一种热塑性复合材料成型模具

本技术涉及复合材料模具，具体涉及一种热塑性复合材料成型模具。背景技术：1、热塑性复合材料具有比强度高、耐腐蚀性好、耐冲击性强、成本较低和可重复利用等优点。在航空航天领域，如飞机压力舱壁板、货舱底板、机身固定翼等方面，在汽车领域，例如汽车保险杠、底板、发动机罩等方面，另外在生物医学领域，如骨钉、髓内板、骨折支架等方面，热塑性复合材料均有广泛的应用。这些应用领域充分利用了热塑性复合材料的优点，以满足各自领域对材料性能和性能要求的需求。2、热塑性复合材料主要成型方式有注射成型、层压成型、滚压成型和模压成型等。其中，模压成型是一种将定量的模压原料放入模具中，选择合适的温度和压力后，经过固化成型的方法。在成型过程中需要加热和加压使热塑性树脂熔融并充满模腔，同时增强体纤维也会随之流动。对于三维编织预制体来说，由于其独特的编织结构使得成型复合材料有着良好的抗弯性能和抗疲劳损伤等优点，而传统的模压成型方式会对编织结构造成破坏，从而影响复合材料的力学性能。因此，研究出一种可以保持三维编织预制体结构的模压成型方法是当前亟待解决的问题。技术实现思路1、针对现有技术中的不足，本实用新型公开一种热塑性复合材料成型模具，采用该模具进行热塑性复合材料预制体的成型，可在加热预制体后对预制体进行拉伸、加压，从而保持热塑性复合材料的编织结构，提升了复合材料的力学性能。2、为了实现以上技术目的，本实用新型提出一种热塑性复合材料成型模具，该模具包括上模板、中模板和下模板，所述上模板上设置若干个凸出的压条，所述中模板上设置与所述压条匹配的导向槽，所述下模板上设置用于放置预制体的凹槽；所述凹槽的前端设置用于固定预制体的固定装置，后端设置用于金属丝穿设的拉伸孔；合模后所述压条、导向槽与所述凹槽匹配形成用于预制体成型的空间。3、在上述技术方案中，所述成型模具设置了上模板、中模板和下模板三层结构，三个模板上的压条、导向槽和凹槽相互匹配，由此可形成密封性能良好的封闭模腔，有利于模压成型，同时有利于复合材料预制体的装载、后续成型热塑复合材料的卸载及模具清理，提升了模具的可操作性。4、采用上述技术方案模具进行热塑性复合材料成型时，首先将预制体放置于下模板的凹槽中，凹槽前端的固定装置将预制体的前端固定于下模板、以便于后续拉伸操作的进行，预制体的后端由金属丝穿插锁紧，金属丝的另一端穿设拉伸孔连接在旋转轴上，后续拉伸操作时可通过旋转旋转轴，从而收紧金属丝、进而带动预制体的后端延展拉伸，防止加热熔融后的树脂充盈破坏了预制体增强纤维独特的编织结构，由此，待复合材料冷却后可赋予成型的热塑性复合材料更佳的力学性能。本实用新型的一个优选实施例给出了采用传统模压成型与采用本实用新型模具进行模压成型所得材料的对比图，采用本实用新型模具所制备热塑性复合材料的结晶度和取向度明显提升。5、需注意的是，本实用新型对复合材料所用热塑性树脂纤维和增强体纤维的种类不做限定，比如所用热塑性树脂纤维可选为聚丙烯、聚乳酸、尼龙纤维、聚醚醚酮中的一种或多种，所用增强体纤维可选为碳纤维、玻璃纤维、麻纤维、玄武岩纤维中的一种或多种，由此形成的技术方案均在本实用新型保护范围内。6、与现有技术相比，本实用新型热塑性复合材料成型模具设置可精准合模的上模板、中模板和下模板，保证了模腔紧密性，通过设置固定装置及拉伸孔可实现对热塑性复合材料预制体的拉伸从而调节材料的取向性，不仅改善了编织结构损伤的问题，同时提升了复合材料的结晶度和取向度，提升了复合材料的力学性能。技术特征：1.一种热塑性复合材料成型模具，其特征在于，包括上模板(1)、中模板(2)和下模板(3)，所述上模板(1)上设置若干个凸出的压条(13)，所述中模板(2)上设置与所述压条(13)匹配的导向槽(16)，所述下模板(3)上设置用于放置预制体的凹槽(7)；所述凹槽(7)的前端设置用于固定预制体的固定装置，后端设置用于金属丝穿设的拉伸孔(4)；合模后所述压条(13)、导向槽(16)与所述凹槽(7)匹配形成用于预制体成型的空间。2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，所述固定装置包括固定螺丝(6)和压板(5)，所述固定螺丝(6)穿设压板(5)后连接所述下模板(3)。3.根据权利要求1所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，所述下模板(3)上设置若干个定位销(9)，上模板(1)和中模板(2)上设置定位孔(14)，每个定位销(9)穿设上模板(1)和中模板(2)上对应位置的定位孔(14)。4.根据权利要求1所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，还包括塞打螺丝(10)；5.根据权利要求1所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，所述下模板(3)的后端设置拉伸部件，用于固定并带动金属丝的另一端收紧，从而进一步拉伸预制体。6.根据权利要求5所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，所述拉伸部件包括对称设置的支撑块(11)及设于支撑块(11)之间的旋转轴(12)。7.根据权利要求6所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，所述旋转轴(12)的一端连接手轮(8)、摇杆或齿轮。8.根据权利要求1所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，所述凹槽(7)的长、宽及深度的比为(200-400)：(10-30):1。9.根据权利要求1所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，所述压条(13)的高度与所述凹槽(7)深度比为(15-25)：1。10.根据权利要求1所述的热塑性复合材料成型模具，其特征在于，所述压条(13)的数量为1-5个。技术总结本技术提供一种热塑性复合材料成型模具，该模具包括上模板、中模板和下模板，所述上模板上设置若干个凸出的压条，所述中模板上设置与所述压条匹配的导向槽，所述下模板上设置用于放置预制体的凹槽；所述凹槽的前端设置用于固定预制体的固定装置，后端设置用于金属丝穿设的拉伸孔；合模后所述压条、导向槽与所述凹槽匹配形成用于预制体成型的空间。本技术热塑性复合材料成型模具设置可精准合模的上模板、中模板和下模板，保证了模腔紧密性，通过设置固定装置及拉伸孔可实现对热塑性复合材料预制体的拉伸，从而促进保持增强体纤维体独特的三维编织结构，提高热塑性复合材料的力学性能。技术研发人员：王静,吕东阳,焦亚男,李彩云受保护的技术使用者：天津工业大学技术研发日：20231030技术公布日：2024/8/16