CN105690686B - 一种碳纤维成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碳纤维成型设备，包括一配混结构、一储射转换结构、一多级注射结构，所述注射结构上设有注射喷嘴；所述储射转换结构包括储射转换结构本体，用以实现对接收注塑熔体进行储射转换功能；所述配混结构包括配混结构本体，其用于对待加工材料进行剪切、熔融；所述多级注射结构用于完成注塑熔体的注射过程。本产品既能实现工业化大批量生产的效率需求，又能满足碳纤维制成品强度需求，使注塑成型后的成品件在抗拉强度和抗冲击强度上，较之所述连续纤维加热和剪切时间长的生产方式，都有更大的提升。

Description

一种碳纤维成型设备

技术领域

本发明涉及注塑机领域，具体涉及一种碳纤维成型设备。

背景技术

碳纤维是一种碳含量在90％(质量分数)以上的新型无机纤维材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗辐射、导电、传热、和相对密度小等一系列优异性能，属于典型的高性能纤维。碳纤维既有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，利用碳纤维制作的构件质量轻、比刚度高，应用范围广泛。但是，目前已经成熟的碳纤维应用形式主要有四种，一种为手糊压层法，将浸过胶后的碳纤维片剪形叠层，或是一边铺层一边刷上树脂，再热压成型，该种方法制成的碳纤维产品强度高，但生产效率低下；一种为缠绕成型法，将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，此种方法只适用于制作圆柱体和空心器皿，且生产效率低下；一种为模压法，这种方法是将已预浸树脂的碳纤维材料放入金属模具中，加压后使多余的胶液溢出来，然后高温固化成型，该种方法制成的碳纤维产品强度高，但同样生产效率低下，且无法制作结构件；一种为长纤粒料注塑法，将碳纤维预加工，制成粒料，再经由注塑机注塑成型，此种方法虽然解决了生产效率问题，但在粒料中纤维长度较长的碳纤维，经过注塑机螺杆和热流道的剪切和加热作用下，制成品中纤维长度在5mm以上的仅为30％，致使制成品强度大大降低。

由于碳纤维材料本身的强度在高温下易受损害，且碳纤维的长度以及其在制成品中的交错复杂程度，将影响其制成品的强度，由此可见，目前对于碳纤维的应用，在即保证碳纤维材料强度又实现大批量工业化生产的生产工艺是空缺的，对于实现碳纤维的连续化生产和成型加工的设备同样处于市场空白的状态，因此，研制一种即能够减少碳纤维受高温损害的时间又能够增大碳纤维在制成品中的长度,且能满足工业化大批量生产的效率需求的设备是尤为必要的。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种碳纤维成型设备，其用于加工含碳纤维材料的注塑材料，包括：

一配混结构，其用以将配方材料进行剪切、加热，使其达到熔融状态，并将连续形态的碳纤维材料进行剪切后与熔融状态的所述配方材料配混形成注塑熔体；

一多级注射结构，其用以当所述注塑熔体容量达到设定值后，注射所述注塑熔体；

一储射转换结构，其用以在所述多级注射结构关闭时，临时存储所述注塑熔体；在所述多级注射结构开启时，将所述储射转换结构和所述配混结构中的所述注塑熔体送入所述多级注射结构；

所述多级注射结构包括：一注射喷嘴，其为所述注塑熔体的排出口。

较佳的，所述储射转换结构包括储射转换结构本体，用以实现对接收注塑熔体进行储射转换功能，所述储射转换结构还包括：一储射闸阀，用于改变所述注塑熔体流向；所述储射闸阀包括：一储射闸阀阀座，其上设置有第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均用以流通所述注塑熔体；一储射闸阀阀芯，其位于所述储射闸阀阀座内部，用以改变所述注塑熔体的流通状态；所述储射闸阀阀芯包括：双通孔和三通孔，所述双通孔能够随着所述储射闸阀阀芯的移动实现导通状态与非导通状态的切换，在导通状态时，所述双通孔用以将所述注塑熔体引入并流出所述储射闸阀；所述三通孔能够随着所述储射闸阀阀芯的移动实现三通状态与两通状态的切换，在两通状态时，所述三通孔实现所述储射闸阀阀芯与所述储射闸阀阀座的导通，在三通状态时，增加接收所述注塑熔体的进入。所述储射转换结构为所述配混结构连续不断供来的所述注塑熔体设置一个临时储藏空间，在工业生产中，大大增加了生产效率，避免反复启停对设备造成的损害，同时避免对所述注塑熔体的反复加热造成能源的浪费；所述注塑熔体通过在两个阀道中交换进出，减少旧料在所述储射转换结构中的残留时间。

