部和所述下侧壁部的过渡壁部，所述梁顶壁、所述梁侧壁和所述梁底壁的中间壁段围合形成空腔，所述梁底壁两端的端部壁段分别位于对应侧的所述下侧壁部的外侧，所述下侧壁部相对所述上侧壁部靠近所述空腔的中心，所述空腔为倒凸形状；
[0014]所述预成型模具包括第一预成型组件，所述第一预成型组件包括第一预成型板和位于其下游的第二预成型板，所述第一预成型板具有至少两个平行排布的第一开口，所述第一开口呈直线形状，所述第二预成型板具有与所述第一开口的数目相同且位置对应的第二开口，所述第二开口包括中部开口段和位于所述中部开口段两端的端部开口段，所述端部开口段相对所述中部开口段向下倾斜，两个所述端部开口段相对所述中部开口段对称设置，所述中部开口段的长度与所述梁顶壁的宽度相当；
[0015]所述第一预成型板的所述槽口位于所述第一开口的下方，所述第二预成型板的所述槽口位于所述第二开口的下方；
[0016]所述第一预成型组件用于穿设形成所述梁顶壁、所述梁侧壁以及部分所述梁底壁的第一组纤维布。
[0017]如上所述的模具，所述预成型模具还包括第二预成型组件，所述第二预成型组件包括位于所述第二预成型板下游的第三预成型板，所述第三预成型板具有至少两个平行排布的第三开口，所述第三开口呈直线形状，且其中至少部分所述第三开口的长度与所述梁底壁的宽度相当；沿所述第二方向，所述第三开口位于所述第一开口和所述第二开口的下方，且，所述第三成型板的所述槽口位于所述第三开口的上方；
[0018]所述第三成型板的上部形成有相对所述芯模的横向中心线对称的两个V形槽，所述V形槽靠近所述芯模的横向中心线的槽侧壁相对所述端部开口段更靠近所述芯模的横向中心线；
[0019]所述第二预成型组件用于穿设形成至少部分所述梁底壁的第二组纤维布。
[0020]如上所述的模具，对应于所述横梁空腔的所述芯模还具有通孔，所述通孔的中心线与所述芯模的长度方向平行；还包括注胶模具，所述芯模穿过所述注胶模具的模腔，沿所述芯模的长度方向，所述芯模对应于所述注胶模具的部分的外周壁设置有若干个环形流道，相邻两个所述环形流道间隔预设距离，所述芯模的顶壁在对应于所述环形流道的位置形成有连通所述通孔和所述环形流道的注胶口。
[0021]本专利技术还提供一种用于等截面空心梁拉挤成型的成型工艺，包括预成型步骤，所述预成型步骤包括：
[0022]第一组纤维布经过至少两次变形后，形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的成型截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配；
[0023]所述第一组纤维布的各纤维布选用多轴向布。
[0024]该成型工艺与前述模具的成型原理一致，具有相同的技术效果，同时，该成型工艺可适用于多轴向布的铺层，可以提高最终成型的空心梁的受力性能、机械性能和抗疲劳性能。
[0025]如上所述的成型工艺，所述第一组纤维布相邻两次的变形中，变形角度不超过45
°
。
[0026]如上所述的成型工艺，所述等截面空心梁为设备舱的横梁，所述横梁为相对其横向中心线对称的结构，包括梁顶壁、两个梁侧壁和梁底壁，所述梁侧壁包括与所述梁顶壁连接的上侧壁部、与所述梁底壁连接的下侧壁部以及连接所述上侧壁部和所述下侧壁部的过渡壁部，所述梁顶壁、所述梁侧壁和所述梁底壁的中间壁段围合形成空腔，所述梁底壁两端的端部壁段别位于对应侧的所述下侧壁部的外侧，所述下侧壁部相对所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于等截面空心梁拉挤成型的模具，其特征在于，包括预成型模具，所述预成型模具包括多个预成型板，所述预成型板上开设有与纤维布的数量和尺寸匹配的多个开口；多个所述预成型板沿第一方向排布，同一所述预成型板上的多个开口形状相同，且在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔排布，其中，至少两个相邻的所述预成型板的所述开口的形状不同，并配置成：同一组纤维布沿所述第一方向依次穿过所述至少两个相邻的所述预成型板后变形成截面呈预设形状的预设结构，所述预设结构能够在导向作用下形成成型结构，所述成型结构的截面与所述等截面空心梁的截面形状至少部分匹配。2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述至少两个相邻的所述预成型板中，位于下游的所述预成型板的开口形状相对于与其相邻的位于上游的所述预成型板的开口形状的变形角度不超过45
°
。3.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，还包括芯模，所述芯模的截面形状与所述等截面空心梁的空腔形状适配，所述预成型板具有能够卡设于所述芯模的槽口，各所述预成型板均卡设于所述芯模，以使各所述预成型板的所述开口的横向中心线与所述芯模的横向中心线重合。4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，所述等截面空心梁为设备舱的横梁，所述横梁为相对其横向中心线对称的结构，包括梁顶壁、两个梁侧壁和梁底壁，所述梁侧壁包括与所述梁顶壁连接的上侧壁部、与所述梁底壁连接的下侧壁部以及连接所述上侧壁部和所述下侧壁部的过渡壁部，所述梁顶壁、所述梁侧壁和所述梁底壁的中间壁段围合形成空腔，所述梁底壁两端的端部壁段分别位于对应侧的所述下侧壁部的外侧，所述下侧壁部相对所述上侧壁部靠近所述空腔的中心，所述空腔为倒凸形状；所述预成型模具包括第一预成型组件，所述第一预成型组件包括第一预成型板和位于其下游的第二预成型板，所述第一预成型板具有至少两个平行排布的第一开口，所述第一开口呈直线形状，所述第二预成型板具有与所述第一开口的数目相同且位置对应的第二开口，所述第二开口包括中部开口段和位于所述中部开口段两端的端部开口段，所述端部开口段相对所述中部开口段向下倾斜，两个所述端部开口段相对所述中部开口段对称设置，所述中部开口段的长度与所述梁顶壁的宽度相当；所述第一预成型板的所述槽口位于所述第一开口的下方，所述第二预成型板的所述槽口位于所述第二开口的下方；所述第一预成型组件用于穿设形成所述梁顶壁、所述梁侧壁以及部分所述梁底壁的第一组纤维布。5.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述预成型模具还包括第二预成型组件，所述第二预成型组件包括位于所述第二预成型板下游的第三预成型板，所述第三预成型板具有至少两个平行排布的第三开口，所述第三开口呈直线形状，且其中至少部分所述第三开口的长度与所述梁底壁的宽度相当；沿所述第二方向，所述第三开口位于所述第一开口和所述第二开口的下方，且，所述第三成型板的所述槽口位于所述第三开口的上方；所述第三成型板的上部形成有相对所述芯模的横向中心线对称的两个V形槽，所述V形槽靠近所述芯模的横向中心线的槽侧壁相对所述端部开口段更靠近所述芯模的横向中心线；所述第二预成型组件用于穿设形成至少部分所述梁底壁的第二组纤维布。
6.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，对应于所述横梁空...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭，王松，崔健，曹亚周，葛继文，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：