CN106476304A - 快速固化预浸料复材制件成型模压系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速固化预浸料复材制件成型模压系统及方法，所述成型模压系统中，承力架的上侧设置上模具和上电热源，上电热源经热力管路与上模具连接，承力架的下侧设置伸缩油缸，承压台的上侧设置下模具，承压台的下侧设置滚轮，轨道贯穿承力架且向承力架两侧方向延伸，滚轮与轨道动连接，承压台上设置下电热源、抽真空装置和冷却装置，下电热源经热力管路与下模具连接，下模具上表面铺设有真空膜以形成封闭空间，抽真空装置经抽气管路与封闭空间连接，冷却装置经冷却管路与下模具连接。本发明的有益效果为：可满足快速预浸料复材件固化成型，可快速降温取件装件、生产效率高、循环连续成型，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料成型技术领域，具体涉及一种快速固化预浸料复材制件成型模压系统及方法。
背景技术
复合材料成型工艺通常要求预浸料复材件在规定的温度和压力下固化成型实现制件。通常采用热压机、热压罐等升温并加压配合模具成型，或者采用固化炉升温由热收缩带、真空泵吸附并由树脂液态注射等方式提供压力配合模具成型。复合材料成型对成本、效率要求较高，现有技术中一般采用模压单件成型工艺。具体的，通常将铺覆好的预浸料复材件放入模具中，再用热压罐或热压机加热、加压，按规定工艺程序成型,加热、加压、冷却等过程往往需要耗时数小时以上,导致复合材料制件生产效率低下，成本较高，很难满足快速固化预浸料复材件成型的制件需求。
公开号为CN106042503A的中国专利文献公开了一种超轻质夹层结构复合材料的制备方法，首先制备热熔预浸料；然后按照预定的铺层方向、铺层层数将制备的热熔预浸料进行铺层，得到层合板预成型体；随后在曲面金属模具表面随形铺覆金属挡条，金属挡条与金属模具采用机械连接固定，然后将层合板预成型体铺覆至挡条的侧面翻边处；然后将密度为30～50kg/m3的开口蜂窝用胶膜拼贴到层合板预成型体表面，再在蜂窝外层铺层所述热熔预浸料；最后采用硅橡胶密封条将预成型体密封，在130℃下固化2小时，制得超轻质夹层结构复合材料。本专利文献的技术方案不能实现预浸料复材件快速固化成型，其生产效率低、成本较高。
公开号为CN105711110A的中国专利文献公开了一种复合材料成型件的模具及模压成型方法，通过加大阴阳模之间的间隙，大于产品理论厚度；阴模采用热膨胀系数低的材料，例如因瓦钢；阳模采用热膨胀系数大的材料，例如铝合金；为确保固化温度下模具处于正确的产品尺寸(阳模形状和阴模形状)，需要将阴阳模分别按各自的缩比系数缩小模具的常温尺寸；阴模尺寸缩量小，阳模尺寸缩量大，于是阴阳模的常温间隙加大了；当固化升温时，阳模膨胀量大，模腔间隙缩小，铺层被压向阴模，出现了金属膨胀模压效果。固化结束后，模具开始降温时，阳模收缩量大；而铺层已经固化变成了复合材料，由于复合材料热膨胀系数低，复合材料产品收缩量小，因此阳模与产品之间会脱开，出现自动脱模效果。但是，本专利文献的技术方案也不能实现预浸料复材件快速固化成型，其生产效率低、成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速固化预浸料复材制件成型模压系统及方法，用以解决目前的预浸料复材件固化成型效率低、成本较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种快速固化预浸料复材制件成型模压系统，所述成型模压系统包括承力架、上模具、下模具、上电热源、下电热源、伸缩油缸、承压台、滚轮、轨道、抽真空装置和冷却装置，承力架的上侧设置上模具和上电热源，上电热源经热力管路与上模具连接，承力架的下侧设置伸缩油缸，承压台的上侧设置下模具，承压台的下侧设置滚轮，轨道贯穿承力架且向承力架两侧方向延伸，滚轮与轨道动连接，承压台上设置下电热源、抽真空装置和冷却装置，下电热源经热力管路与下模具连接，下模具上表面铺设有真空膜以形成封闭空间，抽真空装置经抽气管路与封闭空间连接，冷却装置经冷却管路与下模具连接。
