CN108099147A - 一种长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其电机、减速箱和单螺杆送料射台分别安装于基座上，电机连接并驱动减速箱；减速箱连接并驱动双螺杆混炼射台；双螺杆混炼射台呈水平设置；竖直送料管的顶端连接至双螺杆混炼射台的自由端，底端连接至单螺杆送料射台；单螺杆送料射台连接至一气缸上，并能由气缸推动；长碳纤维放置架安装于基座一侧，其上搁置有若干卷长碳纤维卷；动态布料注射装置和单螺杆送料射台对接，且由长碳纤维卷退解出的长碳纤维丝穿入动态布料注射装置。本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统具有结构简单，使用方便，性能可靠，不易发生震颤，且制得的产品性能优良等诸多优点。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种长碳纤维复合材料模压成型机的组成系统，具体涉及一种长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，属于碳纤维高分子复合材料制造设备技术领域。
【背景技术】
碳纤维材料具有碳材料的固有本征特性，又有纺织纤维的柔软可加工性，优越的综合性能使其成为新一代军民两用的先进复合材料。
碳纤维高分子复合材料制品多采用注射成型的方法，因此，需要使用注射系统将碳纤维和复合材料(如塑料粒子)混炼后注入成型模具中。然而，现有技术的注射系统往往存在以下缺陷：
1.结构复杂，碳纤维和高分子材料混炼不均匀，注射量不易控制，且注射力弱。
2.故障率高，长碳纤维容易弯折，且复合材料包覆不均匀，从而影响产品的强度、刚度等物理性能。
3.射料时容易发生震颤，影响射料的稳定性。
因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单，使用方便，性能可靠且稳定性好的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其包括基座、电机、减速箱、双螺杆混炼射台、竖直送料管、单螺杆送料射台、长碳纤维放置架以及动态布料注射装置；其中，所述电机、减速箱和单螺杆送料射台分别安装于基座上，且电机连接并驱动减速箱；所述减速箱连接并驱动双螺杆混炼射台；所述双螺杆混炼射台呈水平设置；所述竖直送料管的顶端连接至双螺杆混炼射台的自由端，底端连接至单螺杆送料射台；所述单螺杆送料射台连接至一气缸上，并能由气缸推动；所述长碳纤维放置架安装于基座一侧，其上搁置有若干卷长碳纤维卷；所述动态布料注射装置和单螺杆送料射台对接，且由长碳纤维卷退解出的长碳纤维丝穿入动态布料注射装置。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统进一步设置为：所述双螺杆混炼射台包括外壳、第一螺杆、第二螺杆以及前固定座；其中，所述第一螺杆、第二螺杆位于外壳内，其分别连接至减速箱，并由减速箱驱动；所述第一螺杆、第二螺杆相互平行设置，两者的螺纹相反设置；所述前固定座位于外壳的前端，其上安装有耐高温自润滑轴套；所述第一螺杆、第二螺杆分别支撑于耐高温自润滑轴套上。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统进一步设置为：所述外壳的顶部安装有短碳纤维料斗和高分子材料料斗。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统进一步设置为：所述第一螺杆和第二螺杆的转动方向相反。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统进一步设置为：所述单螺杆注射枪包括壳体、供料螺杆、射料头、螺杆头以及安装座；其中，所述壳体安装于安装座上；所述供料螺杆和射料头收容于壳体内；所述供料螺杆前端安装有所述射料头，其能联动射料头；所述螺杆头安装至供料螺杆的端部，其固接至一移动板上；所述移动板上设有滑套；所述安装座之间连接有滑杆，滑套套设在滑杆上，并能沿滑杆水平移动；所述气缸安装于安装座上，其连接至移动板上，并能驱动移动板。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统进一步设置为：所述移动板的底部设置有滑块；所述滑块能沿一导轨移动；所述导轨和滑杆相平行设置。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统进一步设置为：所述动态布料注射装置包括布料筒、进料喷嘴、加热导辊组以及出料底板；其中，所述布料筒的顶部设有一导向板，导向板的中央设有一竖直导向孔，长碳纤维丝穿过竖直导向孔进入布料筒；所述单螺杆注射枪通过连接法兰I连接至布料筒的一侧；所述进料喷嘴设置在连接法兰I和单螺杆注射枪之间，其能将复合材料射入布料筒；所述加热导辊组枢接于布料筒内，长碳纤维和复合材料通过加热导辊组之间；所述出料底板通过连接法兰II安装于布料筒的底部，其上设有出料口。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统进一步设置为：所述导向板的上部安装有一导向辊；所述导向辊引导长碳纤维丝进入布料筒。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统还设置为：所述连接法兰II和布料筒之间设有出料喷嘴。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统采用双螺杆混炼，使短碳纤维和高分子材料混炼均匀，使制品结构强度高。
