CN103522474A - 一种高分子粉料搪塑成型试验方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明具体公开了一种高分子粉料搪塑成型试验装置，包括搪塑机架；能够在搪塑机架上围绕一轴旋转的粉箱机构，用作模具加热搪塑粉的密闭容器，并为实验提供可视化窗口；驱动机构，驱动粉箱机构旋转；密封机构，用于密封粉箱机构并隔热；止动机构，用于在粉箱机构停转时，防止粉箱机构转动；旋转量标定机构，用于标定粉箱机构的旋转量；可移动导向板，用于通过改变其在粉箱机构内的位置来改变搪塑粉的流动方向；模具，用于加热搪塑粉。本发明简单精巧、操作方便、搪塑成型表皮用料少、试验周期短、成本低，可实现整个搪塑成型过程的试验模拟，特别适用于搪塑粉及其制品开发以及搪塑工艺参数设计，能够促进搪塑成型工艺技术和产业的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种搪塑成型技术领域的试验方法和装置，具体的是适用于搪塑粉及其制品开发以及搪塑工艺参数设计的高分子粉料搪塑成型试验方法和装置。
背景技术
高分子粉料搪塑成型工艺一般用于成型中高档汽车内饰件的表皮，如扶手、头枕、门饰板、仪表板、顶棚板等的表皮。通过该工艺成型的表皮具有纹理美观、手感舒适、厚度均匀、良好的弹性和力学强度、可成型形状较复杂的产品等优点。同时，随着汽车行业的发展，对搪塑制品的需求量不断增大。
在搪塑成型过程中，模具的预热温度和塑化温度直接影响搪塑粉的成型效果，进而影响搪塑表皮质量；旋转装置的旋转速度以及时间若控制不当，则可能导致表皮B表面流痕、粉体结块或结桥等质量问题；对于形状较复杂的模具，可能出现粉体无法到达模具的某一位置或多余的粉料难以从模具某一位置脱落的现象，导致形成制品缺陷；同时，搪塑成型过程中还可能存在焦烧、表面气孔、表皮厚度不均匀和光泽度差异大等质量问题。
目前，国内的搪塑生产装备、技术和原材料大多依赖进口。由于缺乏搪塑制品开发及搪塑工艺参数设计的经验，利用企业的搪塑成型生产线对制品进行质量缺陷分析、搪塑工艺参数优化设计和新产品开发无疑将耗费大量的资源，影响企业生产进度和经济效益。
发明内容
为适应搪塑行业的快速发展，同时降低企业产品开发成本，研制一种小巧、经济、实用的高分子粉料搪塑成型试验装置则十分必要。
本发明为解决以上问题，研制了一种高分子粉料搪塑成型试验方法和装置。
本发明采用的技术方案如下：
一种高分子粉料搪塑成型试验装置，包括搪塑机架；
能够在搪塑机架上围绕一轴旋转的粉箱机构，用作模具加热搪塑粉的密闭容器，并为实验提供可视化窗口；
驱动机构，驱动粉箱机构旋转；
密封机构，用于密封粉箱机构并隔热；
止动机构，用于在粉箱机构停转时，防止粉箱机构转动；
旋转量标定机构，用于标定粉箱机构的旋转量；
可移动导向板，用于通过改变其在粉箱机构内的位置来改变搪塑粉的流动方向；
模具，用于加热搪塑粉。
作为本发明的进一步改进，所述粉箱机构包括粉箱上体和粉箱下体；粉箱上体和粉箱下体采用间隙配合，所述密封机构包括上密封条和下密封条；上密封条和下密封条分别与粉箱上体和粉箱下体通过耐高温粘合剂固定连接；所述高分子粉料搪塑成型试验装置还包括锁紧机构，所述锁紧机构位于粉箱机构的左右两侧，用于将粉箱上体和粉箱下体锁紧。
进一步地，所述旋转量标定机构包括固定在搪塑机架上的标盘与固定在粉箱机构上的指针。
所述高分子粉料搪塑成型试验装置还包括烘箱，烘箱设置在搪塑机架的一侧。
所述高分子粉料搪塑成型试验装置还包括排料槽，用于盛放在搪塑成型试验后从粉箱机构里清除的剩余粉料。
所述止动机构包括安装于粉箱下体的销钉套筒、安装于支架上的销钉套筒和销钉；销钉与两个销钉套筒之间间隙配合。
所述驱动机构包括电动机、减速机、变速器、控制器；电动机输出轴与减速机的输入轴用连轴器连接；电动机与变速器、控制器组成电路系统；通过所述电动机为粉箱机构提供转动的驱动力，通过所述减速器、变速器实现对粉箱机构转动速度的控制，通过所述控制器实现对粉箱机构转动方向和转动时间的控制。通过上述驱动机构可实现搪塑成型过程中旋转速度、粉箱机构转动停止角度、转动时间等工艺参数的控制。