较佳的，所述配混结构包括配混结构本体，其用于对待加工材料进行剪切、熔融；所述配混结构本体包括一螺杆筒体，其用于对配混过程提供实施空间，所述螺杆筒体包括至少一个筒体组件，其用于构成所述螺杆筒体；所述筒体组件包括：开口筒体和闭口筒体，所述开口筒体上设置有通孔，所述通孔用于将待加工材料投入所述配混结构中；所述闭口通体，其用于构成所述螺杆筒体；根据工艺需要，所述通孔在所述螺杆筒体上所处的位置，由所述开口筒体和所述闭口筒体的组合确定。所述配混结构能够将所述待加工材料由颗粒状态转变为可流动的熔融状态，且通过所述开口筒体和所述闭口筒体自有组合的形式可根据工艺的具体需要，调整所述通孔在所述螺杆筒体上的布置位置，进而通过对所述通孔位置的改变以及与所述螺杆筒体上设置的加热装置的配合，把握所述待加工材料的加热时间和加热温度，满足工业生产的多样化需求，避免企业重复购置配件而造成的成本增加。

较佳的，所述多级注射结构包括：一注射结构本体，其用于完成注塑熔体的注射过程；所述注射结构本体包括：一注射储料缸，其用于存储所需容量的所述注塑熔体；一进排料管座，其用于引入所述注塑熔体，并将所述注射储料缸内的所述注塑熔体注射排出；所述进排料管座包括：一进料管和一排料管，所述进料管，其用于引入所述注塑熔体；所述排料管，其用于将所述注射储料缸内的所述注塑熔体注射排出。所述多级注射结构通过对所述注塑熔体的缓冲储料、挤压注塑，完成对所述注塑熔体的射出。

较佳的，所述待加工材料包括连续纤维和配方材料；所述开口筒体上的通孔数量至少为2个，所述通孔包括：第一进料通孔，其用于投入所述连续纤维；第二进料通孔，其用于投入所述配方材料。将所述连续纤维和所述配方材料分开投入所述配混结构中，可根据不同的工艺需求，实现对不同的所述待加工材料的选择以及不同的加工方式。

较佳的，所述螺杆筒体内部设有螺杆组件，所述螺杆组件由至少两根并排设置的螺杆构成，所述螺杆组件用于剪切待加工材料，并沿螺旋线前进方向将所述待加工材料输送到下游。

较佳的，其中至少一个所述第一进料通孔位于所述第二进料通孔的下游位置。所述连续纤维的投入位置位于所述配方材料的投入位置的下游，可减小对所述连续纤维的剪切和加热时间，从而使所述连续纤维剪切后的形成的纤维片段长度更长，大于5mm的纤维片段占比更多，进而使注塑成型后的成品件在抗拉强度和抗冲击强度上，较之所述连续纤维加热和剪切时间长的生产方式，都有更大的提升。

较佳的，所述配混结构外部还连接至少一侧喂料装置，其用于实现侧方投料，所述螺杆筒体上还设置有与所述侧喂料装置相对应的通孔；所述侧喂料装置包括一侧喂料配混装置，其用于对所述侧喂料进料口投入的所述待加工材料进行剪切、熔融。设置所述侧喂料装置可在复杂的注塑生产工艺中，将加热温度、加热时间存在较大差异的不同种类的所述配方材料分别加工，待其熔融后，再进行配混，满足了复杂工艺下的多样化生产需求，避免因不同的材料同时剪切、同时加热熔融，对产品结构、产品的工艺性能造成损失。

较佳的，所述碳纤维成型设备还包括：一纤维上料结构，其用于将纤维状所述待加工材料输送到所述配混结构中；一塑料上料结构，其用于将颗粒状所述待加工材料输送到所述配混结构中。

较佳的，所述储射闸阀上部连接一缓冲储料缸，其用于实现所述注塑熔体的存储和挤出。设置所述缓冲储料缸可以为所述配混结构连续不断供来的所述注塑熔体设置一个临时储藏空间，在工业生产中，大大增加了生产效率，实现连续生产，避免反复启停对设备造成的损害。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1、所述配混结构能够将所述待加工材料由颗粒状态转变为可流动的熔融状态，且通过所述开口筒体和所述闭口筒体自有组合的形式可根据工艺的具体需要，调整所述通孔在所述螺杆筒体上的布置位置，进而通过对所述通孔位置的改变以及与所述螺杆筒体上设置的加热装置的配合，把握所述待加工材料的加热时间和加热温度，满足工业生产的多样化需求，避免企业重复购置配件而造成的成本增加。2、所述连续纤维的投入位置位于所述配方材料的投入位置的下游，可减小对所述连续纤维的剪切和加热时间，从而使所述连续纤维剪切后的形成的纤维片段长度更长，大于5mm的纤维片段占比更多，进而使注塑成型后的成品件在抗拉强度和抗冲击强度上，较之所述连续纤维加热和剪切时间长的生产方式，都有更大的提升。3、设置所述侧喂料装置可在复杂的注塑生产工艺中，将加热温度、加热时间存在较大差异的不同种类的所述配方材料分别加工，待其熔融后，再进行配混，满足了复杂工艺下的多样化生产需求，避免因不同的材料同时剪切、同时加热熔融，对产品结构、产品的工艺性能造成损失。4、所述储射转换结构为所述配混结构连续不断供来的所述注塑熔体设置一个临时储藏空间，在工业生产中，大大增加了生产效率，避免反复启停对设备造成的损害，同时避免对所述注塑熔体的反复加热造成能源的浪费，所述注塑熔体通过在两个阀道中交换进出，减少旧料在所述储射转换结构中的残留时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明的碳纤维成型设备的示意图；