2.本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统通过设置耐高温自润滑轴套来支撑第一螺杆、第二螺杆，使第一螺杆、第二螺杆不易摆动。
3.本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统通过控制供料螺杆的行程，使待注射材料计量准确，以满足不同生产场合的需要。
4.本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统能将长碳纤维拉直，且复合材料包覆均匀，使产品的性能优良。
5.本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统通过滑套和滑杆的配合，以及滑块和导轨的配合，使供料螺杆运行稳定，不易震颤。
【附图说明】
图1是本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统的纵向剖面图。
图2是本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统的横向剖面图。
图3是图1中的动态布料注射装置的剖面图。
图4是图1中的单螺杆注射枪的纵向剖面图。
图5是图1中的单螺杆注射枪的俯视图。
【具体实施方式】
请参阅说明书附图1至附图5所示，本发明为一种长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其由基座1、电机2、减速箱3、双螺杆混炼射台4、竖直送料管5、单螺杆送料射台6、长碳纤维放置架7以及动态布料注射装置8等几部分组成。
其中，所述电机2、减速箱3和单螺杆送料射台6分别安装于基座1上，且电机2连接并驱动减速箱3。所述减速箱3连接并驱动双螺杆混炼射台4。
所述双螺杆混炼射台4呈水平设置，其由外壳41、第一螺杆42、第二螺杆43以及前固定座44等几部分组成。其中，所述外壳41的顶部安装有用于喂入高分子材料(如聚苯颗粒、塑料颗粒)的高分子材料料斗411、以及用于喂入短碳纤维的短碳纤维料斗412。
所述第一螺杆42、第二螺杆43位于外壳41内，其分别连接至减速箱3，并由减速箱3驱动而转动。所述第一螺杆42、第二螺杆43相互平行设置，两者的螺纹相反设置，转动方向亦相反。所述前固定座44位于外壳41的前端，其上安装有耐高温自润滑轴套45。所述第一螺杆42、第二螺杆43分别支撑于耐高温自润滑轴套45上。
所述竖直送料管5呈竖直竖直，其顶端连接至双螺杆混炼射台4的自由端，底端连接至单螺杆送料射台6，从而能够将双螺杆混炼射台4中混炼的材料送至单螺杆送料射台6。
所述单螺杆送料射台6连接至一气缸9上，并能由气缸9推动，其由壳体61、供料螺杆63、射料头64、螺杆头65以及安装座66等几部分组成。其中，所述壳体61安装于安装座66上。所述供料螺杆63和射料头64收容于壳体61内；所述供料螺杆63前端安装有所述射料头64，其能联动射料头64。
所述螺杆头65安装至供料螺杆63的端部，其固接至一移动板68上。所述移动板68上设有滑套681。
所述安装座66之间连接有滑杆661，滑套681套设在滑杆661上，并能沿滑杆661水平移动。进一步的，所述移动板68的底部设置有滑块682；所述滑块682能沿一导轨69移动。所述导轨69和滑杆661相平行设置。
所述气缸9安装于安装座66上，其连接至移动板68上，并能驱动移动板68。采用气缸9较采用油缸的成本大大降低，而通过滑套681和滑杆661的配合，以及滑块682和导轨69的配合，使供料螺杆63运行稳定，不易震颤；同时，通过气缸9的行程来控制注射枪的射料量，使待注射材料计量准确，以满足不同生产场合的需要。
所述长碳纤维放置架7安装于基座1一侧，其上搁置有若干卷长碳纤维卷71。
所述动态布料注射装置8和单螺杆送料射台6对接，且由长碳纤维卷71退解出的长碳纤维丝72穿入动态布料注射装置8。
进一步的，所述动态布料注射装置8主要由布料筒81、进料喷嘴83、加热导辊组84以及出料底板85等几部分组成。
其中，所述布料筒81的顶部设有一导向板86，导向板86的中央设有一竖直导向孔861，长碳纤维丝72穿过竖直导向孔861进入布料筒81。所述导向板86的上部安装有一导向辊87；所述导向辊87引导长碳纤维丝72进入竖直导向孔861，通过控制其转速能控制长碳纤维丝72的输送速度。
所述单螺杆注射枪6通过连接法兰I881连接至布料筒81的一侧。所述进料喷嘴83设置在连接法兰I881和单螺杆注射枪82之间，其能将短碳纤维和高分子材料的混炼材料射入布料筒81。
所述加热导辊组84枢接于布料筒81内，长碳纤维丝72和混炼材料通过加热导辊组84之间，长碳纤维丝72通过加热导辊组84时进行拉直，而混炼材料通过加热导辊组84时进行加热熔融，从而可以均匀的包覆于长碳纤维丝72上。
