專(zhuān)利名稱(chēng)：一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制備仿生輕量型空芯板的模具和方法，尤其是涉及一種一體 化制備包括蜂窩及“蜂窩-小柱”芯在內(nèi)的多邊形格柵空芯板的模具和方法。
背景技術(shù)：
目前，世界面臨著三大嚴(yán)重問(wèn)題人口膨脹，環(huán)境惡化，資源短缺。因此開(kāi)發(fā)輕 量型高強(qiáng)板材，可以有效地節(jié)省資源，從而也可以緩解環(huán)境惡化的問(wèn)題。對(duì)此，第一實(shí)用 新型人等通過(guò)仿生手法，已經(jīng)實(shí)用新型了一種中間為蜂窩芯的夾層強(qiáng)化結(jié)構(gòu)(專(zhuān)利號(hào) ZL. 03116503. 6)，該結(jié)構(gòu)包括上、下層及中間層。其中，中間層為多邊形格柵芯(最典型的 代表為蜂窩芯)，沿著格柵壁交匯處設(shè)有加強(qiáng)柱。這是一種輕量型的仿生復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有這 種結(jié)構(gòu)的板材是一種優(yōu)秀的生態(tài)節(jié)能材料；可通過(guò)改變小柱的根數(shù)、小柱的分布，及多邊形 的形狀達(dá)到多樣化設(shè)計(jì)的目的，以滿(mǎn)足使用要求。整個(gè)結(jié)構(gòu)可以是同一的材料，也可以是由 纖維樹(shù)脂等組成的復(fù)合材料；該結(jié)構(gòu)適用于工業(yè)，建筑業(yè)，及其航空航天器等的廣泛領(lǐng)域。 但生物體本來(lái)的結(jié)構(gòu)是非常巧妙和復(fù)雜的。現(xiàn)階段還沒(méi)有辦法進(jìn)行完全的仿制?，F(xiàn)實(shí)生活 中，含蜂窩芯結(jié)構(gòu)的材料基本上也是多體成型的，如就商品化的鋁芯或紙芯蜂窩板材而言， 其成型工藝是蜂窩芯材單獨(dú)成型，然后與上下層板材通過(guò)粘結(jié)或鑲嵌等工藝成型。因此不 能一體化制作包括蜂窩芯在內(nèi)的多邊形格柵空芯板。

實(shí)用新型內(nèi)容為了一體化制作多邊形格柵空芯板，本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種一體化 制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，本實(shí)用新型可以一體化制備包括蜂窩及“蜂窩_小柱” 芯在內(nèi)的多邊形格柵空芯板等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并且具有工藝簡(jiǎn)單，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述的第一個(gè)目的，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案一種一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，包括陰模模具，在陰模模具設(shè)有 多個(gè)陽(yáng)模模具，所述陽(yáng)模模具包括可熔解、溶解或汽化的多邊形柱體，至少有一對(duì)相鄰多邊 形柱體之間存在間隙。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)明確，容易產(chǎn)業(yè)化，總體上可以得到輕量型，高強(qiáng)度的仿生構(gòu) 造，因此，本實(shí)用新型是一種通過(guò)提高現(xiàn)行蜂窩板材技術(shù)含量增加經(jīng)濟(jì)效益的有效方法。不 僅如此，新型的“蜂窩-小柱”芯中空多邊形格柵板可開(kāi)辟更多的應(yīng)用領(lǐng)域。從而可以產(chǎn)生 很高的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1模具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中底框模具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 圖5為圖1中的三種陽(yáng)模模具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例2制得的空芯板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]圖7是本實(shí)用新型陰模模具結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實(shí)施方式