图2是本发明的配混结构的示意图；

图3是本发明的开口筒体的示意图；

图4是本发明的闭口筒体的示意图；

图5是本发明的储射结构的示意图；

图6是本发明的缓冲储料缸主视图的剖面示意图；

图7是本发明的缓冲储料缸右视图的剖面示意图；

图8是本发明的储射闸阀与注射闸阀的剖面示意图一；

图9是本发明的储射闸阀与注射闸阀的剖面示意图二；

图10是本发明的储射闸阀与注射闸阀的剖面示意图三；

图11是本发明的注射结构的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

一种碳纤维成型设备,其用于将待加工材料进行处理，并进行注塑；如图1所示，其为本发明的碳纤维成型设备的示意图，所述碳纤维成型设备包括：一纤维上料结构1、一塑料上料结构2、一配混结构、一储射转换结构、一多级注射结构、一锁模结构6；

所述待加工材料包括：连续纤维和配方材料，所述连续纤维包括碳纤维。

实施例1

如上述所述的碳纤维成型设备，本实施例与其不同之处在于，所述纤维上料结构1用于存放所述连续纤维，并将所述连续纤维通过软管输送到所述进料控制结构中。

实施例2

如上述所述的碳纤维成型设备，本实施例与其不同之处在于，所述塑料上料结构2包括喂料称，所述喂料称用于对所述配方材料进行计量，所述塑料上料结构设置至少一个所述喂料称，每个所述喂料称用于称量一种配方材料，所述塑料上料结构通过底部料口将所述配方材料送入所述进料控制结构中。所述喂料称配置相应的补料仓和上料装置，用于实现补料和上料功能，便于生产连续进行，所述配方材料的形状包括颗粒状。

实施例3

如上述所述的碳纤维成型设备，本实施例与其不同之处在于，如图2所示，所述配混结构3用于对所述待加工材料进行剪切、熔融；所述配混结构3包括：一电机31、一减速器32、一螺杆组件、一螺杆筒体33；

所述电机31用于对配混过程提供动力，所述电机31的输出轴与所述减速器32的输入端相连接，所述减速器32的输出端与所述螺杆组件的固定端相连，所述减速器32用于带动所述螺杆组件绕轴线方向转动；所述螺杆组件包括由至少两根并排设置的螺杆构成，所述螺杆上设置有至少一种螺旋线，当所述待加工材料沿着所述螺旋线前进的方向运动时，设置多种形式的螺旋线，各种形式的螺旋线组合在一起，更利于对所述待加工材料的剪切；所述螺杆组件置于所述螺杆筒体33内部，所述螺杆筒体用于对配混过程提供实施空间，所述螺杆筒体33上留有至少2个通孔，所述通孔的布置位置与所述塑料上料结构和所述纤维上料结构的进料位置相对应，所述通孔包括第一进料通孔331和第二进料通孔332，所述第一进料通孔用于投入所述连续纤维，所述第二进料通孔，其用于投入所述配方材料，其中至少一个所述第一进料通孔位于所述第二进料通孔的下游位置；所述第一进料通孔331设置在相对于所述减速器的远端位置，所述第二进料通孔332设置在相对于所述减速器的近端位置，其中至少一个所述第一进料通孔331位于所述第二进料通孔332的下游位置；所述螺杆筒体包括至少一个筒体组件，所述筒体组件用于构成所述螺杆筒体；将所述连续纤维和所述配方材料分开投入所述配混结构中，且所述连续纤维的投入位置位于所述配方材料的投入位置的下游，可减小对所述连续纤维的剪切和加热时间，从而使所述连续纤维剪切后的形成的纤维片段长度更长，大于5mm的纤维片段占比更多，进而使注塑成型后的成品件在抗拉强度和抗冲击强度上，较之所述连续纤维加热和剪切时间长的生产方式，都有更大的提升。

