CN102933378B - 通过树脂注射模塑制造合成部件的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过树脂注射模塑制造合成材料部件的设备，所述设备包括用于容纳至少一个预成型件的制造模具，所述模具被细分成冲模和在所述冲模上被分度的一个或多个可移动的结构元件，组件形成与待制造的部件的形状相对应的腔，其特征在于，所述模具与至少一个定位框关联，所述定位框的膨胀在至少一个方向上是稳定或可控的，所述定位框设计成允许对应于至少一个奇点在冲模上将一个或多个可移动结构元件分度和保持。

Description

通过树脂注射模塑制造合成部件的设备

技术领域

本发明涉及通过树脂传递模塑制造合成材料部件的设备，还涉及实施该设备的方法。

背景技术

很多已知的通过浸渍有树脂的纤维来模塑的方法，并且特别是使用闭模的模塑方法，可以用来制造合成材料的部件。

首先，可以引入树脂传递模塑工艺。

利用RTM（树脂传递模塑）工艺，一组纤维元件以特定的方式布置在支架周围，并且将全部元件放入闭模内，该闭模的整体形状与待制造的部件的形状对应。

通过常规的RTM工艺，该模具由下部的阴模或冲模和上部的模具或冲头形成。

之后树脂被注入模具中，并通过供能被聚合。然后，树脂微粒开始粘合在一起并且形成固态网络。这样产生了由纤维和聚合树脂形成的合成材料的刚性部件。

还可以引入通过树脂灌注的模塑工艺。

一般地，所述工艺需要多个步骤，其中纤维加固元件布置在型模上。

之后，模具通过能够控制树脂通过的柔性盖被封闭，其中，该树脂灌注到纤维加固元件内，并且接着被聚合生成刚性部件。

通过盖的某些点处的真空产生的驱动力来获得树脂的传播，树脂通过朝这些点移动被加至模具。

在传统的灌注工艺中，模具的加工工具因此由下部的冲模腔和作为上部模具部件的非渗透性盖（诸如薄膜）形成。

无论是标准的RTM工艺还是树脂灌注工艺，在这些工艺技术中，模具的加工工具过于笨重，并且设计成待制造部件的特定形状。为了能够制造广泛种类的部件，这产生了高的加工工具成本。

此外，这种加工工具具有非常有限的寿命。可以理解地是，对于标准的RTM加工工具，冲模腔和/或上部模具的劣化，意味着因此形成的整个加工工具的劣化。

最后，由于适于特定类型的合成材料部件的模具的复杂化的发展，这些技术被限制为应用适度复杂或者几乎不复杂（具有非常简单的特征）的合成材料部件的形状。

尚未被公布的专利申请FR 09/00300提出了一种设备，其能够在合成部件的制造方面作出改进，并且弥补了上述缺陷。

然而，对于使用这些灌注技术的合成材料部件的制造仍然存在一些困难。

一个主要的困难是，必须留意具有奇点（例如加固物，夹层，嵌入件）的区域的位置，特别是对于所制造的精密部件（尤其是用于航空的精密部件）。

合成部件中的这些奇点特别被定位成优化力在部件内的传递及其机械强度。因此合成部件中的奇点的精确定位是必要的。

发明内容

本发明的提出是为了解决之前提到的不足，并且为了实现此目的，本发明提出了一种用于通过树脂传递模塑来制造合成材料部件的设备，该设备包括制造模具，至少一个预成型件用于被布置在模具中，并且预成型件在树脂传递过程期间浸渍有树脂，所述模具被细分成冲模和在所述冲模上的一个或多个用于被分度的可移动的结构元件，组装后的组件形成与待制造的部件的形状相对应的腔，其特征在于，所述模具与至少一个定位框关联，所述定位框在至少一方向上具有低的热膨胀系数，或者具有在框的定位和/或聚合周期方面有预期的热膨胀系数，或者具有任何膨胀系数（如果定位框是热绝缘的），所述定位框设计成允许一个或多个可移动结构元件在冲模上的分度和保持就位，以与至少一个奇点相对应。

