CN106696312A - 复合板材埋入成型工艺、复合板材及成型铣刀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合板材埋设成型工艺，所述复合板材埋入成型工艺包括以下步骤：S10:对基板的断面进行切削加工，以使断面的中部形成内凹部或外凸部；S20:将切削加工后的基板设置在母模中；S30:将公模与母模进行合模，公模和母模在基板的边缘处围成射入腔室；S40:向公模和母模所围成的射入腔室中射入注塑树脂；S50:对模具进行冷却，以使注塑树脂固化在基板的断面处。本发明的复合板材埋设成型工艺有利于节约能源，缩小了冷却时间，缩短了成型周期；基板几乎没有受到外力，基板不会发生变形和应力集中，避免了应力的产生，改善了复合板材的力学性能和外观质量。

Description

复合板材埋入成型工艺、复合板材及成型铣刀
技术领域
本发明涉及加工工艺技术领域，尤其涉及一种复合板材埋入成型工艺、成型铣刀以及复合板材。
背景技术
现有技术中，为方便复合板材埋入成型，使复合板材中的基板由两碳纤维板层和位于两碳纤维板板之间的热塑夹心层组成。其具体埋入成型工艺为：首先将基板置入母模中，然后在母模中对基板进行加热，使热塑夹心层进行软化；其次，公模与母模进行合模，在合模过程中，利用锁模力(对基板的压力)，使公模凸起结构挤压碳纤维板层的边缘，从而使热塑夹心层发生变形以突出于基板的断面，然后，在射出压力的作用下，注塑树脂沿基板的边缘进行包覆，并填充整个模腔；最后对模具进行冷却，冷却后开模，取出成品。
上述工艺的缺点如下：
1、需要对整个板材进行加热并使得热塑夹心层软化后，方能合模，并且在合模过程中，需要对基板施加很大的压力方能使热塑夹心层挤出，从而导致成型工艺周期长，能源损耗大。
2、在成型过程中，利用合模压力对基板进行挤压，从而导致基板产生变形。在喷涂后，应力集中区域出现应力痕，影响美观；在喷涂、烘烤、运输存储过程中以及受热后应力释放过程中导致产品出现微裂纹。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种复合板材埋入成型工艺。
为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：
一种复合板材埋入成型工艺，用于将基板与注塑树脂结合，所述基板包括两层碳纤维板层以及位于两层碳纤维板层之间的夹心层，所述复合板材埋入成型工艺包括以下步骤：
S10:对基板的断面进行切削加工，以使断面的中部形成内凹部或外凸部；
S20:将切削加工后的基板设置在母模中；
S30:将公模与母模进行合模，公模和母模在基板的边缘处围成射入腔室；
S40:向公模和母模所围成的射入腔室中射入注塑树脂；
S50:对模具进行冷却，以使注塑树脂固化在基板的断面处。
优选地，所述内凹部为弧面、角面或矩形面，所述外凸部为弧面、角面或矩形面。
优选地，在步骤S10中：
对基板中的夹心层进行切削加工，以使夹心层的断面形成所述内凹部或所述外凸部。
优选地，所述内凹部的开口深度或所述外凸部的根部高度a与基板的厚度T的关系设置成：a＝0.2T～1.0T。
优选地，基板的厚度T为：0.8mm～1.25mm，所述内凹部的开口深度或所述外凸部的根部高度a为0.3mm～0.7mm。
本发明实施例还公开了一种复合板材，所述复合板材通过上述的复合板材埋入成型工艺制成，所述复合板材包括基板以及设置于所述基板的断面上的注塑成型部，所述基板的断面上形成有用于与所述注塑成型部对接的结合部。
优选地，所述结合部为朝所述基板内部凹陷的内凹部，或者为突出于所述基板的断面的外凸部。
优选地，所述内凹部的开口深度或所述外凸部的根部高度a与基板的厚度T的关系设置成：a＝0.2T～1.0T。
优选地，基板的厚度T为：0.8mm～1.25mm时，所述内凹部的开口深度或所述外凸部的根部高度a为0.3mm～0.7mm。