所述螺杆筒体33外部设置有至少1个加热装置，其用于将所述配方材料熔融；

所述配混结构3外部还连接有一侧喂料装置34，所述螺杆筒体33上还设置有与所述侧喂料装置34相对应的通孔333；所述侧喂料装置34包括一侧喂料进料口，所述侧喂料进料口用于将所述待加工材料投入所述侧喂料装置34；所述侧喂料装置34还可以包括一侧喂料配混装置，所述侧喂料配混装置用于对所述侧喂料进料口投入的所述待加工材料进行剪切、熔融；所述侧喂料配混装置包括一侧喂料螺杆筒体，其用于对配混过程提供实施空间；所述侧喂料螺杆筒体内部设有侧喂料螺杆组件，所述侧喂料螺杆组件用于剪切待加工材料，并沿螺纹前进方向将所述待加工材料输送到所述配混结构中；所述侧喂料配混装置外部设置有至少1个加热装置其用于将所述待加工材料熔融；设置所述侧喂料装置可在复杂的注塑生产工艺中，将加热温度、加热时间存在较大差异的不同种类的所述配方材料分别加工，待其熔融后，再进行配混，满足了复杂工艺下的多样化生产需求，避免因不同的材料同时剪切、同时加热熔融，对产品结构、产品的工艺性能造成损失。

所述螺杆筒体33一端还连接有一开车阀35，所述开车阀位于所述螺杆筒体33相对于所述减速器32的另一端；所述开车阀底部连接有泄漏料收集槽；

所述螺杆筒体33由至少1个筒体组件连接而成，各筒体组件由连接件相连接，所述螺杆筒体33的总长度不短于所述螺杆组件的长度，如图3、图4所示，所述筒体组件包括开口筒体和闭口筒体，所述开口筒体上设置有所述通孔，所述开口筒体用于投入待加工材料；根据工艺的具体需要，通过所述开口筒体和所述闭口筒体自有组合的形式，调整所述通孔在所述螺杆筒体上的布置位置，进而通过对所述通孔位置的改变以及与所述螺杆筒体上设置的加热装置的配合，把握所述待加工材料的加热时间和加热温度，满足工业生产的多样化需求，避免企业重复购置配件而造成的成本增加。

所述螺杆组件由至少两根并排设置的螺杆构成，所述螺杆用于剪切待加工材料，并沿螺旋线前进方向将所述待加工材料输送到下游。

所述电机31作为动力输出装置带动所述减速器32运转，所述减速器32经内部结构减速增矩后带动所述螺杆组件沿各自轴线绕相同的方向转动，所述塑料上料结构2输送来的所述配方材料经由所述通孔332进入所述螺杆筒体33，所述螺杆组件将所述配方材料自然剪切，并在所述加热装置加热的作用下熔融；所述纤维上料结构1输送来的连续纤维经由所述通孔331进入所述螺杆筒体33，所述连续纤维在所述螺杆组件的剪切作用下形成纤维片段，所述纤维片段与熔融状态的配方材料混合为注塑熔体，所述注塑熔体在所述螺杆旋转时产生的推力作用下，一起被送入下游单元。将所述连续纤维从相对于所述减速器的远端位置加入，从而减少所述连续纤维的剪切和熔融时间，保证所述纤维片段有足够的长度。所述侧喂料装置34能够将至少一种配方材料经由通孔333送入所述螺杆筒体33，并在所述螺杆组件和加热装置的作用下剪切、熔融，所述侧喂料装置34根据配方需要选用。当所述配混结构3开始工作时，打开所述开车阀，使所述注塑熔体能够顺利的流出。通过所述开口筒体与所述闭口筒体的搭配安装，来实现对所述通孔位置的改变以及筒体长度的变化，进而满足实际生产时对进料位置需求不同的情况，使所述筒体设置形式更加多样化，满足多种工艺生产的需求。

实施例4

如上述所述的碳纤维成型设备，本实施例与其不同之处在于，如图5所示，所述储射转换结构4包括一缓冲储料缸41、一储射油压缸42、一储射闸阀43、一储射闸阀油缸44、一导料管45、一注射闸阀46、一注射闸阀油缸47。

如图6所示，所述缓冲储料缸41包括储料缸缸体411、储料缸柱塞412；所述储料缸缸体411内部为空心结构，所述储料缸柱塞412置于所述储料缸缸体411内部，所述储料缸柱塞412外径大小与所述储料缸缸体411内径大小一致且为过渡配合；如图6所示，所述储料缸缸体411顶部内壁上设置一环形的溢料槽4111，所述溢料槽4111外部设置一溢料管4112，所述溢料槽4111用于收集从所述储料缸柱塞412和所述储料缸缸体411内壁之间的缝隙处溢出的注塑熔体，并经由所述溢料管4112排出，落入废料收集槽内，防止溢出料随意滴落，弄脏设备；所述缓冲储料缸41外部还设置有加热装置，用于对所述注塑熔体持续加热，使所述注塑熔体时刻保持熔融状态。