一種一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，包括陰模模具1，在陰模模具1 設(shè)有多個(gè)陽(yáng)模模具，所述陽(yáng)模模具包括可熔解、溶解或汽化的多邊形柱體5，至少有一對(duì)相 鄰多邊形柱體5之間存在間隙，在本實(shí)施例中，在陰模模具1上設(shè)有定位口 10，在多邊形柱體5上設(shè)有定位柱體7，所述定位柱 體7被嵌入陰模模具1的定位口 10中，在多邊形柱體5與定位柱體7之間設(shè)有聯(lián)接小柱6， 并且，聯(lián)接小柱6的一端與多邊形柱體5連接，聯(lián)接小柱6的另一端與定位柱體7連接，多 邊形柱體5為石蠟多邊形柱體，多邊形柱體5采用正六棱柱體，定位柱體7、聯(lián)接小柱6和多 邊形柱體5三者的橫截面外接圓同心，至少在一個(gè)多邊形柱體5的至少一條棱的位置設(shè)置 圓弧形凹槽，本實(shí)施例還可以采用在三個(gè)相鄰的多邊形柱體5的棱上分別設(shè)有圓弧形凹 槽8，三個(gè)圓弧形凹槽8拼合后構(gòu)成一個(gè)圓孔12，陽(yáng)模模具在陰模模具1中呈陣列排列。所述陰模模具1底框中設(shè)有墊板，陰模模具1的上面設(shè)有頂蓋，墊板的上表面與頂 蓋下表面均為曲面。下面對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施方案作出更為詳細(xì)地說(shuō)明一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，該裝置包括多個(gè)陽(yáng)模模具和陰模模 具，陽(yáng)模模具本身需要由專(zhuān)用的附屬模具等(附屬陰模)成型或制作，通常為一個(gè)整體， 根據(jù)其作用可分為三個(gè)部分，它們分別是多邊形柱體、定位柱體和聯(lián)接小柱(也用作流出 口)，多邊形柱體和定位柱體分別位于上、下兩端，聯(lián)接小柱連接多邊形柱體和定位柱體，所 述的陽(yáng)模模具采用可熔解、溶解或汽化的材料；所述的陰模模具為框架型，陰模模具的底板 上設(shè)置有陽(yáng)模模具的定位口，陽(yáng)模模具通過(guò)定位柱體設(shè)置在定位口內(nèi)，多個(gè)陽(yáng)模模具上的 多邊形柱體相互拼合設(shè)置，多邊形柱體之間留有供形成格柵的空隙，在每個(gè)陽(yáng)模模具的多 邊形柱體的零個(gè)，或一個(gè)或多個(gè)邊角處設(shè)有圓弧形凹槽。作為優(yōu)選，上述的多邊形柱體采用正六棱柱體。正六棱柱體用于制造蜂窩芯板材。作為優(yōu)選，上述的多邊形柱體采用正六棱柱體，同時(shí)至少在柱體的一個(gè)或多個(gè)邊 角處設(shè)有圓弧形凹槽(簡(jiǎn)稱(chēng)為“凹槽棱柱體”)。凹槽棱柱體用于制造仿生結(jié)構(gòu)“蜂窩-小 柱”空芯板。作為優(yōu)選，上述的三個(gè)相鄰的多邊形柱體的邊角處分別設(shè)有圓弧形凹槽，三個(gè)圓 弧形凹槽拼合后構(gòu)成一個(gè)連接孔。成型后形成多邊形格柵上的小柱。作為優(yōu)選，上述陽(yáng)模模具的定位柱體也采用正六棱柱體，聯(lián)接小柱為一根，聯(lián)接小 柱采用圓柱體或者正六棱柱體或者其他規(guī)則形狀，定位柱體、聯(lián)接小柱和多邊形柱體三者 的橫截面外接圓同心，三者同心有利于多面體拼合時(shí)候的定位。作為優(yōu)選，上述的陰模模具底框表面中設(shè)有墊板，在陰模模具上設(shè)置陽(yáng)模模具后， 再在其上面一定的高度位置設(shè)有頂蓋，以便控制上下層的厚度，此時(shí)，需要在陰模模具上設(shè) 置相應(yīng)的頂蓋定位高度調(diào)節(jié)裝置，并在頂蓋上開(kāi)設(shè)若干個(gè)原材料注入口。作為優(yōu)選，上述的圓弧形凹槽與上、下面之間有一面或二面分別設(shè)有圓弧形倒角。作為優(yōu)選，所述的陽(yáng)模模具采用石蠟成型。