CN108162424A - 一种热塑碳纤维产品的生产工艺 - Google Patents

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臧锐
焦宪友
杨绪宝
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Suzhou Victory Precision Manufacture Co Ltd
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Suzhou Victory Precision Manufacture Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C69/00—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore
    • B29C69/001—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore a shaping technique combined with cutting, e.g. in parts or slices combined with rearranging and joining the cut parts

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Abstract

本发明公开了一种热塑碳纤维产品的生产工艺，其包括以下步骤：(1)将碳纤维布和热塑性材料热压复合，得到复合板材；(2)对步骤(1)得到的复合板材进行CNC加工，铣所需的外形和孔洞，得到碳纤维制品；(3)对步骤(2)得到的碳纤维制品进行加热，加热至板材成型所需的Tg点，加热后的碳纤维制品置于模具中，压合成型，同时射胶通过模具使高纤料与碳纤维制品嵌物成型。本发明提供的热塑碳纤维产品的生产工艺，可实现碳纤维产品的批量化生产，减少环境污染。

Description

一种热塑碳纤维产品的生产工艺
技术领域
本发明涉及碳纤维制品技术领域，特别涉及一种热塑碳纤维产品的生产工艺。
背景技术
碳纤维制品是以碳纤维复合材料所制作的产品，碳纤维比重为1.5～1.9g/cm3不足钢的1/4；碳纤维的扩张强度在4900Mpa，是钢的33倍。另外碳纤维材料还具有良好的导热、导电性能和耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳性能。碳纤维制品在航天、军工、电子等诸多领域都有很广泛的应用。
传统碳纤维制品由于表面加有树脂，会造成成品表面不够光滑，需要进行打磨抛光，而打磨过程不但会造成环境污染、危害操作人员身体健康，而且打磨效率极低、质量难以保证，工作效率低，很难实现量产。本发明因此而来。
发明内容
本发明目的是提供一种热塑碳纤维产品的生产工艺，工艺简单，可实现碳纤维制品的批量化生产。
基于上述问题，本发明提供的技术方案是：
一种热塑碳纤维产品的生产工艺，其包括以下步骤：
(1)将碳纤维布和热塑性材料热压复合，得到复合板材；
(2)对步骤(1)得到的复合板材进行CNC加工，铣所需的外形和孔洞，得到碳纤维制品；
(3)对步骤(2)得到的碳纤维制品进行加热，加热至板材成型所需的Tg点，加热后的碳纤维制品置于模具中，压合成型，同时射胶通过模具使高纤料与碳纤维制品嵌物成型，所述高纤料为聚碳酸酯和玻璃纤维的混合料。
在其中的一些实施方式中，所述步骤(1)中热塑性材料为聚碳酸酯树脂。
在其中的一些实施方式中，所述高纤料中聚碳酸酯和玻璃纤维的质量比为2∶1。
在其中的一些实施方式中，所述步骤(3)包括以下步骤：
(a)将碳纤维制品置于上料机构的升降台上，升降台开始工作；
(b)当升降台升至滑台，滑台上的吸盘吸取碳纤维制品并向IR炉方向移动；
(c)吸盘移动至IR炉的进料工位，吸盘将碳纤维制品置于IR炉的料盘上；
(d)料盘在IR炉内移动，移动至加热工位时，开启IR炉对料盘上的碳纤维制品进行加热，直至达到板材压合成型所需的Tg点；
(e)碳纤维制品加热至所需温度后，料盘移动至IR炉的出料工位；
(f)机械手将加热后的碳纤维制品取出，并放入注塑机的模具中；
(g)模具合模，将碳纤维制品压合成型；
(h)高纤料和碳纤维制品通过模具嵌件成型，使高纤料与碳纤维制品进行熔融结合在一起；
(i)模具射胶、保压、板材表面流平、模具降温后开模，机械手将碳纤维产品取出。
与现有技术相比，本发明的优点是：
采用本发明的技术方案，可实现碳纤维产品的批量化生产，提高生产效率，同时减少环境污染和对操作人员健康的伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明一种热塑碳纤维产品的生产工艺中使用的注塑装置的结构示意图；
其中：
1、升降台；1-1、第一伺服电机；1-2、第一滚珠丝杆；1-3、料架；
2、滑台；
3、吸盘；
4、IR炉；4-1、炉体；4-2、第二伺服电机；4-3、第二滚珠丝杆；4-4、料盘；4-5、上加热盘；4-6、下加热盘；
5、机械手；
6、注塑机；6-1、模具；
A、进料工位；
B、加热工位；