因此通过提供定位框（在一个或多个方向具有可应用的低线性膨胀系数）的关联，并且更一般地通过提供稳定的或可控的膨胀变形，能够将所有用于合成部件的特定特征（加固物，夹层等）的模塑的元件保持在精确的位置。

定位框还可以由热行为（膨胀）足够可预测地被考虑的材料制成，例如铝。但是，热膨胀系数的不同可以导致不可忽视的压力传递。由此需要承担的风险从部件的变形、脱模的困难到材料健康状况的损伤（分层，树脂的龟裂……）。

定位框还可以由使其与余下的加工工具热绝缘的具有任何热表现的材料制成。树脂的聚合所需要的温度的升高将不会引起定位框的元件的任何位移。在这种情况下，合成部件的膨胀与需要的定位公差相比是可以忽略的。

利用这种途径，能够使用基础加工工具（特别是低成本的冲模）来获得部件，只有那些需要精确定位的元件在技术上由更昂贵的材料制成，或者如果定位框是热绝缘的，部件将以低成本技术材料制成。

有利地，定位框在空间的三个方向上具有很低的热膨胀系数。

较佳地，至少部分地通过装配有定位框的压力装置，或者经由垂直于合成部件的自由度来获得结构元件的保持就位。进一步优选地，压力装置位于与所述结构元件对应的定位分度。

理想地，不考虑预成型件（干纤维）的厚度的减少，压力机构确保恒定的压缩力。

较佳地，冲模由铝制成。

有利地，定位框装配有至少一个支撑分度脚。

根据一个变型实施例，冲模是平坦的形状。

较佳地，可拆卸结构元件是独立的，三维几何块的形状和尺寸适于待制造的部件的形状和尺寸。

有利地，所述设备包括至少一个树脂注射装置。

此外，设备还可以包括如下选择：

-可拆卸结构元件可包括形状和尺寸适于中空结构的任何类型的柔性或刚性芯体；

-结构元件能够确保通风作用；

-设备包括注射装置，所述注射装置适于实现同时地或相继地使预成型件浸渍注入的树脂；

-注射装置分布在模具表面上，使得促进树脂的横向和/或层式的扩散；

-设备进一步包括用于密封结构元件的***，防止树脂注入到制造模具中；

本发明还涉及一种实施根据本发明的通过树脂注射模塑制造合成材料部件的设备的方法，其特征在于，包括如下步骤：

-通过定位框，在冲模上分度一个或多个模具的可移动结构元件，使得组装后的组件形成与待制造的部件的形状相对应的腔，

-施加一个力去保持就位，并且通过所述定位框来压缩分度的结构元件；

-预成型所述部件，尤其是预成型干纤维;

-通过树脂注射模塑所述部件。

有利地，相对于预成型件的平面来完成横向浸渍和/或相对于预成型件的平面来完成层式浸渍。

附图说明

参考附图，通过以下详细描述将更好地理解本发明。附图中的唯一一幅图为根据本发明的设备的剖视示意图。

具体实施方式

在法国申请FR 09/00300中可以发现，模具设备的通用原理是包括冲模和在该冲模上分度的可移动结构化元件。

实质上，合成材料部件的制造基本上包括通过适合的制造设备和合成元件而进行的模塑，其通过将液态树脂注入根据该部件的外轮廓的形状先前预成型并事先布置在闭模中的基本干燥的加固纤维的骨架中而形成。

所述模塑设备1在唯一的附图中示意性地示出。

设备1包括模具10，该模具10限定了用于容纳预成型件2的模腔，该预成型件2能够浸渍树脂从而形成合成材料部件。

模具10被细分成模塑冲模11，一个或多个模塑结构元件12布置在该冲模11上并被分度，这些模塑结构元件12是独立的并且活动的，从而使组装后的组件形成与待设计的部件的外轮廓的形状相对应的腔。

单独举例，这里的模塑冲模11是平坦的。

结构元件12能够在模塑冲模11上根据待成型的部件的形状而运动。结构元件12为三维几何形状块，其形状、面积、厚度以及在冲模11上的定位适应于待制造的部件的外轮廓的形状。因此，需要注意部件的几何方面、尺寸方面和厚度方面的约束。