石蠟熔點(diǎn)低，制樣后容易通過(guò)加溫融化 除去。[0024]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，上述陽(yáng)模模具的多邊形柱體，定位柱體及聯(lián)接小柱可以是相 互獨(dú)立，通過(guò)組裝而成。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，當(dāng)多邊形柱體較大時(shí)，定位柱體和聯(lián)接小柱多于一根，如用三 根，且三根聯(lián)接小柱不在同一條直線(xiàn)上。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，上述的多邊形柱體，當(dāng)它布置在陰模模具邊緣時(shí)，需要配合 邊緣形狀，作相應(yīng)的切割留下不完整的陽(yáng)模模具或只加工所需要部分陽(yáng)模模具。最常見(jiàn)的 為通過(guò)縱向切割只留下二分之一和四分之一陽(yáng)陽(yáng)模模具，這樣，通過(guò)拼合，設(shè)置出各種尺寸 大小，各種邊緣形狀的多邊形格柵空芯板所需的成型模具。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，上述陰模模具采用長(zhǎng)方形或圓形等其它各種需要的形狀。此 時(shí)，上述的多邊形柱體，當(dāng)它布置在陰模模具邊緣時(shí)，需要配合邊緣形狀，作相應(yīng)的切割留 下不完整的陽(yáng)模模具或只加工所需要部分陽(yáng)模模具。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，可以先制作較大面積的正方或長(zhǎng)方形板材，然后通過(guò)切割獲 得各種外形的板材，如圓形，梯形等板材。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，上層板的厚度可能通過(guò)加入陰模模具的材料的體積或重量來(lái) 進(jìn)行控制。此時(shí)，無(wú)需要用頂蓋。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，陰模模具底框的表面，墊板的上表面與頂蓋下表面及陽(yáng)模模 具的上下面表面均為曲面，以便制作曲面多邊形格柵空芯板材。作為特例，部分相鄰陽(yáng)模模具的多邊形柱體之間可以沒(méi)有空隙。本實(shí)用新型的另一實(shí)施例是制備空心板的方法，該方案為一體化制備多邊形格柵空芯板的方法，該方法采用上述各技術(shù)方案所述的模具裝 置，將空芯板的材料液體注入模具裝置中固化，所述的聯(lián)接小柱的空腔形成空芯板的下層， 空隙形成正多邊形格柵，正六棱柱的上層形成空芯板的上層，前述的圓弧形凹槽形成小柱； 直接脫模后得到實(shí)芯板材，再通過(guò)加溫熔解或者汽化或者加溶解液溶解去除空芯板內(nèi)的陽(yáng) 模模具，從而得到正多邊形格柵空芯板，或得到含有前述小柱的多邊形格柵空芯板。作為優(yōu) 選，所述的多邊形柱體采用正六棱柱體。本實(shí)用新型由于采用了上述的技術(shù)方案，通過(guò)液態(tài)固化成型，復(fù)合材料預(yù)埋成型， 粉狀材料預(yù)埋固化成型等方法，可以一體化制備出各種規(guī)格的多邊形格柵空芯板，并且具 有成型工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)用新型成功地克服目前生產(chǎn)蜂窩板材(它是多邊形格柵空芯 板的典型代表)時(shí)上下層與芯層之間需要通過(guò)粘接或鑲嵌式進(jìn)行連接的弱點(diǎn)，因此，上下 層與芯層之間無(wú)需使用粘結(jié)劑，消除了因這部分需要使用粘結(jié)劑而帶來(lái)的安全和環(huán)保等問(wèn) 題，并且成型工藝簡(jiǎn)單。同時(shí)，由于它們是一種典型的中空，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)板材，可以節(jié)省大量的 資源。