本发明的实施例还公开了一种成型铣刀，应用于上述的复合板材埋入成型工艺的步骤S10中以对基板进行加工，所述成型铣刀包括柱状本体以及环设于所述柱状本体上并用于铣削所述基板的断面的内凹型刃口或外凸型刃口；所述内凹型刃口为弧形刃口、锥角刃口或矩形刃口，所述外凸型刃口为弧形刃口、锥角刃口或矩形刃口。
与现有技术相比，本发明实施例的复合板材埋入成型工艺、复合板材以及成型铣刀的有益效果是：
1、无需对置于模具中的基板进行加热，有利于节约能源，缩小了冷却时间，缩短了成型周期。
2、无需对基板进行加压的情况下，即可产生外凸和内凹结构，注塑树脂直接进行填充实现与基板的紧密结合。
3、无需对基板进行加压，基板几乎没有受到外力，基板不会发生变形和应力集中，避免了应力的产生，改善了复合板材的力学性能和外观质量。
4、内凹和外凸结构无需额外加力便可形成，从而能够改善或降低对射出条件要求。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的复合板材埋入成型工艺中加工前的基板的结构示意图。
图2为本发明的实施例提供的复合板材埋入成型工艺的第一步的状态示意图。
图3为本发明的实施例提供的复合板材埋入成型工艺的第二步的状态示意图。
图4为本发明的实施例提供的复合板材埋入成型工艺的第三步的状态示意图。
图5为本发明的实施例提供的复合板材埋入成型工艺的第四步的状态示意图。
图6为本发明的实施例提供的复合板材埋入成型工艺的第五步的状态示意图。
图7为本明的实施例提供的复合板材埋入成型工艺的第六步的状态示意图。
图8为本明的实施例提供的基板(内凹部为角面)的结构示意图。
图9为本明的实施例提供的基板(内凹部为角面)的加工状态示意图。
图10为本明的实施例提供的基板(外凸部为角面)的结构示意图。
图11为本明的实施例提供的基板(外凸部为角面)的加工状态示意图。
图12为本明的实施例提供的基板(内凹部为弧形面)的结构示意图。
图13为本明的实施例提供的基板(内凹部为弧形面)的加工状态示意图。
图14为本明的实施例提供的基板(外凸部为弧形面)的结构示意图。
图15为本明的实施例提供的基板(外凸部为弧形面)的加工状态示意图。
图16为本明的实施例提供的具有矩形刃口的成型铣刀的结构示意图。
图中：
1-碳纤维板层；2-夹心层；4-内凹部；5-外凸部；10-基板；20-母模；30-公模；40-注塑树脂；100-成型铣刀；101-外凸型刃口；102-内凹型刃口；50-喷涂层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
本发明的实施例公开了一种复合板材埋入成型工艺，请参考图1至7，该复合板材埋入成型工艺用于将基板10与注塑树脂40结合，以使基板10与注塑树脂40形成复合板材。其中，如图1所示，基板10包括两层碳纤维板层1以及位于两层碳纤维板层1之间的夹心层2，该夹心层2可由热塑材料制成，如，PP材料，但不限于热塑材料，例如，还可以采用轻质纳米夹心层。该复合板材埋入成型工艺具体包括以下步骤：
S10:如图2所示，对基板10的断面进行切削加工，以使断面的中部形成内凹部4或外凸部5(图1至7仅示出了内凹部4为矩形面的情况)；其中，切削加工方式可以有多种，如，可通过铣削或刨削进行加工；在对基板10进行切削加工前，为保证加工的精准性，避免基板10变形对加工精度造成影响，需对基板10进行固定(如利用仿型治具进行固定)，并使基板10压平(如利用真空吸附或治具压合方式进行压平)；并在切削加工完成后，对基板10的断面进行修整清洁，如对基板10的边缘进行打磨抛光等修整动作，从而使基板10的断面的边缘无毛刺，平滑，使后制程易加工，同时对基板10进行除油除脂清洗，提升基板10与注塑树脂40的结合性能和后制程良率。。
S20:如图3所示，将切削加工后的基板10设置在母模20中；