进一步的，所述成型模压系统还包括监控装置，监控装置分别信号连接下电热源、抽真空装置和冷却装置。
进一步的，所述轨道为导电轨道，下电热源、抽真空装置和冷却装置分别与导电轨道电源连接。
进一步的，下电热源、抽真空装置和冷却装置分别经触点与导电轨道电源连接。
进一步的，承压台底部设置有定位装置，定位装置与伸缩油缸的末端接触定位。
进一步的，承压台还设置有自行走装置，自行走装置驱动滚轮沿轨道滚动。
本发明还提供一种快速固化预浸料复材制件成型方法，应用上述的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，包括以下步骤：
步骤一，承压台移动至预铺层工位，将复合材料制件铺层至下模具中，关闭冷却装置，下模具复合材料制件铺层上表面铺设真空膜，抽真空装置对下模具复合材料制件抽真空，下电热源对下模具加热，复合材料制件预成型；
步骤二，承压台移动至合模工位，承压台位于上模具和伸缩油缸之间的限定位置，上电热源对上模具按工艺持续恒定温度加热不间断，抽真空装置持续对下模具抽真空，下电热源持续对下模具按工艺加热，伸缩油缸上升带动承压台上升，下模具与上模具合模加压，到达工艺时间后，复合材料制件成型；
步骤三，伸缩油缸下降带动承压台下降，下模具与上模具分离，关闭抽真空装置和下电热源，冷却装置对下模具冷却降温，在取件工位取出下模具内成型的复合材料制件，继续下一轮循环。
进一步的，步骤二中，承压台在预铺层工位和合模工位之间的过程中，抽真空装置持续对下模具抽真空，下电热源持续对下模具恒定温度加热。
进一步的，在步骤一至步骤三的过程中，上电热源持续对上模具恒定温度加热。
进一步的，取件工位作为下一轮循环中的预铺层工位，预铺层工位作为下一轮循环中的取件工位。
本发明具有如下优点：
1、本发明的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，下模具相对于上模具循环移动，在预铺层、合模、脱模取件过程中实现加热、抽真空、冷却，预浸料复材件固化成型迅速，可快速降温取件装件、生产效率高、循环连续成型，成本较低。
2、本发明的快速固化预浸料复材制件成型方法，合理安排快速固化预浸料复材制件成型模压系统的预铺层、合模、脱模取件等工艺流程，预浸料复材件固化成型迅速，可快速降温取件装件、生产效率高、循环连续成型，成本较低。
附图说明
图1为本实施例中的快速固化预浸料复材制件成型模压系统的主视图及相对于模具状态的工位示意图；
图2为本实施例中的快速固化预浸料复材制件成型模压系统的俯视图；
图3为本实施例中的快速固化预浸料复材制件成型模压系统的局部示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1至图3所示，本实施例提供一种快速固化预浸料复材制件成型模压系统，包括承力架21、上模具11、下模具12、上电热源32、下电热源31、伸缩油缸22、承压台13、滚轮14、轨道24、抽真空装置41和冷却装置5等部件。上电热源32、下电热源31、抽真空装置41和冷却装置5分别连接电源。承力架21的上侧设置上模具11和上电热源32，上电热源32经热力管路与上模具11连接。上电热源32持续对上模具11进行加热。承力架21的下侧的底部埋设伸缩油缸22，在承压台13移动到伸缩油缸22的上方时，伸缩油缸22伸长将承压台13举起。承压台13的上侧设置有下模具12，在承压台13被举起后，下模具12可与上模具11接触实现合模。承压台13的下侧设置滚轮14，轨道24贯穿承力架21且轨道24向承力架21两侧方向延伸，滚轮14可沿着轨道24滚动，如此，承压台13沿着轨道24从承力架21的一侧进入到承力架21的位置，并沿着轨道24从承力架21移出至承力架21的另一侧。