[发明专利]大型复合材料蒙皮模具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型蒙皮模具及其制造方法，特别是轨道车辆超大型复材蒙皮及其制造方法。

技术背景

为减轻高速交通轨道车辆车厢的重量，现有技术采用复合材料制造车身蒙皮，并对庞大的车身蒙皮进行分块，最小尺寸2米，最大尺寸达到12米。为了保证轨道车辆的装配精度质量及外形美观质量，每块复合材料零件精度及外观质量要求很高。对于如此大型的精密复材零件成形目前均采用用矩形型钢焊接成的支撑底座和用钢板组合成的支撑框架模具。由于复合材料蒙皮尺寸面积大，现有20余套大型模具在成形复合材料零件时经常发生轻微甚至严重漏气，钧不能满足复材零件制造所需的气密性要求。由于组成复合材料模具的玻璃钢层在手工操作过程中无法全部排除大面积铺层间空气，存在大大小小的气泡；环氧树脂层在固化时产生气体和热量，在内部及表面形成许多微型凹坑，玻璃钢层内的气泡和环氧树脂层内的凹坑形成无数微型通道，这些微型通道部分可以用肉眼观察到，但大部分无法用肉眼观察，实际工作中曾采用过吹气法、放大镜观察法，都不能发现消除这些缺陷，这些缺陷不可避免又无法彻底排除，成为制约轨道车辆项目进度的难点。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提出一种表面硬度高、气密性好、能够消除大型复合材料蒙皮模具微型凹坑气孔缺陷的大型复合材料蒙皮模具及其制造方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种大型复合材料蒙皮模具，包括，一个支撑底座、支撑框架、玻璃钢层和粘接在玻璃钢层上的环氧树脂层，其特征在于，所述的环氧树脂层表面上，喷涂有一层氟聚氨酯无光瓷清漆。

一种制造上述大型复合材料蒙皮模具的方法，其特征在于，首先用矩形型钢组合焊接成支撑底座，用纵横交错的钢板组合焊接成具有大型蒙皮工作型面的支撑框架，并焊接定位在上述支撑底座上，然后将玻璃钢层分成几个分段，用环氧树脂粘接分别固定在所述支撑框架的型面上，再将环氧树脂层粘接在玻璃钢层上，最后在所述环氧树脂层表面，均匀喷涂至少一层氟聚氨酯无光瓷清漆薄膜层。

本发明采用在环氧树脂表面均匀喷涂一层具有良好渗透性的氟聚氨酯无光瓷清漆，既保持了大型模具结构简洁、低成本的优点，又显著提高了复合材料模具表面质量及气密可靠性。本发明利用能与环氧树脂紧密粘合，具有良好渗透性的氟聚氨酯无光瓷清漆，完全填补了环氧树脂表面存在的凹坑，从根本上彻底消除了大型复合材料蒙皮模具微型凹坑气孔缺陷，严格保证了大型蒙皮模具的气密性。由于氟聚氨酯无光瓷清漆比环氧树脂硬度高、强度高，模具表面不易被划伤，能显著提高模具表面质量及模具使用寿命，挽救了二十余套将被废弃的大型模具，避免了数十万元的损失。经二十余套模具实际生产验证，本发明模具结构，完全满足了轨道车辆超大型复材零件生产技术条件，因而能大大提高模具在制造大型蒙皮过程气密的可靠性和模具的表面强度，彻底解决了环氧树脂表面存在的微型气孔缺陷，以尽可能低的模具成本生产出了优质复材零件。

可以认为本发明不仅可以用于轨道车辆超大型复合材料蒙皮模具，还可用于其它军用、民用领域超大型复材零件模具或其它类似大型复合材料蒙皮模具制造。

附图说明

图1是本发明用于轨道车辆超大型复材模具构造示意图。

图中：1支撑底座，2支撑框架，3玻璃钢层，4环氧树脂层，5氟聚氨酯无光瓷清漆层，6复合材料零件。

具体实施方式

参阅图1。本发明轨道车辆超大型复材模具由：用矩形型钢组合焊接而成的支撑底座1，用纵横交错的钢板组合焊接而成、并焊接定位在支撑底座1上组成具有大型蒙皮工作型面的支撑框架2，具有蒙皮型面的玻璃钢层3，粘接在玻璃钢层3上的环氧树脂层4，和喷涂在环氧树脂层4表面上的氟聚氨酯无光瓷清漆层5组成。玻璃钢层3的工作型面按照大约2米长度分段，由环氧树脂粘接固定在上述支撑框架2上。玻璃钢3分段对缝处用环氧树脂填平连接；环氧树脂层4粘接在玻璃钢层3上，并具有复材零件的型面精度要求，氟聚氨酯无光瓷清漆层5是在环氧树脂层4表面多次喷涂而形成的。氟聚氨酯无光瓷清漆层5厚度为约0.2mm。

经验证，采用本发明后，二十余套大型复材模具气密性非常好，表面质量显著提高，成功制造出轨道车辆大型优质复材蒙皮零件。