CN108621369A - 一种汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，包括送膜装置、机械手装置和模内嵌膜专用模具，送膜装置和机械手装置设置于模内嵌膜专用模具的一侧，模内嵌膜专用模具包括公模和母模，送膜装置用于将薄膜穿送过公模和母模之间，机械手装置用于将合模后注塑成型的产品取出，公模和母模之间设有压边框，压边框用于在合模前将薄膜压贴到母模上。实现了薄膜的成型、裁切和定位注塑，能够完成连续自动送膜和注塑，形成了自动化生产，节约了成本，提高了生产效率。

Description

一种汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置

技术领域

本发明涉及汽车制造设备技术领域，具体涉及一种汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置。

背景技术

能源危机和环境污染的双重压力下，减少生产过程能源的消耗、提高生产效率以及生产过程中无污染已经成为汽车工业制造发展的必然趋势。模内嵌模技术(INS)是一种较为先进的汽车内外饰件表面装饰的技术，它将印有装饰图案的薄膜热压或真空成型后直接放入模具型腔内然后直接进行注塑，开模后薄膜与装饰图案位于注塑件的表面形成装饰效果。INS技术生产过程无污染、产品表面图案持久鲜艳并可实现产品表面3D触感以及装饰图案可以灵活变化等优点，但其缺点也很明显，一方面由于其生产工艺限制造成INS产品的生产步骤繁多，因而不能实现自动化生产导致生产效率较低，无法满足汽车内外饰件大批量的需求；另一方面较多的生产工艺需要较多的生产配套设备，导致INS产品的生产成本较高。INS产品现今的生产工艺步骤为装饰图案印刷、薄膜高压或真空成型、薄膜裁切、薄膜人工置入注塑模具内定位、合模并注塑成型、开模取件。薄膜的成型、裁切、定位注塑三道最主要的工序单独运行，因而造成需要生产设备多、定位精度差以及效率低下等问题，本发明将这三道工序采用一整套设备完成，且可连续自动送膜实现完全自动化生产，节约了成本，大大提高了生产效率，另外由于薄膜直接在注塑模具内成型并注塑不需要定位，既节约了时间又提高了精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，实现了薄膜的成型、裁切和定位注塑，能够完成连续自动送膜和注塑，形成了自动化生产，节约了成本，提高了生产效率。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，包括送膜装置、机械手装置和模内嵌膜专用模具，送膜装置和机械手装置设置于模内嵌膜专用模具的一侧，模内嵌膜专用模具包括公模和母模，送膜装置用于将薄膜穿送过公模和母模之间，机械手装置用于将合模后注塑成型的产品取出，公模和母模之间设有压边框，压边框用于在合模前将薄膜压贴到母模上。

按照上述技术方案，送膜装置包括上固定板、放膜滚筒、下固定板、导向轮和收膜滚筒，上固定板和下固定板分别设置于模内嵌膜专用模具的上方和下方，放膜滚筒设置于上固定板上，收膜滚筒设置于下固定板上，薄膜套装于放膜滚筒上，薄膜的端头穿过模内嵌膜专用模具缠绕于收膜滚筒上，沿薄膜的行走方向上分布有多个导向轮和多个张紧轮。

按照上述技术方案，张紧轮分为上张紧轮和下张紧轮，上张紧轮设置于上固定板，下张紧轮设置于下固定板上。

按照上述技术方案，机械手装置包括机械手臂、机械手固定板、吸盘和红外光灯管，机械手臂固设于机械手固定板上，吸盘和红外灯管分别设置于机械手臂的两侧。

按照上述技术方案，模内嵌膜专用模具包括相对布置的公模和母模，公模内设有高压气体通道，高压气体通道与公模的型腔联通，母模内设有抽真空气体通道，抽真空气体通道与母模内的型腔联通，母模的一侧设有压膜框，压膜框的外端设有压边框，压边框设置于母模和公模之间。