在承压台13上设置下电热源31，下电热源31经热力管路与下模具12连接，下电热源31可对下模具12加热。在承压台13上设置抽真空装置41，下模具12上表面铺设有真空膜42以形成封闭空间，抽真空装置41经抽气管路与真空膜42覆盖的封闭空间连接，抽真空装置41可对真空膜42覆盖的下模具12抽真空，以排出复材制件成型反应中产生的气体。在承压台13上设置涡流管结构的冷却装置5，冷却装置5经冷却管路与下模具12连接，在下模具12与上模具11分离后，冷却装置5可对下模具12内的制件冷却。本实施例的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，下模具12相对于上模具11循环移动，在预铺层、合模、脱模取件过程中实现加热、抽真空、冷却，预浸料复材件固化成型迅速，生产效率高、循环连续成型，成本较低。
本实施例还提供一种快速固化预浸料复材制件成型方法，应用上述的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，包括以下步骤：
步骤一，承压台13移动至预铺层工位，将复合材料制件铺层至下模具12中，关闭冷却装置5，下模具12的上表面铺设真空膜42，抽真空装置41对下模具12复合材料制件抽真空，下电热源31对下模具12加热，复合材料制件预成型；
步骤二，承压台13移动至合模工位，承压台12位于上模具11和伸缩油缸22之间的限定位置，上电热源32对上模具11持续恒定温度加热不间断，抽真空装置41持续对下模具12抽真空，下电热源31持续对下模具12按工艺温度加热，伸缩油缸22上升带动承压台13上升，下模具12与上模具11合模，到达工艺时间后，复合材料制件成型；
步骤三，伸缩油缸22下降带动承压台12下降，下模具12与上模具11分离，关闭抽真空装置41和下电热源31，冷却装置5对下模具12冷却降温，在取件工位取出下模具12内成型的复合材料制件并关闭或不关闭冷却装置5，继续下一轮循环。
本实施的快速固化预浸料复材制件成型方法，合理安排快速固化预浸料复材制件成型模压系统的预铺层、合模、脱模取件等工艺流程，预浸料复材件固化成型迅速，生产效率高、循环连续成型，成本较低。
作为对上述快速固化预浸料复材制件成型方法的优化，步骤二中，承压台13在步骤一中的预铺层工位和步骤二中的合模工位之间的过程中，抽真空装置41持续对下模具12抽真空，下电热源31持续对下模具12恒定温度加热，以提高复材件成型质量。在步骤一至步骤三的过程中，上电热源32持续对上模具11恒定温度加热，不必关闭、开启上电热源确保制件固化成型温度32，只需下模具12循环地与上模具11接触、分离，以提高生产效率。在进行下一轮循环中，前一轮的取件工位作为下一轮循环中的预铺层工位，前一轮的预铺层工位作为下一轮循环中的取件工位，承压台13相对于承力架21作往复运动，如此可进一步提高生产效率。
实施例2
本实施与实施例1的区别之处在于，快速固化预浸料复材制件成型模压系统还包括监控装置6，监控装置6分别信号连接下电热源31、抽真空装置41和冷却装置5。监控装置6设定成型工艺中温度、真空度等数据，实现对加热、抽真空的自动监控。
实施例3
本实施与实施例1的区别之处在于，快速固化预浸料复材制件成型模压系统中的轨道24为导电轨道，下电热源31、抽真空装置41和冷却装置5分别经触点141与导电轨道电连接，导电轨道连接电源。如此，下电热源31、抽真空装置41和冷却装置5不必再分别经电缆连接电源，简化供电布置，并简化、优化快速固化预浸料复材制件成型模压系统的结构，便于工作人员对快速固化预浸料复材制件成型模压系统的操作。
实施例4
本实施与实施例1的区别之处在于，快速固化预浸料复材制件成型模压系统还包括设置于承压台13底部的定位装置23，定位装置23与伸缩油缸22的末端接触定位。定位装置23用于定位承压台13至伸缩油缸22上的合适位置。
实施例5