如图6所示，所述储射油压缸42上设置有油压缸缸体421、储活塞杆422和连接板423；所述储料缸柱塞412端部与位于所述储射油压缸42顶部的连接板423相连，且连接部位位于所述连接板423的中心位置；所述储射油压缸42在所述缓冲储料缸41两侧对称设置有两个油压缸缸体421，两个所述油压缸缸体内部各卡接一储活塞杆422，两所述储活塞杆422端部分别与所述连接板423固定连接，且连接部位位于所述储料缸柱塞412与所述连接板423连接位置相对称的两侧；采用双油压缸对称设置的形式，能够提供更大的推力，加快所述注塑熔体的排出效率，减少气泡产生，且对称设置的储活塞杆受力均匀，结构更加稳定，减少所述储射油压缸及所述缓冲储料缸因受力不均匀而造成的使用磨损，延长使用寿命。

其中一个油压缸缸体421上连接一位置测量装置，用于显示所述储料缸柱塞412的顶起高度；所述位置测量装置还可连接一传感器，实时远程监控所述储料缸柱塞412的顶起高度；所述储射油压缸上还可连接一远程位置测量装置，所述远程位置测量装置用于实时远程监测所述缓冲储料缸的储料量。

如图7所示，储射闸阀43包括一储射闸阀阀座431、一储射闸阀阀芯432；所述储射闸阀阀座431上设置有第一通道4311和第二通道4312，所述第一通道4311和第二通道4312上部均与所述储料缸缸体411内部空间相连通；所述储射闸阀阀芯432上设置有双通孔4321和三通孔4322，如图8、图9所示，所述双通孔4321能够随着所述储射闸阀阀芯432的移动实现导通状态与非导通状态的切换，在导通状态时，所述双通孔4321用以将所述注塑熔体引入所述导料管45；所述三通孔4322能够随着所述储射闸阀阀芯432的移动实现三通状态与两通状态的切换，在两通状态时，所述三通孔4322实现所述储射闸阀阀芯432与所述储射闸阀阀座431的导通，所述三通孔4322上部与所述储射闸阀阀座431上设置的第二通道4312导通，下部与所述导料管45导通；在三通状态时，增加接收所述注塑熔体的进入；所述三通孔4322一端与所述配混结构中的所述开车阀35端口相连，上部与所述储射闸阀阀座431上设置的第一通道4311导通，下部与所述导料管45导通。采用该种形式的储射闸阀，使所述缓冲储料缸41与所述导料管45时刻导通，由于注塑熔体具有一定的粘稠性，采用两个通道与所述缓冲储料缸41连接无形中将所述缓冲储料缸41分成两部分，储料状态时，使所述注塑熔体从第一通道4311流入，新料多数居于第一通道4311上部，非储料状态时，使所述注塑熔体从第二通道4312流出，此时旧料多数从第二通道4312流下，从而减少缓冲储料缸中的旧料积压。

如图7所示，所述储射闸阀油缸44包括储射闸阀油缸缸体441和储射闸阀油缸推杆442，所述储射闸阀油缸推杆442与所述储射闸阀阀芯432相连，带动所述储射闸阀阀芯432移动，进行导通状态切换。

所述注射闸阀46包括注射闸阀阀座461和注射闸阀阀芯462；当所述注射闸阀阀芯462位于如图8所示的位置时，所述注射闸阀46关闭，与之相连的通道不导通，当所述注射闸阀阀芯462位于如图10所示的位置时，所述注射闸阀46开启，上部与所述导料管45导通，下部与注射结构导通。

所述注射闸阀油缸47包括注射闸阀油缸缸体471和注射闸阀油缸推杆472，所述注射闸阀油缸推杆472与所述注射闸阀阀芯462相连，带动所述注射闸阀阀芯462移动，实现所述注射闸阀46的开启与关闭。