所以，由本實(shí)用新型模具制造出的板材，首先具有低碳節(jié)能效果，是一種十分環(huán)保的 產(chǎn)品，它具有很好的社會(huì)效益；進(jìn)一步，本實(shí)用新型的模具可以一體化制造包括蜂窩及“蜂窩_小柱”芯在內(nèi)的中 空多邊形格柵板，蜂窩結(jié)構(gòu)已得到廣泛的應(yīng)用，而“蜂窩-小柱”夾芯結(jié)構(gòu)是生物對(duì)蜂窩結(jié) 構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的典范。并已經(jīng)初步證實(shí)它確實(shí)有許多優(yōu)秀的力學(xué)性能。但對(duì)于優(yōu)秀的生物 結(jié)構(gòu)常常碰到不容易仿制的困難。而我們通過(guò)巧妙的構(gòu)思，實(shí)用新型了這一套成型工藝簡(jiǎn) 單的模具，可以一體化生產(chǎn)出初級(jí)的仿生中空多邊形格柵板材。由于單純的蜂窩芯比“蜂 窩-小柱”芯簡(jiǎn)單，本實(shí)用新型同時(shí)也提供了一體化生產(chǎn)普通蜂窩的技術(shù)。這種一體化生
5產(chǎn)的，包括蜂窩及“蜂窩-小柱”芯在內(nèi)的中空多邊形格柵板，與傳統(tǒng)的通過(guò)粘接或鑲嵌式 生產(chǎn)的蜂窩板相比，由于整個(gè)板材為一個(gè)結(jié)構(gòu)體，整體性好，可獲得具有更好力學(xué)性能的板 材。因此，它們適用于所有與蜂窩結(jié)構(gòu)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做一個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1模具組合如圖1所示為一體化制備“蜂窩_小柱”(正六邊形格柵)空芯板的模具裝置， 該裝置包括陽(yáng)模模具2、3和陰模模具1，陽(yáng)模模具2、3分別由多邊形柱體5、定位柱體7和 聯(lián)接小柱6，多邊形柱體5、定位柱體7和聯(lián)接小柱6采用石蠟制模通過(guò)一體模塑得到，多邊 形柱體5和定位柱體7分別位于上、下兩端，聯(lián)接小柱6連接多邊形柱體5和定位柱體7， 多邊形柱體5和定位柱體7采用正六棱柱，聯(lián)接小柱6采用圓柱體，定位柱體7、聯(lián)接小柱6 和多邊形柱體5三者的橫截面外接圓同心。如圖3 圖5所示，需要注意的是，當(dāng)陽(yáng)模模具 2、3布置在陰模模具邊緣時(shí)，需要配合邊緣形狀，作相應(yīng)的切割留下不完整的陽(yáng)模模具或只 加工所需要部分陽(yáng)模模具。例如當(dāng)它陽(yáng)模模具處在圖1左上方角落上時(shí)，只需要如圖5所 示的四分之一的陽(yáng)模模具，通過(guò)類(lèi)似的手法，可以拼合出各種尺寸大小的正六邊形格柵空 芯板所需的成型模具組合，得到所需的各種板材。如圖2所示，陰模模具1為框架型，陰模模具1的底板上設(shè)置有與陽(yáng)模模具2數(shù)量 相等的定位孔10，定位孔10與定位柱體7相適配。陰模模具1中邊框的高度大于或等于陽(yáng) 模模具2中聯(lián)接小柱6與蜂窩部分高度及另一層板材的厚度總和。陰模模具1底框中可以 設(shè)有一系列的墊板，其尺寸與模具相對(duì)應(yīng)，可用墊板的厚度來(lái)調(diào)節(jié)制樣板材下層及板材總 體的厚度，制樣中非常靈活。陰模模具1的上面可以有或者沒(méi)有頂蓋。如果使用頂蓋，對(duì)于 較大的尺寸的部件，通常設(shè)計(jì)有多個(gè)材料注入口，也就是說(shuō)，采用多點(diǎn)注入成型法。如圖1所示，陽(yáng)模模具2、3、4等分別通過(guò)定位柱體7設(shè)置在定位孔10內(nèi)，多個(gè)多 邊形柱體5并排拼合設(shè)置，多邊形柱體5之間留有空隙11。在陽(yáng)模模具2的多邊形柱體5 的邊角處設(shè)有導(dǎo)通上下面的圓弧形凹槽8，圓弧形凹槽8與上、下面之間分別通過(guò)圓弧槽9 相過(guò)度，三個(gè)相鄰的多邊形柱體5的邊角處分別設(shè)有圓弧形凹槽8，三個(gè)圓弧形凹槽8拼合 后構(gòu)成一個(gè)連接孔12，在上述的模具中設(shè)置了三個(gè)連接孔12，制樣后可形成三根小柱。實(shí)施例2一體化制備正多邊形格柵空芯板的方法，該方法采用實(shí)施例1技術(shù)方案所述的模 具裝置；將空芯板的材料(如樹(shù)脂與玄武巖短切纖維的混合物)注入模具裝置中固化，所述 的聯(lián)接小柱6的空腔形成空芯板的下層，空隙11形成蜂窩形格柵，連接孔12形成蜂窩形格 柵的加強(qiáng)柱，多邊形柱體5的上層形成空芯板的上層；成型后先將包含有陽(yáng)模模具的板材 從陰模模具中進(jìn)行脫模，再通過(guò)加溫熔解多邊形柱體5、定位柱體7和聯(lián)接小柱6除去陽(yáng)模 模具2。這樣就可以得到橫斷面如圖6所示的空芯板，制造出“蜂窩_小柱”芯新型仿生節(jié) 能空芯板，參見(jiàn)中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)ZL. 03 1 16503.6，申請(qǐng)日2003-04-21)。