S30:如图4所示，将公模30与母模20进行合模，公模30和母模20在基板10的边缘处围成射入腔室；
S40:如图5所示，向公模30和母模20所围成的射入腔室中射入注塑树脂40，在射出力的作用下，注塑树脂40填充整个射入腔室，从而使注塑树脂40填充到内凹部4中或包覆在外凸部5上；
S50:如图5和图6所示，对模具进行冷却，以使注塑树脂40固化在基板10的断面处，从而使注塑树脂40与基板10紧密结合，形成复合板材。
可选择地，如图7所示，对从模具中取出的复合板材进行打磨、喷涂(通过喷涂工艺形成喷涂层50)以及烘烤处理，以使复合板材获得较高的外观质量。
由于在进行射出成型之前，在基板10的断面处切削出了内凹部4或外凸部5，从而使得基板10在设置于模具中时，无需通过加热并加压使夹心层突出于断面而后进行射出成型。从而使得本发明的复合板材埋入成型工艺具有以下优势：
1、无需对置于模具中的基板10进行加热，有利于节约能源，缩小了冷却时间，缩短了成型周期。
2、无需对基板10进行加压的情况下，即可产生外凸和内凹结构，注塑树脂40直接进行填充实现与基板10的紧密结合。
3、无需对基板10进行加压，基板10几乎没有受到外力，基板10不会发生变形和应力集中，避免了应力的产生，改善了复合板材的力学性能和外观质量。
4、内凹和外凸结构无需额外加力便可形成，从而能够改善或降低对射出条件要求。
对基板10进行切削加工的方式和设备可以有多种，为提高加工效率和质量，可以对基板10的内凹部4和外凸部5采用铣削加工，并可通过数控铣床进行加工。
应该说明：本发明对基板10的内凹部4和外凸部5的具体外形不作限制，凡能够增大与注塑树脂40结合面积的结构均可。为方便加工，本发明的优选实施例提供了几种结构的内凹部4或外凸部5。
在本发明的一个优选实施例中，如图8～9所示，基板10的断面的内凹部4的外表面为内凹的角面。
在本发明的一个优选实施例中，如图10～11所示，基板10的断面的外凸部5的外表面为外凸的角面。
在本发明的一个优选实施例中，如图12～13所示，基板10的断面的内凹部4的外表面为内凹的弧形面。
在本发明的一个优选实施例中，如图14～15所示，基板10的断面的外凸部5的外表面为外凸的弧形面。
在本发明的一个优选实施例中，如图3所示，基板10的断面的内凹部4的外表面为内凹的矩形面。
在本发明的一个优选实施例中(未图示)，基板10的断面的外凸部5的外表面为外凸的矩形面。
当然，基板10的断面的内凹部4或外凸部5的外表面还可以为棱形面、或其它不规则形状的断面，在此不一一赘述。
为进一步增强基板10与注塑树脂40的结合强度，可以通过调整内凹部4和外凸部5的外表面的平滑度(如增加凹凸纹理等)来增大接触面积，从而增强基板10与注塑树脂40的结合强度。
优选地，在铣削基板10过程中，为避免切削到碳纤维板层1而使其出现毛刺，松散等问题，仅对夹心层2进行铣削，即仅使夹心层2的断面形成内凹部4或外凸部5。
具体地，基板10、碳纤维板层1以及内凹部4或外凸部5的参数满足以下关系：
Tcf<h；Tc>d；a随T值增大而增大；当T为0.8～1.25mm时，a值范围为0.2T～1.0T，其优选值为0.3～0.7mm。
其中：
T：基板10的厚度；
Tcf：碳纤维板层1的厚度；
Tc：夹心层2的厚度；
d：内凹部4的开口宽度或外凸部5的根部宽度；
a：内凹部4的开口深度或外凸部5的根部高度；
h：基板10的上表面或下表面到内凹部4或外凸部5边缘的距离。
本发明的实施例还提供了一种复合板材，该复合板材通过上述的复合板材埋入成型工艺制成。
具体地，复合板材包括基板10以及设置于基板的断面上的注塑成型部(该注塑成型部相当于上述的注塑树脂40成型后的结构)，基板10的断面上形成有用于与注塑成型部对接的结合部。
在本发明的一个优选实施例中，结合部为朝基板10内部凹陷的内凹部4，或者为突出于基板10的断面的外凸部5。