本实施与实施例1的区别之处在于，快速固化预浸料复材制件成型模压系统还包括设置于承压台13中的自行走装置，自行走装置驱动滚轮14沿轨道24滚动。承压台13带动下模具12相对于上模具11循环移动，避免工作人员推动承压台13移动，降低工作人员的劳动强度。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种快速固化预浸料复材制件成型模压系统，其特征在于，所述成型模压系统包括承力架、上模具、下模具、上电热源、下电热源、伸缩油缸、承压台、滚轮、轨道、抽真空装置和冷却装置，承力架的上侧设置上模具和上电热源，上电热源经热力管路与上模具连接，承力架的下侧设置伸缩油缸，承压台的上侧设置下模具，承压台的下侧设置滚轮，轨道贯穿承力架且向承力架两侧方向延伸，滚轮与轨道动连接，承压台上设置下电热源、抽真空装置和冷却装置，下电热源经热力管路与下模具连接，下模具上表面铺设有真空膜以形成封闭空间，抽真空装置经抽气管路与封闭空间连接，冷却装置经冷却管路与下模具连接。
2.根据权利要求1所述的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，其特征在于：所述成型模压系统还包括监控装置，监控装置分别信号连接下电热源、抽真空装置和冷却装置。
3.根据权利要求1所述的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，其特征在于：所述轨道为导电轨道，下电热源、抽真空装置和冷却装置分别与导电轨道电源连接。
4.根据权利要求3所述的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，其特征在于：下电热源、抽真空装置和冷却装置分别经触点与导电轨道电源连接。
5.根据权利要求1所述的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，其特征在于：承压台底部设置有定位装置，定位装置与伸缩油缸的末端接触定位。
6.根据权利要求1所述的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，其特征在于：承压台还设置有自行走装置，自行走装置驱动滚轮沿轨道滚动。
7.一种快速固化预浸料复材制件成型方法，应用权利要求1至6任一项所述的快速固化预浸料复材制件成型模压系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，承压台移动至预铺层工位，将复合材料制件铺层至下模具中，关闭冷却装置，下模具上表面复合材料制件铺层上铺设真空膜，抽真空装置对下模具复合材料制件抽真空，下电热源对下模具加热，复合材料制件预成型；
步骤二，承压台移动至合模工位，承压台位于上模具和伸缩油缸之间的限定位置，上电热源对上模具持续恒定加热不间断，抽真空装置持续对下模具抽真空，下电热源持续对下模具按工艺设定加热，伸缩油缸上升带动承压台上升，下模具与上模具合模加压，到达工艺时间后，复合材料制件成型；
步骤三，伸缩油缸下降带动承压台下降，下模具与上模具分离，关闭抽真空装置和下电热源，冷却装置对下模具冷却降温，在取件工位取出下模具内成型的复合材料制件，继续下一轮循环。
8.根据权利要求7所述的快速固化预浸料复材制件成型方法，其特征在于：步骤二中，承压台在预铺层工位和合模工位之间的过程中，抽真空装置持续对下模具抽真空，下电热源持续对下模具恒定加热。
9.根据权利要求7所述的快速固化预浸料复材制件成型方法，其特征在于：在步骤一至步骤三的过程中，上电热源持续对上模具恒定加热。
10.根据权利要求7所述的快速固化预浸料复材制件成型方法，其特征在于：取件工位作为下一轮循环中的预铺层工位，预铺层工位作为下一轮循环中的取件工位。
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