所述可移动导向板两端设有高磁性磁铁条，可移动导向板位于粉箱机构内部，通过高磁性磁铁条快速调整导向板与粉箱下体的相对位置，从而改变导向板在粉箱机构内的位置来改变搪塑粉的流动方向。
本发明还提供了一种高分子粉料搪塑成型试验方法，包括如下步骤：
1.准备阶段：调整粉箱机构内可移动导向板的数量和位置；将模具加热到设定温度，并向粉箱机构内加入适量的搪塑粉；将预热的模具放入粉箱机构中，将模具和粉箱机构固定；然后松开止动机构。
2.滚料阶段：粉箱机构在驱动机构的作用下转动；粉箱机构内的部分搪塑粉在热模具表面熔融塑化，并粘结成有一定厚度的表皮；通过可视窗口观察粉箱机构内粉体的流动状态以及在模具表面的粘挂情况；粉箱机构停止转动后，通过止动机构使粉箱机构固定不动，振落表皮上未粘结的搪塑粉。
3.塑化阶段：取出模具及其表面粘附的表皮并使表皮进一步塑化。
4.取件和分析阶段：在模具冷却到一定温度后取下搪塑表皮，检验分析表皮质量。
本发明中粉箱机构、搪塑机架、转动轴、止动机构、可移动导向板、模具均采用具有较好刚度和强度以及耐腐蚀性的金属材质，以保证试验设备可以长期稳定工作。驱动机构中的变速器和控制器可方便地调节粉箱机构的转速、转向、转动/停止时间，并保证粉箱机构按设定的参数准确地工作。密封机构采用耐高温、高弹性的橡胶条，在夹持固定模具周边的同时防止模具表面温度的下降，还防止在搪塑成型过程中粉箱机构内部的粉料流出。快速锁紧机构便于快速地装卸模具；通过可视窗口可以直观地观察粉箱机构内部粉体在搪塑成型过程中的流动状态以及粉体的结桥、粘挂粉箱机构/模具现象；采用高磁性磁铁使可移动导向板吸附于不锈钢粉箱机构的内壁，具有拆卸方便、位置改变灵活的特点。
本发明可以控制搪塑成型过程中的多个关键工艺参数，从而有助于搪塑粉及其制品的质量分析和搪塑工艺参数的优化设计。
本发明可实现的功能如下：
1.分析搪塑表皮缺陷产生的原因，包括搪塑表皮焦烧、表面流痕、表面气孔（泡）、表面塑化桔皮或流挂、厚度不均、光泽度差异大等质量问题。
2.优化设计搪塑成型过程中的工艺参数，包括模具预热温度、塑化炉温度和塑化时间、滚料速度和方向以及转动停止角度、滚料时间、导向板形状及位置等工艺参数的优化设计。
3.检测搪塑粉的质量并制备搪塑表皮样品，包括在不同搪塑粉配方体系和混配工艺参数条件下搪塑表皮的制备，进而表征分析搪塑表皮的热稳定性、力学性能、增塑剂迁出性、热物理性能和其他物理性能。
本发明的有益效果是，试验装置简单精巧、操作方便、搪塑成型表皮用料少、试验周期短、成本低，基本可实现整个搪塑成型过程的试验模拟，特别适用于搪塑粉及其制品开发以及搪塑工艺参数设计。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的粉箱机构的内部结构示意图。
图3是本发明的驱动机构结构示意图。
图4是本发明的旋转量标定机构的结构示意图。
其中，1、粉箱机构；2、搪塑机架；3、驱动机构；4、止动机构；5、角度标尺；6、可视窗口；7、排料槽；8、锁紧机构；9、烘箱；10、模具；11、密封机构；12、可移动导向板；13、磁铁条；14、第一销钉套筒；15、第二销钉套筒；16、销钉；17、标盘；18、转动轴；19、指针；20、支架；21、粉箱下体；22、粉箱上体；23、减速机；24、电动机；25、控制器；26、变速器；27、轴承座。
具体实施方式
如图1-4所示，一种高分子粉料搪塑成型试验装置，由粉箱机构1、搪塑机架2、驱动机构3、密封机构11、锁紧机构8、止动机构4、可视窗口6、角度标尺5、可移动导向板12、模具10、烘箱9等部分组成。上述粉箱机构1可以围绕安装于搪塑机架2上的水平的转动轴18旋转。锁紧机构8位于粉箱机构1的左右两侧，可视窗口6位于粉箱机构1的底部，当粉箱机构1旋转至适当位置时，可以透过可视窗口6观察粉箱机构1内的粉料以及模具10情况。止动机构4位于粉箱机构1和搪塑机架2上；标盘17与搪塑机架2固定连接，指针19与粉箱机构1的前端转动轴固定连接且与粉箱机构1的铅垂面平行，且标盘17的中心点与指针19的中心点都与转动轴18的中心相一致。可移动导向板12位于粉箱机构1的内部，其与粉箱机构1的相对位置可以根据需要快速调整；模具10的周边被密封机构11的上、下两块密封条夹持，并通过锁紧机构8固定于粉箱上体22和粉箱下体21之间；烘箱9设置在搪塑机架2的一侧。