C、出料工位。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
一种热塑碳纤维产品的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将碳纤维布和热塑性材料热压复合，得到复合板材；
(2)对步骤(1)得到的复合板材进行CNC加工，铣所需的外形和孔洞，得到碳纤维制品；
(3)对步骤(2)得到的碳纤维制品进行加热，加热至板材成型所需的Tg点，加热后的碳纤维制品置于模具中，压合成型，同时射胶通过模具使高纤料与碳纤维制品嵌物成型，所述高纤料为聚碳酸酯和玻璃纤维的混合料。
优选的，步骤(1)中的热塑性材料为聚碳酸酯。
优选的，高纤料中聚碳酸酯和玻璃纤维的质量比为2∶1。
本例中，步骤(3)使用自动化控制的注塑装置，参见图1所示，其包括依次设置的上料机构、IR炉4、机械手5、注塑机6、及与上料机构、IR炉4、机械手5、注塑机6连接的PLC控制装置。
其中上料机构包括升降台1和设置在升降台1上方的滑台2，在滑台2上滑动设置有吸盘3，升降台1包括第一伺服电机1-1、与第一伺服电机1-1传动连接且竖直设置的第一滚珠丝杆1-2、及设置在第一滚珠丝杆1-2上的料架1-3，将料件放置在料架1-3上，通过第一伺服电机1-1工作带动第一滚珠丝杆1-2转动使料架1-3上升或下降，实施中，可设置两个升降台1，两个升降台1交替工作，提高上料效率，当料架1-3上升至吸盘3位置，吸盘3吸取料件滑动至滑台2的出料端，滑台2的出料端位于IR炉4的上方。
IR炉4包括炉体4-1、第二伺服电机4-2、与第二伺服电机4-2传动连接的第二滚珠丝杆4-3，其中第二滚珠丝杆4-3横向设置在炉体4-1上的，在第二滚珠丝杆4-3上设有料盘4-4，通过第二伺服电机4-2带动第二滚珠丝杆4-3转动以将料盘4-4从进料工位A移动至加热工位B、出料工位C，进料工位A设置在滑台2的下方，当吸盘3移动至进料工位A，吸盘3将料件放置在进料工位A上。在加热工位B处设有上加热盘4-5和下加热盘4-6，它们分别设置在加热工位B的上下两侧，上加热盘4-5和下加热盘4-6为陶瓷远红外加热，每个加热盘包括多行多列布置的加热片，每块加热片的温度可单独调节，根据不同产品调节所需的温度。
机械手5设置在IR炉4和注塑机6之间，以用于将IR炉4出料工位C上的料件抓取至注塑机6的模具6-1内进行注塑成型。
该生产工艺步骤(3)具体包括以下步骤：
(a)将碳纤维制品置于上料机构的升降台1上，升降台1开始工作；
(b)当升降台1升至滑台2，滑台2上的吸盘3吸取碳纤维制品并向IR炉4方向移动；
(c)吸盘3移动至IR炉4的进料工位A，吸盘3将碳纤维制品置于IR炉4的料盘4-4上；
(d)料盘4-4在IR炉4内移动，移动至加热工位B时，开启IR炉4对料盘4-4上的碳纤维制品进行加热，直至达到板材压合成型所需的Tg点；
(e)碳纤维制品加热至所需温度后，料盘4-4移动至IR炉4的出料工位C；
(f)机械手5将加热后的碳纤维制品取出，并放入注塑机6的模具6-1中；
(g)模具6-1合模，将碳纤维制品压合成型；
(h)高纤料和碳纤维制品通过模具嵌件成型，使高纤料与碳纤维制品进行熔融结合在一起。
(i)模具6-1射胶、保压、板材表面流平、模具6-1降温后开模，机械手5将碳纤维产品取出。
通过该注塑装置的自动化控制，可实现无人值守，实现碳纤维产品的大批量生产，减少环境污染。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种热塑碳纤维产品的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)将碳纤维布和热塑性材料热压复合，得到复合板材；
(2)对步骤(1)得到的复合板材进行CNC加工，铣所需的外形和孔洞，得到碳纤维制品；
(3)对步骤(2)得到的碳纤维制品进行加热，加热至板材成型所需的Tg点，加热后的碳纤维制品置于模具中压合成型，同时射胶通过模具使高纤料与碳纤维制品嵌物成型，所述高纤料为聚碳酸酯和玻璃纤维的混合料。
2.根据权利要求1所述的热塑碳纤维产品的生产工艺，其特征在于：所述步骤(1)中热塑性材料为聚碳酸酯树脂。
3.根据权利要求1所述的热塑碳纤维产品的生产工艺，其特征在于：所述高纤料中聚碳酸酯和玻璃纤维的质量比为2∶1。
4.根据权利要求1所述的热塑碳纤维产品的生产工艺，其特征在于：所述步骤(3)包括以下步骤：
(a)将碳纤维制品置于上料机构的升降台上，升降台开始工作；
(b)当升降台升至滑台，滑台上的吸盘吸取碳纤维制品并向IR炉方向移动；
(c)吸盘移动至IR炉的进料工位，吸盘将碳纤维制品置于IR炉的料盘上；
(d)料盘在IR炉内移动，移动至加热工位时，开启IR炉对料盘上的碳纤维制品进行加热，直至达到板材压合成型所需的Tg点；
(e)碳纤维制品加热至所需温度后，料盘移动至IR炉的出料工位；
(f)机械手将加热后的碳纤维制品取出，并放入注塑机的模具中；
(g)模具合模，将碳纤维制品压合成型；
(h)高纤料和碳纤维制品通过模具嵌件成型，使高纤料与碳纤维制品进行熔融结合在一起。
(i)模具射胶、保压、板材表面流平、模具降温后开模，机械手将碳纤维产品取出。
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