这些结构元件尤其允许获得奇点（例如加固物21）以及关于每个待成型部件的定位。

在实践中，将预成型件1浸渍树脂，模具10连接至树脂容器（未示出），该树脂容器位于诸如炉子或任何其他合适的加热装置（未示出）内。该容器经由树脂注塑装置连接至模具10。

另外，模具10可与盖相关联，该盖用于封住模具10并且确保其配合模具部件的角色。

模具10还装配有确保盖和模具10之间的密封的***密封件。组件因此形成密封体积，来使得待制造的部件的体积具体化。

根据本发明，为了在整个树脂注塑阶段将结构元件12精确地保持就位，设备1还包括定位框30，该定位框30通过分度脚31（piedd’indexation）经由框30和脚31之间的连接件32保持就位。

还根据本发明，该定位框沿冲模11的轴线具有低的热膨胀系数，或者具有可预测的膨胀并且适于应用温度周期的任何膨胀系数，或者具有任何膨胀系数（如果定位框是热绝缘的并且因此没有膨胀）。

定位框30还具有弹性压力装置33（例如弹簧），该弹性压力装置33能够向结构元件12施加压力并将其保持就位。压缩压力还源于存在于模具的配合部件中的真空。在这种情况下，定位元件在垂直于合成部件的方向上具有自由度。

干纤维的预成型和压缩操作允许获得大量的体积百分比。粘合剂可以用来固定获得的该体积下的纤维。在这种情况下，在预成型操作期间应用了粘合剂的聚合周期。此种加工工具的设计允许使用相同的加工工具来执行预成型和模塑操作。

因此通过定位框，结构元件12能够被精确定位并且保持就位，而不受冲模11的膨胀产生的任何变形的影响。

虽然本发明已经以特定的实施例予以描述，但是该特定的实施例显然并非用于限制本发明。本发明包括了落入本发明的范围内的所描述的技术手段的所有等同物及其结合。

Claims (10)

1.一种通过树脂传递模塑制造合成材料部件的设备(1)，所述设备(1)包括制造模具(10)，至少一个预成型件(2)用于布置在所述模具(10)中并用于在树脂传递期间浸渍树脂，所述模具被细分成冲模(11)和用于在所述冲模上被分度的一个或多个可移动的结构元件(12)，组装后的组件形成与待制造的部件的形状相对应的腔，其特征在于，所述模具与至少一个定位框(30)关联，所述定位框(30)在至少一个方向上具有低的热膨胀系数，或者具有在框的定位和/或聚合周期方面有预期的任何热膨胀系数，或者如果定位框是热绝缘的而能够具有任何膨胀系数，所述定位框设计成允许对应于至少一个奇点(21)在冲模上将一个或多个可移动结构元件分度和保持就位，其中所述奇点被定位成优化力在部件内的传递以及部件的机械强度。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述定位框(30)在空间中的三个方向上具有低的热膨胀系数。

3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，至少部分地通过装配有定位框(30)的压力装置(33)，或者经由垂直于合成部件的自由度，来获得所述结构元件(12)的保持就位。

4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，所述压力装置(33)位于对应的所述结构元件(12)的定位分度。

5.根据权利要求1或2中所述的设备(1)，其特征在于，所述冲模(11)由铝制成。

6.根据权利要求1或2中所述的设备(1)，其特征在于，所述定位框(30)装配有至少一个支撑分度脚(31)。

7.根据权利要求1或2中所述的设备(1)，其特征在于，所述冲模(11)具有平坦的形状。

8.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述可移动的结构元件(12)是独立的，三维几何块的形状和大小适于待制造的部件的形状和大小。

9.根据权利要求1或2中所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括至少一个树脂注射装置。

10.一种用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的通过树脂注射模塑制造合成材料部件的设备(1)的方法，其特征在于，包括如下步骤：

-通过定位框(30)，在模具的冲模(11)上分度模具的一个或多个可移动的结构元件(12)，使得组装后的组件形成与待制造的部件的形状相对应的腔，

-施加一个力来保持就位，并且通过所述定位框来压缩被分度的结构元件；

-预成型所述部件；

-通过树脂注射模塑所述部件。