按照上述技术方案，模内嵌膜专用模具还包括注塑机推杆、母模安装板、压模框定板、顶针拉杆、导柱、支撑块、热流道、定位环和公模安装板，公模安装板和母模安装板分别设置于公模和母模的外侧，母模固设于母模安装板上，导柱橫向设置于公模安装板上，公模的两端套装于导柱上，可沿导柱横向移动，注塑机推杆穿过母模安装板通过压膜框顶板与压膜框连接，注塑机推杆通过压膜顶板带动压膜框横向左右移动，压模框顶板设置于母模安装板和母模之间，热流道的一端穿入公模的型腔内，热流道的另一端通过定位环与公模安装板连接。

按照上述技术方案，公模安装板和母模安装板之间还设有顶针、顶针拉杆和复位块，导柱与公模安装板之间连接有支撑块，公模与公模安装板之间设有顶针板，顶针拉杆的一端与顶针板连接，顶针拉杆的另一端从公模穿出与母模连接，复位块和顶针拉杆设置于公模的型腔外，顶针的一端与顶针板连接，顶针的另一端从公模的型腔穿出。

按照上述技术方案，母模的型腔的边缘处设有凹槽结构，公模的型腔的边缘处设有凸起结构，凸起结构的尺寸与凹槽结构的尺寸相合。

本发明具有以下有益效果：

1.通过送膜装置和模内嵌膜专用模具，实现了薄膜的成型、裁切和定位注塑，能够完成连续自动送膜和注塑，形成了自动化生产，节约了成本，提高了生产效率。

2.通过公模上的凸起结构和母模上的凹槽结构，形成一个薄膜的裁切结构，使薄膜直接在模具内自动成型，注塑时不需要重新定位，将薄膜热成型模具和注塑模具合为一体，直接在注塑模具内部设计真空通道和高压气体通道，薄膜加热后可直接在注塑模具内成型，成型后无需开模，直接注塑，因而极大的节约了薄膜成型后再人工放入注塑模具定位的时间，不仅提高了生产效率而且由于无需开模从而提高薄膜在注塑模具中的定位精度，既节约了时间又提高了精度，提高了生产效率；在机械手的两侧分别设计红外加热装置和取件吸盘，将薄膜预成型加热和开模后制品的取件过程合为一体。

附图说明

图1是本发明实施例中自动送膜装置的结构示意图；

图2是图1的C向视图；

图3是本发明实施例中机械手装置的工作示意图；

图4是本发明实施例中模内嵌膜专用模具的结构示意图；

图5是本发明实施例中公模和母模在合模前的示意图；

图6是图5的A-A剖视图；

图7是图5的B-B剖视图；

图中，1-上固定板，2-上张紧轮，3-放膜滚筒，4-压边框，5-公模，6-母模，7-下固定板，8-下张紧轮，9-导向轮，10-薄膜，11-裁切后剩余薄膜，12-卡紧装置，13-机械手臂，14-机械手固定板，15-吸盘，16-红外光灯管，17-注塑机推杆，18-母模安装板，19-压膜框顶板，20-母模的型腔，21-顶针拉杆，22-导柱，23-高压气体通道，24-支撑块，25-热流道，26-定位环，27-公模安装板，28-顶针板，29-顶针，30-复位块，31-INS产品，32-压膜框，33-母模模座，34-抽真空气体通道，35-凸起结构，36-凹槽结构，37-公模侧型腔，38-母模侧型腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图7所示，本发明提供的一个实施例中的汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，包括送膜装置、机械手装置和模内嵌膜专用模具，送膜装置固定于注塑机上，送膜装置和机械手装置设置于模内嵌膜专用模具的一侧，模内嵌膜专用模具包括公模5和母模，送膜装置用于将薄膜穿送过公模5和母模之间，机械手装置用于将合模后注塑成型的产品取出，公模5和母模之间设有压边框4，压边框4用于在合模前将薄膜10压贴到母模上；薄膜10从母模与压边框4之间穿过。