所述储射闸阀43、所述导料管45和所述注射闸阀46上还分别设置有至少1个加热装置，用于对所述注塑熔体持续加热，使所述注塑熔体时刻保持熔融状态。

所述储射闸阀43与所述注射闸阀46上还分别设置有温度传感元件，用于实时监测管道内的温度情况。

所述储射闸阀油缸缸体441和所述注射闸阀油缸缸体471上分别设置有冷却水管道，用于对缸体进行冷却，避免温度过高导致油缸缸体变形以及烫伤操作人员。

所述储射转换结构4外还设置有保护罩，用于防止操作人员意外碰触造成烫伤。

由于所述配混结构工作时为连续供料状态，会连续不断的挤出所述注塑熔体，而注射结构为间歇式工作状态，每注射一次后，模具都会有一段保压时间。故此需要为连续不断供来的所述注塑熔体设置一个临时储藏空间。当所述注塑熔体流入所述储射转换结构时，若所述注射结构充料完毕，则所述注射闸阀46在所述注射闸阀油缸47的带动下关闭，同时，所述储射闸阀43在所述储射闸阀油缸44的带动下移动到如图9所示的位置，所述注塑熔体将所述导料管45充满后，转而向上经由所述第一通道4311充入所述缓冲储料缸41内部，进行临时储料；若所述注射结构注射完毕，则所述注射闸阀46在所述注射闸阀油缸47的带动下开启，同时，所述储射闸阀43在所述储射闸阀油缸44的带动下移动到如图7所示的位置，所述配混结构输送来的注塑熔体经由所述双通孔4321流入所述导料管45中，与此同时，所述缓冲储料缸41内部存储的注塑熔体在所述储射油压缸42的加压作用下，经由第二通道4312和三通孔4322流入所述导料管45中。在实际生产过程中，一次缓存储料结束，所述注塑熔体从所述缓冲储料缸41流出，但由于所述注塑熔体粘稠度较大，会有小部分所述注塑熔体在所述缓冲储料缸41内部残留，当新的所述注塑熔体从所述第一通道4311充入所述缓冲储料缸41时，残留的所述注塑熔体将有部分被挤到所述第二通道4312上部，当缓存储料结束时，部分残留的所述注塑熔体经由第二通道4312流出，如此循环，残留的陈旧的注塑熔体将被新的注塑熔体替代，使所述注塑熔体通过在两个阀道中交换进出，减少旧料在所述储射转换结构中的残留时间。

所述储射转换结构为所述配混结构连续不断供来的所述注塑熔体设置一个临时储藏空间，在工业生产中，大大增加了生产效率，避免反复启停对设备造成的损害，同时避免对所述注塑熔体的反复加热造成能源的浪费。

实施例5

如上述所述的碳纤维成型设备，本实施例与其不同之处在于，如图11所示，所述多级注射结构5包括一注射结构本体，其用于完成注塑熔体的注射过程；所述注射结构本体包括一注射储料缸52，其用于存储所需容量的所述注塑熔体；所述多级注射结构5还包括一注射油缸51、一注射推杆53、一进排料管座54、一注射导管55、一止回阀56、一注射喷嘴57；

所述注射油缸51包括注射油缸缸体511、注射油缸活塞杆512、注射油缸活塞杆滑动支撑架513，所述注射油缸活塞杆512一端放置于所述注射油缸缸体511内，通过控制注油量来控制所述注射油缸活塞杆512的移动，由于所述注射油缸活塞杆512自重较大，且为水平方向布置，容易造成下垂，因此在所述注射油缸活塞杆512另一端连接所述注射油缸活塞杆滑动支撑架513，用于支撑所述注射油缸活塞杆512防止其下垂造成使用磨损。

所述注射推杆53置于所述注射储料缸52内部，所述注射油缸活塞杆512连接所述注射推杆53，所述注射油缸活塞杆512外径大小与所述注射储料缸52内径大小一致且为过渡配合。

所述注射储料缸52一端连接所述进排料管座54，所述进排料管座54用于引入所述注塑熔体，并将所述注射储料缸内的所述注塑熔体注射排出；所述进排料管座包括进料管541和排料管542，所述进料管541与上方注射闸阀46管口相连通，用于向所述注射储料缸52内充料；所述排料管542用于将所述注射储料缸52内的所述注塑熔体注射排出，所述排料管542贯穿所述进排料管座54。

所述进排料管座54另一端与所述注射导管55相连，所述注射导管55另一端连接所述止回阀56，所述止回阀56单向导通，反向不导通，防止所述注塑熔体注射进模具后产生倒流，影响注塑成型。

所述止回阀56内套接所述注射喷嘴57，所述注射喷嘴57与模具上预留的注射孔相抵接，将注塑熔体注入模具内部。所述注射喷嘴57外部设置有射嘴防护罩，防止注射喷嘴57发生泄漏时喷射出来高温液体对工作人员造成伤害。

所述注射油缸活塞杆512上设置有位移计量装置，用于显示所述注射油缸活塞杆512所处的位置，进而间接了解所述注射储料缸52的进料情况；所述位移计量装置还可连接一传感器，实时远程监控所述注射油缸活塞杆512的移动位置。

所述注射推杆53前端部位置上设置一环形的溢料槽5121，所述注射储料缸52外部设置一溢料管521，所述溢料槽5121用于收集从所述注射推杆53和所述注射储料缸52内壁之间的缝隙处溢出的注塑熔体，当所述注射推杆53上的环形溢料槽5121移动到与所述溢料管521相对应的位置时，废料经由所述溢料槽5121排出，落入废料收集槽内，防止溢出料随意滴落，弄脏设备。