粉箱机构1包括粉箱上体22和粉箱下体21；粉箱上体22和粉箱下体21在铅垂面上的配合部位采用间隙配合。粉箱下体21的前后两侧面各垂直安装一根转动轴18，这两根转动轴18的中心线一致，而且这两根转动轴18均通过轴承以及轴承座27安装于搪塑机架2上；其中，后端转动轴与减速机23的输出轴用连轴器固定连接。粉箱上体22和粉箱下体21均采用不锈钢材料制造。
搪塑机架2包括支架20和排料槽7；在支架20上安装两个轴承座27，使得粉箱机构1通过转动轴18、轴承以及两个轴承座27安装在支架20上。在支架20上安装第二销钉套筒15。在粉箱下体21的相应位置上也安装第一销钉套筒14。当销钉16同时插入第一销钉套筒14和第二销钉套筒15时，可阻止粉箱机构1的转动。支架20下端设有排料槽7，排料槽7与支架20活动连接，排料槽7用于盛放在搪塑成型试验后从粉箱机构1里清除的剩余粉料。
驱动机构3包括电动机24、减速机23、变速器26、控制器25；电动机24输出轴与减速机23的输入轴用连轴器连接；电动机24与变速器26、控制器25组成电路系统；通过电动机24为粉箱机构1提供转动的驱动力，通过减速器23、变速器26实现对粉箱机构1转动速度的控制，通过控制器25实现对粉箱机构1转动方向和转动时间的控制。通过驱动机构3可实现搪塑成型过程中转动速度、粉箱机构1转动停止角度、转动时间和方向等工艺参数的控制。密封机构11包括上密封条和下密封条；上密封条和下密封条分别与粉箱上体22和粉箱下体21通过耐高温粘合剂固定连接；密封条和粘合剂均采用长期可耐300℃高温的材料；密封机构11的主要作用是隔热，以防止被其夹持固定的模具10的表面温度下降，同时防止搪塑成型过程中粉箱机构1内部的粉料流出。
锁紧机构8包括四个快速夹具；粉箱机构1的左右两侧分别设置两个快速夹具，快速夹具的上、下两端分别与粉箱上体22和粉箱下体21固定连接。当打开快速夹具时，可将粉箱上体22和粉箱下体21分离，进而装卸模具10。
止动机构4包括安装于粉箱下体21的第一销钉套筒14、安装于支架20上的第二销钉套筒15和销钉16；销钉16与第一销钉套筒14和第二销钉套筒15之间采用间隙配合。在搪塑成型前，插入销钉16，使粉箱机构1保持水平，进行装卸模具10、装填搪塑粉料、调整可移动导向板12和密封粉箱机构1等操作；当搪塑成型时，拔出销钉16，使粉箱机构1可以转动。
可视窗口6通过螺钉固定在粉箱下体21的底部；可视窗口6采用耐高温的玻璃材料。通过可视窗口6可观察到搪塑成型过程中粉箱机构1内部粉体的流动状态和粉体在模具10表面的堆积情况。
角度标尺5包括标盘17和指针19；标盘17上刻有角度刻度，与支架20固定连接；指针19与转动轴18固定连接；标盘17的中心点与指针19的中心点都与转动轴18的中心相一致。角度标尺5用于指示粉箱机构1转动停止角度。
可移动导向板12两端为高磁性的磁铁条13，可移动导向板12位于粉箱机构1内部，通过高磁性的磁铁条13快速调整可移动导向板12与粉箱下体21的相对位置，从而改变搪塑粉的流动方向。
模具10采用铝、不锈钢或镍等材料制造，模具10的周边被夹持固定于粉箱上体22和粉箱下体21之间。
烘箱9采用的控温范围为25～400℃，控温精度为±1℃。
本实施例的工作过程为：
1.工艺参数设定及准备阶段：调整粉箱机构1内可移动导向板12的数量和位置；通过变速器26和控制器25设定粉箱机构1的转速、转向和转动/停止时间；设定烘箱9到一定温度；选择试验的模具10，并放入烘箱9内加热到设定温度。通过止动机构4使粉箱机构1固定不动，并向粉箱机构1内加入适量的搪塑粉；快速将预热到设定温度的模具10放入粉箱上体22和粉箱下体21之间，通过锁紧机构8将模具10、粉箱上体22和粉箱下体21固定；然后拔出定位销钉16。