權(quán)利要求一種一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在于，包括陰模模具(1)，在陰模模具(1)設(shè)有多個(gè)陽(yáng)模模具，所述陽(yáng)模模具包括可熔解、溶解或汽化的多邊形柱體(5)，至少有一對(duì)相鄰多邊形柱體(5)之間存在間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在于，在 陰模模具(1)上設(shè)有定位口(10)，在多邊形柱體(5)上設(shè)有定位柱體(7)，所述定位柱體 (7)被嵌入陰模模具⑴的定位口(10)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在于，在 多邊形柱體(5)與定位柱體(7)之間設(shè)有聯(lián)接小柱(6)，并且，聯(lián)接小柱(6)的一端與多邊 形柱體(5)連接，聯(lián)接小柱(6)的另一端與定位柱體(7)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在于，多 邊形柱體(5)為石蠟多邊形柱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在于，多 邊形柱體(5)采用正六棱柱體，定位柱體(7)、聯(lián)接小柱(6)和多邊形柱體(5)三者的橫截 面外接圓同心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在于，至 少在一個(gè)多邊形柱體(5)的至少一條棱的位置設(shè)置圓弧形凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在于，在 三個(gè)相鄰的多邊形柱體(5)的棱上分別設(shè)有圓弧形凹槽(8)，三個(gè)圓弧形凹槽(8)拼合后構(gòu) 成一個(gè)圓孔(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在于，陽(yáng) 模模具在陰模模具(1)中呈陣列排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，其特征在 于陰模模具(1)底框中設(shè)有墊板，陰模模具(1)的上面設(shè)有頂蓋，墊板的上表面與頂蓋下 表面均為曲面。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種一體化制備多邊形格柵空芯板的模具裝置，包括陰模模具，在陰模模具設(shè)有多個(gè)陽(yáng)模模具，所述陽(yáng)模模具包括可熔解、溶解或汽化的多邊形柱體，至少有一對(duì)相鄰多邊形柱體之間存在間隙。本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種利用上述模具裝置來(lái)制備一體化制備多邊形格柵空芯板的方法，將空芯板的材料液體注入模具裝置中固化，所述的聯(lián)接小柱的空腔形成空芯板的下層，空隙形成多邊形格柵，多邊形柱體的上層形成空芯板的上層；通過(guò)加溫熔解、汽化或者加溶解液除去將空芯板從陽(yáng)模模具中脫模。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)明確，容易產(chǎn)業(yè)化，總體上可以得到輕量型，高強(qiáng)度的仿生構(gòu)造。
文檔編號(hào)B29C33/38GK201664975SQ20102011392
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者關(guān)蘇軍, 陳錦祥 申請(qǐng)人:東南大學(xué)