所述注射储料缸52外部还设置有至少一个加热装置，用于对所述注塑熔体持续加热，使所述注塑熔体时刻保持熔融状态。

所述注射储料缸52外还设置有保护罩，用于防止操作人员意外碰触造成烫伤。

所述注射导管55外部设置有至少一个加热装置，用于对所述注塑熔体持续加热，使所述注塑熔体时刻保持熔融状态。

所述注射导管55外还设置有保护罩，用于防止操作人员意外碰触造成烫伤。

所述多级注射结构5上还设置有一料筒支撑装置581，其用于支撑所述多级注射结构5并带动所述多级注射结构5沿直线方向移动；所述料筒支撑装置581包括支撑柱和滑轮，所述滑轮能够在底部平面上沿直线方向滑动。

所述多级注射结构5下方为射移底座，其用于支撑整个所述多级注射结构5，所述射移底座上设有滑轨，所述多级注射结构5底部设置有滑块，所述滑块可沿所述滑轨滑动。

所述注射油缸51通过控制注油量来控制所述注射油缸活塞杆512的移动，所述注射油缸活塞杆512带动所述注射推杆53运动，所述注射推杆53置于所述注射储料缸52内部，所述注射储料缸52一端连接所述进排料管座54，所述进排料管座54另一端与所述注射导管55相连，所述注射导管55另一端连接所述止回阀56，所述止回阀56内套接所述注射喷嘴57；当所述注塑熔体经由所述进排料管座54的进料管541流入所述注射储料缸52内部时，所述注塑熔体推动所述注射推杆53向后部移动，当所述注射储料缸52内部的所述注塑熔体容量达到注射所需的容量时，所述注射油缸51带动所述注射油缸活塞杆512，进而带动所述注射推杆53挤压所述注塑熔体，使所述注塑熔体经由所述进排料管座54的排料管542、所述注射导管55、所述止回阀56和所述注射喷嘴57快速射出。在经过一段时间保压后，所述注塑熔体继续流入所述进排料管座54的进料管541，进行下一次循环。在此过程中，所述注射油缸活塞杆512上设置有位移计量装置，时刻随着所述注射油缸活塞杆512移动，显示所述注射储料缸52的进料情况。

实施例6

如上述所述的碳纤维成型设备，本实施例与其不同之处在于，如图1所示，所述锁模结构6用于固定安装模具，并在所述注射结构进行注射时，对所述模具提供夹紧力，便于所述注塑熔体固定成型。

实施例7

如上述所述的碳纤维成型设备，本实施例与其不同之处在于，所述碳纤维成型设备用于加工含碳纤维材料的注塑材料，包括：

所述配混结构，其用以将配方材料进行剪切、加热，使其达到熔融状态，并将连续形态的碳纤维材料进行剪切后与熔融状态的所述配方材料配混形成注塑熔体；

所述多级注射结构，其用以当所述注塑熔体容量达到设定值后，注射所述注塑熔体；

所述储射转换结构，其用以在所述多级注射结构关闭时，临时存储所述注塑熔体；在所述多级注射结构开启时，将所述储射转换结构和所述配混结构中的所述注塑熔体送入所述多级注射结构。

一种利用上述碳纤维成型设备生产碳纤维产品的工艺，具体流程如下：

S1：根据配方比例对配方材料进行计量，并按比例投放所述配方材料；

S2：对配方材料剪切、加热，使其达到熔融状态；

S3：投放连续纤维；

S4：剪切连续纤维，使其形成纤维片段，同时与熔融状态的配方材料混合，形成注塑熔体；如果注射结构关闭，则进行步骤S5，如果注射结构开启，则

进行步骤S6；

S5：将所述注塑熔体输送进储射转接结构中，如果注射结构开启，则停止步骤S5转而进行步骤S6；

S6：将所述注塑熔体输送到注射结构中；

S7：当所述注塑熔体容量达到设定之后，注射。

本工艺流程是基于上述设备进行实现的，但不限于上述设备作为基础。

所述步骤S2的加热过程，从所述待加工材料进入到注射步骤完成均设有相应的加热装置，使所述注塑熔体时刻处于熔融状态，所述步骤S2的加热温度范围为150度-500度，且温度为分区加热。

所述步骤S5、S6的挤出过程，压力范围为0-15兆帕；所述步骤S7的注射过程，压力范围为0-300兆帕。

所述步骤S1-S7的成型周期为10秒-300秒。

所述步骤S7的注射速度为0-500毫米/秒。

所述配方材料包括：聚酰胺、聚烯烃、热塑性聚酯、聚碳酸酯、高性能工程塑料或其他通用树脂、聚醚醚酮、聚苯硫醚、改性聚苯醚或聚醚酰亚胺、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种碳纤维成型设备，其用于加工含碳纤维材料的注塑材料，其特征在于，包括：