当该内凹部4与外凸部5由上述工艺制成时，两者的尺寸参数可以与上述公开的尺寸参数相同。
本发明的实施例还公开了一种成型铣刀100，如图16所示，该成形铣刀用于对上述基板10的断面进行铣削加工，以使基板10的断面形成上述的内凹部4或外凸部5。具体地，成型铣刀100包括柱状本体以及环设于柱状本体上并用于铣削基板10的断面的内凹型刃口102或外凸型刃口101。
为能够铣削出具有弧形的外表面的内凹部4或外凸部5，如图12和图14所示，内凹型刃口102、外凸型刃口101设置成弧形刃口。
为能够铣削出具有矩形面的外表面的内凹部4或外凸部5，如图16所示，内凹型刃口102或外凸型刃口101为矩形刃口。
应该理解的是：成形铣刀的刃口的尺寸参数与内凹部4或外凸部5相匹配。
具体地，以矩形的刃口为例对成形铣刀的参数进行简要说明：
如图16所示，C1/C2/C3为刀具的刃口，对于的刃口长度分别为L1/L2/L3，其中L1/L3>Tcf，C2＝d<Tc；成形铣刀的刃口部L1/L2/L3可以采用不同数量的刃口配合，以改善加工良率；；成形铣刀的材料采用硬质合金或更高硬度的刀具材料，如钨钢、PCD合成多晶钻石刀、MCD单晶钻石刀等。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合板材埋入成型工艺，用于将基板与注塑树脂结合，所述基板包括两层碳纤维板层以及位于两层碳纤维板层之间的夹心层，其特征在于，所述复合板材埋入成型工艺包括以下步骤：
S10:对基板的断面进行切削加工，以使断面的中部形成内凹部或外凸部；
S20:将切削加工后的基板设置在母模中；
S30:将公模与母模进行合模，公模和母模在基板的边缘处围成射入腔室；
S40:向公模和母模所围成的射入腔室中射入注塑树脂；
S50:对模具进行冷却，以使注塑树脂固化在基板的断面处。
2.根据权利要求1所述的复合板材埋入成型工艺，其特征在于，所述内凹部为弧面、角面或矩形面，所述外凸部为弧面、角面或矩形面。
3.根据权利要求1所述的复合板材埋入成型工艺，其特征在于，在步骤S10中：
对基板中的夹心层进行切削加工，以使夹心层的断面形成所述内凹部或所述外凸部。
4.根据权利要求3所述的复合板材埋入成型工艺，其特征在于，所述内凹部的开口深度或所述外凸部的根部高度a与基板的厚度T的关系设置成：a＝0.2T～1.0T。
5.根据权利要求4所述的复合板材埋入成型工艺，其特征在于，基板的厚度T为：0.8mm～1.25mm，所述内凹部的开口深度或所述外凸部的根部高度a为0.3mm～0.7mm。
6.一种复合板材，其特征在于，所述复合板材通过权利要求1至5中任意一项所述的复合板材埋入成型工艺制成，所述复合板材包括基板以及设置于所述基板的断面上的注塑成型部，所述基板的断面上形成有用于与所述注塑成型部对接的结合部。
7.根据权利要求6所述的复合板材，其特征在于，所述结合部为朝所述基板内部凹陷的内凹部，或者为突出于所述基板的断面的外凸部。
8.根据权利要求7所述的复合板材，其特征在于，所述内凹部的开口深度或所述外凸部的根部高度a与基板的厚度T的关系设置成：a＝0.2T～1.0T。
9.根据权利要求8所述的复合板材，其特征在于，基板的厚度T为：0.8mm～1.25mm时，所述内凹部的开口深度或所述外凸部的根部高度a为0.3mm～0.7mm。
10.一种成型铣刀，其特征在于，应用于权利要求1至5中任意一项所述的复合板材埋入成型工艺的步骤S10中以对基板进行加工，所述成型铣刀包括柱状本体以及环设于所述柱状本体上并用于铣削所述基板的断面的内凹型刃口或外凸型刃口；所述内凹型刃口为弧形刃口、锥角刃口或矩形刃口，所述外凸型刃口为弧形刃口、锥角刃口或矩形刃口。
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