所述出料底板85通过连接法兰II882安装于布料筒81的底部，其上设有出料口851，包覆有复合材料的长碳纤维丝72通过出料口851排出。
进一步的，所述连接法兰II882和布料筒81之间设有出料喷嘴89，在出料喷嘴89内复合材料包覆于长碳纤维丝72的表面，形成所需形状的产品。
本发明的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统的工作原理如下：通过高分子材料料斗411和短碳纤维料斗412分别送入高分子材料和短碳纤维材料；第一螺杆42、第二螺杆43加热使高分子材料融化；此时，电机2驱动减速箱3，减速箱3驱动第一螺杆42、第二螺杆43，且第一螺杆42、第二螺杆43的转动方向相反，使高分子材料和碳纤维材料向减速箱3方向推动并混炼；之后，减速箱3反向驱动第一螺杆42、第二螺杆43，使第一螺杆42、第二螺杆43推动混炼材料向竖直送料管5推送；混炼材料通过竖直送料管5送入单螺杆送料射台6。单螺杆送料射台6的供料螺杆63后退，使混炼材料充入壳体61的前端，而充入的量的多少由供料螺杆63后退的距离所控制；当达到需要的注射量后，启动气缸9，使气缸9推动移动板68，移动板68联动螺杆头65，螺杆头65推动供料螺杆63，供料螺杆63再驱动射料头64，通过射料头64将混炼材料射出。
此时，通过导向辊87和竖直导向孔861将长碳纤维丝72导入布料筒81，能够有效避免长碳纤维丝72弯曲，且长碳纤维丝72的速度可控；同时，通过设置加热导辊组84，能够使混炼材料熔融，并拉直长碳纤维丝72，使混炼材料均匀包覆于长碳纤维丝72上，从而大大提高了产品的质量。
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：包括基座、电机、减速箱、双螺杆混炼射台、竖直送料管、单螺杆送料射台、长碳纤维放置架以及动态布料注射装置；其中，所述电机、减速箱和单螺杆送料射台分别安装于基座上，且电机连接并驱动减速箱；所述减速箱连接并驱动双螺杆混炼射台；所述双螺杆混炼射台呈水平设置；所述竖直送料管的顶端连接至双螺杆混炼射台的自由端，底端连接至单螺杆送料射台；所述单螺杆送料射台连接至一气缸上，并能由气缸推动；所述长碳纤维放置架安装于基座一侧，其上搁置有若干卷长碳纤维卷；所述动态布料注射装置和单螺杆送料射台对接，且由长碳纤维卷退解出的长碳纤维丝穿入动态布料注射装置。
2.如权利要求1所述的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：所述双螺杆混炼射台包括外壳、第一螺杆、第二螺杆以及前固定座；其中，所述第一螺杆、第二螺杆位于外壳内，其分别连接至减速箱，并由减速箱驱动；所述第一螺杆、第二螺杆相互平行设置，两者的螺纹相反设置；所述前固定座位于外壳的前端，其上安装有耐高温自润滑轴套；所述第一螺杆、第二螺杆分别支撑于耐高温自润滑轴套上。
3.如权利要求2所述的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：所述外壳的顶部安装有短碳纤维料斗和高分子材料料斗。
4.如权利要求2所述的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：所述第一螺杆和第二螺杆的转动方向相反。
5.如权利要求1所述的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：所述单螺杆注射枪包括壳体、供料螺杆、射料头、螺杆头以及安装座；其中，所述壳体安装于安装座上；所述供料螺杆和射料头收容于壳体内；所述供料螺杆前端安装有所述射料头，其能联动射料头；所述螺杆头安装至供料螺杆的端部，其固接至一移动板上；所述移动板上设有滑套；所述安装座之间连接有滑杆，滑套套设在滑杆上，并能沿滑杆水平移动；所述气缸安装于安装座上，其连接至移动板上，并能驱动移动板。
6.如权利要求5所述的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：所述移动板的底部设置有滑块；所述滑块能沿一导轨移动；所述导轨和滑杆相平行设置。
7.如权利要求1所述的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：所述动态布料注射装置包括布料筒、进料喷嘴、加热导辊组以及出料底板；其中，所述布料筒的顶部设有一导向板，导向板的中央设有一竖直导向孔，长碳纤维丝穿过竖直导向孔进入布料筒；所述单螺杆注射枪通过连接法兰I连接至布料筒的一侧；所述进料喷嘴设置在连接法兰I和单螺杆注射枪之间，其能将复合材料射入布料筒；所述加热导辊组枢接于布料筒内，长碳纤维和复合材料通过加热导辊组之间；所述出料底板通过连接法兰II安装于布料筒的底部，其上设有出料口。
8.如权利要求7所述的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：所述导向板的上部安装有一导向辊；所述导向辊引导长碳纤维丝进入布料筒。
9.如权利要求7所述的长碳纤维复合材料在线模压成型机的注射成型系统，其特征在于：所述连接法兰II和布料筒之间设有出料喷嘴。
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