一配混结构，其用以将配方材料进行剪切、加热，使其达到熔融状态，并将连续形态的碳纤维材料进行剪切后与熔融状态的所述配方材料配混形成注塑熔体，所述配混结构包括依次相连的电机、减速器、螺杆组件，所述配混结构还包括配混结构本体，其用于对待加工材料进行剪切、熔融；所述配混结构本体包括一螺杆筒体，其用于对配混过程提供实施空间，所述螺杆组件置于所述螺杆筒体内部，所述螺杆筒体包括至少一个筒体组件，其用于构成所述螺杆筒体；

一多级注射结构，其用以当所述注塑熔体容量达到设定值后，注射所述注塑熔体，一注射结构本体，其用于完成注塑熔体的注射过程；所述注射结构本体包括：一注射储料缸，其用于存储所需容量的所述注塑熔体；一进排料管座，其用于引入所述注塑熔体，并将所述注射储料缸内的所述注塑熔体注射排出；所述进排料管座包括：一进料管和一排料管，所述进料管，其用于引入所述注塑熔体；所述排料管，其用于将所述注射储料缸内的所述注塑熔体注射排出；

一储射转换结构，其用以在所述多级注射结构关闭时，临时存储所述注塑熔体；在所述多级注射结构开启时，将所述储射转换结构和所述配混结构中的所述注塑熔体送入所述多级注射结构，所述储射转换结构包括储射转换结构本体，用以实现对接收注塑熔体进行储射转换功能，所述储射转换结构还包括：一储射闸阀，用于改变所述注塑熔体流向；所述储射闸阀包括：一储射闸阀阀座，其上设置有第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均用以流通所述注塑熔体；一储射闸阀阀芯，其位于所述储射闸阀阀座内部，用以改变所述注塑熔体的流通状态；

所述多级注射结构包括：一注射喷嘴，其为所述注塑熔体的排出口。

2.如权利要求1所述的碳纤维成型设备，其特征在于，所述储射闸阀阀芯包括：双通孔和三通孔，所述双通孔能够随着所述储射闸阀阀芯的移动实现导通状态与非导通状态的切换，在导通状态时，所述双通孔用以将所述注塑熔体引入并流出所述储射闸阀；

所述三通孔能够随着所述储射闸阀阀芯的移动实现三通状态与两通状态的切换，在两通状态时，所述三通孔实现所述储射闸阀阀芯与所述储射闸阀阀座的导通，在三通状态时，增加接收所述注塑熔体的进入。

3.如权利要求1所述的碳纤维成型设备，其特征在于，所述筒体组件包括：开口筒体和闭口筒体，所述开口筒体上设置有通孔，所述通孔用于将待加工材料投入所述配混结构中；所述闭口筒体，其用于构成所述螺杆筒体；

根据工艺需要，所述通孔在所述螺杆筒体上所处的位置，由所述开口筒体和所述闭口筒体的组合确定。

4.如权利要求3所述的碳纤维成型设备，其特征在于，所述待加工材料包括连续纤维和配方材料；所述开口筒体上的通孔数量至少为2个，所述通孔包括：

第一进料通孔，其用于投入所述连续纤维；

第二进料通孔，其用于投入所述配方材料。

5.如权利要求4所述的碳纤维成型设备，其特征在于，所述螺杆筒体内部设有螺杆组件，所述螺杆组件由至少两根并排设置的螺杆构成，所述螺杆组件用于剪切待加工材料，并沿螺纹前进方向将所述待加工材料输送到下游。

6.如权利要求5所述的碳纤维成型设备，其特征在于，其中至少一个所述第一进料通孔位于所述第二进料通孔的下游位置。

7.如权利要求5所述的碳纤维成型设备，其特征在于，所述配混结构外部还连接至少一侧喂料装置，其用于实现侧方投料，所述螺杆筒体上还设置有与所述侧喂料装置相对应的通孔；所述侧喂料装置包括一侧喂料配混装置，其用于对侧喂料进料口投入的所述待加工材料进行剪切、熔融。

8.如权利要求1-6任一所述的碳纤维成型设备，其特征在于，所述碳纤维成型设备还包括：一纤维上料结构，其用于将纤维状所述待加工材料输送到所述配混结构中；

一塑料上料结构，其用于将颗粒状所述待加工材料输送到所述配混结构中。

9.如权利要求2所述的碳纤维成型设备，其特征在于，所述储射闸阀上部连接一缓冲储料缸，其用于实现所述注塑熔体的存储和挤出。