进一步地，送膜装置包括上固定板1、放膜滚筒3、下固定板7、导向轮9和收膜滚筒，上固定板1和下固定板7分别设置于模内嵌膜专用模具的上方和下方，放膜滚筒3设置于上固定板1上，收膜滚筒设置于下固定板7上，薄膜10套装于放膜滚筒3上，薄膜10的端头穿过模内嵌膜专用模具缠绕于收膜滚筒上，沿薄膜10的行走方向上分布有多个导向轮9和多个张紧轮。

进一步地，张紧轮分为上张紧轮2和下张紧轮8，上张紧轮2设置于上固定板1，下张紧轮8设置于下固定板7上。

进一步地，机械手装置包括机械手臂13、机械手固定板14、吸盘15和红外光灯管16，机械手臂13固设于机械手固定板14上，吸盘15和红外灯管分别设置于机械手臂13的两侧。

进一步地，红外灯管设置在薄膜10一侧，可以在热成型前对薄膜10进行一定时间的加热使其软化，吸盘15设置在红外光加热灯管对面，开模后机械手伸进模具中利用吸盘15将产品取出，实现薄膜10加热与取件的双重功能。

进一步地，模内嵌膜专用模具包括相对布置的公模5和母模，公模5内设有高压气体通道23，高压气体通道23与公模5的型腔联通，母模内设有抽真空气体通道34，抽真空气体通道34与母模内的型腔联通，母模的一侧设有压膜框32，压膜框32的外端设有压边框4，压边框4设置于母模和公模5之间；薄膜10从压边框4和母模之间穿过，压膜框32通过压边框4将薄膜10压贴到母模上。

进一步地，模内嵌膜专用模具还包括注塑机推杆17、母模安装板18、压模框定板、顶针拉杆21、导柱22、支撑块24、热流道25、定位环26和公模安装板27，公模安装板27和母模安装板18分别设置于公模5和母模的外侧，母模固设于母模安装板18上，导柱22橫向设置于公模安装板27上，公模5的两端套装于导柱22上，可沿导柱22横向移动，注塑机推杆17穿过母模安装板18通过压膜框顶板19与压膜框32连接，注塑机推杆17通过压膜顶板带动压膜框32横向左右移动，压模框顶板设置于母模安装板18和母模之间，热流道的一端穿入公模的型腔内，热流道的另一端通过定位环与公模安装板连接。

进一步地，公模安装板27和母模安装板18之间还设有顶针29、顶针拉杆21和复位块30，导柱22与公模安装板27之间连接有支撑块24，公模5与公模安装板27之间设有顶针板28，顶针拉杆21的一端与顶针板28连接，顶针拉杆21的另一端从公模5穿出与母模连接，复位块30和顶针拉杆21设置于公模5的型腔外，顶针29的一端与顶针板28连接，顶针29的另一端从公模5的型腔穿出；在模具注塑过程中，模具型腔注满胶开始脱模时，依靠模具后模推板顶出顶针到预设位置，顶针把产品顶出来实现产品与模具的脱离。合模过程中，在顶针拉杆的作用下顶针板固定不动，公模型腔在支撑块的推动下沿着导柱进行合模，由于顶针板与公模安装板之间的距离与公模移动的距离相等，所以完全合模时顶针板与公模安装板接触，此时顶针完全位于公模型腔内。开模时，产品随公模型腔向后移动，由于顶针不动，产品被顶出从而实现开模过程。。

进一步地，母模的型腔20的边缘处设有凹槽结构36，公模5的型腔的边缘处设有凸起结构35，凸起结构35的尺寸与凹槽结构36的尺寸相合；凸起结构35与凹槽结构36相合时对薄膜10的中间部位进行裁切，围绕注塑模具型腔边缘设计一凸起和凹槽结构36，可在注塑制品冷却完成后适当增大合模力实现INS薄膜10的裁切效果，无需专门的裁切模具，节约了生产时间和生产费用。