2.滚料阶段：粉箱机构1在驱动机构3的作用下按设定参数转动；粉箱机构1内的部分搪塑粉在热模具10表面熔融塑化，并粘结成有一定厚度的表皮；通过可视窗口6观察粉箱机构1内粉体的流动状态以及在模具10表面的粘挂情况；在粉箱机构1停止转动后，通过止动机构4使粉箱机构1固定不动，人工敲击粉箱机构1，振落表皮上未粘结的搪塑粉。
3.塑化阶段：打开快速夹具，取下粉箱上体22，然后取出模具10及其表面粘附的表皮并放入烘箱9内使表皮进一步塑化。控制塑化温度和时间，在塑化完成后从烘箱9内取出模具10及其表面粘附的表皮。
4.取件和分析阶段：在模具10冷却到一定温度后人工取下搪塑表皮，检验分析表皮质量。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种高分子粉料搪塑成型试验装置，其特征是，包括：
搪塑机架；
能够在搪塑机架上围绕一轴旋转的粉箱机构，用作模具加热搪塑粉的密闭容器，并为实验提供可视化窗口；
驱动机构，驱动粉箱机构旋转；
密封机构，用于密封粉箱机构并隔热；
止动机构，用于在粉箱机构停转时，防止粉箱机构转动；
旋转量标定机构，用于标定粉箱机构的旋转量；
可移动导向板，用于通过改变其在粉箱机构内的位置来改变搪塑粉的流动方向；
模具，用于加热搪塑粉。
2.如权利要求1所述的高分子粉料搪塑成型试验装置，其特征是，所述粉箱机构包括粉箱上体和粉箱下体；粉箱上体和粉箱下体采用间隙配合，所述密封机构包括上密封条和下密封条；上密封条和下密封条分别与粉箱上体和粉箱下体通过粘合剂固定连接；所述高分子粉料搪塑成型试验装置还包括锁紧机构，所述锁紧机构位于粉箱机构的左右两侧，用于将粉箱上体和粉箱下体锁紧。
3.如权利要求1所述的高分子粉料搪塑成型试验装置，其特征是，所述旋转量标定机构包括固定在搪塑机架上的标盘与固定在粉箱机构上的指针。
4.如权利要求1所述的高分子粉料搪塑成型试验装置，其特征是，所述高分子粉料搪塑成型试验装置还包括烘箱，烘箱设置在搪塑机架的一侧。
5.如权利要求1所述的高分子粉料搪塑成型试验装置，其特征是，所述高分子粉料搪塑成型试验装置还包括排料槽，用于盛放在搪塑成型试验后从粉箱机构里清除的剩余粉料。
6.如权利要求1所述的高分子粉料搪塑成型试验装置，其特征是，所述止动机构包括安装于粉箱下体的销钉套筒、安装于支架上的销钉套筒和销钉，销钉与两个销钉套筒之间间隙配合。
7.如权利要求1所述的高分子粉料搪塑成型试验装置，其特征是，所述驱动机构包括电动机、减速机、变速器、控制器；电动机输出轴与减速机的输入轴用连轴器连接；电动机与变速器、控制器组成电路系统。
8.如权利要求1所述的高分子粉料搪塑成型试验装置，其特征是，所述可移动导向板两端设有磁铁条，可移动导向板位于粉箱机构内部。
9.如权利要求1所述的高分子粉料搪塑成型试验方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）准备阶段：调整粉箱机构内可移动导向板的数量和位置，向粉箱机构内加入搪塑粉，将预热的模具放入粉箱机构中，将模具和粉箱机构固定；
（2）滚料阶段：粉箱机构在驱动机构的作用下转动；粉箱机构内的部分搪塑粉在热模具表面熔融塑化，并粘结成有一定厚度的表皮；通过可视窗口观察粉箱机构内粉体的流动状态以及在模具表面的粘挂情况；粉箱机构停止转动后，通过止动机构使粉箱机构固定不动，振落表皮上未粘结的搪塑粉；
（3）塑化阶段：取出模具及其表面粘附的表皮并使表皮进一步塑化；
（4）取件和分析阶段：在模具冷却后取下搪塑表皮，检验分析表皮质量。
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- 2013-10-09 CN CN201310467087.9A patent/CN103522474B/zh not_active Expired - Fee Related
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