本发明的工作原理：

首先将送膜装置安装固定在注塑机上，再将产品使用的薄膜10卷在放膜滚筒上，并将放膜滚筒按照要求装配并准确定位，将薄膜10下端中间部分裁剪掉，两端保留一定宽度余量，将薄膜依次通过送膜装置上方的导向轮9、张紧轮、母模侧的压模框、送膜装置下方的张紧轮以及一系列导向轮9，从而完成INS薄膜的定位和张紧。送膜装置和薄膜安装完成后可实现薄膜的自动送膜。安装完成后的薄膜如图1和图2所示。

安装好薄膜后，利用送膜装置将薄膜拉紧，压模框后移圧紧薄膜达到成型所需的压紧力，此时机械手伸到位于压模框内的薄膜处，将带有红外灯管的一侧面向着薄膜，打开红外灯设备进行一定时间的加热从而使薄膜软化到可成型的温度，随后机械手撤回到原始位置。

当机械手离开模具时，同时注塑机推杆17推动公模5，使公模5和母模紧密接触达到成型时需要的密封效果，然后位于母模内部的真空通道开始抽气，同时公模5内部的高压气体通道23充入一定压力的高压气体，受热软化的薄膜在真空吸附和高压气体压力的共同作用下成型为产品表面形状，为减小薄膜形状的回弹效应，成型后的薄膜在真空和高压作用下保持一定的时间。

公模5和母模型腔边缘设计有薄膜裁切结构，母模侧为凹槽结构36，公模5侧为可活动凸起结构35，可活动凸起结构35初始位置与模具侧面保持平整，其轮廓与母模型腔相同。当薄膜成型时，公模5侧可活动凸起保持不动，薄膜成型完成后，继续保持合模状态进行注塑、保压、冷却等过程，冷却完成后增大合模力，公模5侧活动凸起在较大合模力作用下前移，并与母模侧凹槽结构36结合，从而对薄膜形成裁切效果，裁切结构示意图如图5所示。裁切完成后开模，机械手伸进型腔，利用吸盘15将注塑件取出。

1送膜机构设计：如图1所示，送膜装置上方设置一圆柱滚筒1，用来卷取INS薄膜；送膜装置中设有一系列导向轮9和张紧轮，张紧轮由压紧轮和滚轮组成，可调节压紧轮的压紧力从而实现不同的压紧力，可有效防止薄膜发生褶皱，上方张紧轮2宽度与使用的薄膜宽度相等；由于注塑完成后直接在注塑模具内裁切，因而薄膜中间部分被裁掉，仅保留压边框4被压部分薄膜，如图2所示，为实现薄膜自动送膜，下方张紧轮8设计在压边框4两侧部位，其宽度与裁切后两侧剩余薄膜宽度相等，在其边缘设计定位卡紧片4以保证下方两个张紧轮的定位精度，实现顺利送膜。

2机械手结构设计：如图3所示，为实现薄膜加热与取件的双重功能，分别在机械手的两侧安装和取件吸盘15，红外灯管设置在薄膜一侧，可以在热成型前对薄膜进行一定时间的加热使其软化，吸盘15设置在红外光加热灯管对面，开模后机械手伸进模具中利用吸盘15将产品取出。

INS自动化模具设计：如图4所示，由于INS中薄膜首先需要成型成产品表面的形状，在模具母模侧设计有抽真空通道18，通道与外部抽真空装置连接，同时在公模5侧设计有高压气体通道23；母模侧设计压膜框32可实现薄膜成型过程中压边定位；薄膜成型时压膜框32首先将薄膜压紧定位到母模侧，然后机械手上红外灯管对压紧的薄膜进行加热一定时间使其软化，薄膜软化后机械手从模具型腔部位退出，机械手退出后最后抽真空装置将母模型腔内气体抽走同时公模5的型腔中充入高压气体，在真空和高压共同作用下薄膜成型为产品表面形状。公模5和母模型腔边缘设计有薄膜裁切结构，母模侧为凹槽结构36，公模5侧为可活动凸起结构35，其轮廓与母模型腔相同，如图5-图7所示。当薄膜成型时，公模5侧凸起结构35与其表面保持平整。薄膜成型完成后，继续保持合模状态进行注塑、保压、冷却等过程，冷却完成后增大合模力，公模5侧活动凸起在较大合模力作用下前移，并与母模侧凹槽结构36结合，从而对薄膜形成裁切效果。裁切完成后开模，机械手伸进型腔，利用吸盘15将注塑件取出。

进一步地，INS产品31是在完成薄膜在模具内压合，并在模内嵌膜专用模具内注塑成型，最后得到的产品。

综上所述，送膜装置固定在注塑机上，INS薄膜通过送膜装置张紧于公模5、母模之间，可实现INS薄膜自动送膜功能；机械手结构为一三轴机械手并通过底座固定于注塑机上方，可实现INS薄膜的加热以及INS产品31取件两种功能；模内嵌膜专用模具可实现INS薄膜的压紧定位、INS薄膜真空高压成型以及INS薄膜裁切功能。本发明能够实现将薄膜的成型、裁切、定位注塑三道工序采用一整套设备完成，实现自动送膜且自动化生产，节约了成本，提高了生产效率，另外由于薄膜直接在注塑模具内成型并注塑不需要定位，既节约了时间又提高了精度。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，其特征在于，包括送膜装置、机械手装置和模内嵌膜专用模具，送膜装置和机械手装置设置于模内嵌膜专用模具的一侧，模内嵌膜专用模具包括公模和母模，送膜装置用于将薄膜穿送过公模和母模之间，机械手装置用于将合模后注塑成型的产品取出，公模和母模之间设有压边框，压边框用于在合模前将薄膜压贴到母模上。

2.根据权利要求1所述的汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，其特征在于，送膜装置包括上固定板、放膜滚筒、下固定板、导向轮和收膜滚筒，上固定板和下固定板分别设置于模内嵌膜专用模具的上方和下方，放膜滚筒设置于上固定板上，收膜滚筒设置于下固定板上，薄膜套装于放膜滚筒上，薄膜的端头穿过模内嵌膜专用模具缠绕于收膜滚筒上，沿薄膜的行走方向上分布有多个导向轮和多个张紧轮。

3.根据权利要求2所述的汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，其特征在于，张紧轮分为上张紧轮和下张紧轮，上张紧轮设置于上固定板，下张紧轮设置于下固定板上。

4.根据权利要求1所述的汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，其特征在于，机械手装置包括机械手臂、机械手固定板、吸盘和红外光灯管，机械手臂固设于机械手固定板上，吸盘和红外灯管分别设置于机械手臂的两侧。

5.根据权利要求1所述的汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，其特征在于，模内嵌膜专用模具包括相对布置的公模和母模，公模内设有高压气体通道，高压气体通道与公模的型腔联通，母模内设有抽真空气体通道，抽真空气体通道与母模内的型腔联通，母模的一侧设有压膜框，压膜框的外端设有压边框，压边框设置于母模和公模之间。

6.根据权利要求5所述的汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，其特征在于，模内嵌膜专用模具还包括注塑机推杆、母模安装板、压模框定板、顶针拉杆、导柱、支撑块、热流道、定位环和公模安装板，公模安装板和母模安装板分别设置于公模和母模的外侧，母模固设于母模安装板上，导柱橫向设置于公模安装板上，公模的两端套装于导柱上，可沿导柱横向移动，注塑机推杆穿过母模安装板通过压膜框顶板与压膜框连接，注塑机推杆通过压膜顶板带动压膜框横向左右移动，压模框顶板设置于母模安装板和母模之间，热流道的一端穿入公模的型腔内，热流道的另一端通过定位环与公模安装板连接。

7.根据权利要求6所述的汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，其特征在于，公模安装板和母模安装板之间还设有顶针、顶针拉杆和复位块，导柱与公模安装板之间连接有支撑块，公模与公模安装板之间设有顶针板，顶针拉杆的一端与顶针板固连，顶针拉杆的另一端从公模穿出与母模连接，复位块和顶针拉杆设置于公模的型腔外，顶针的一端与顶针板连接，顶针的另一端从公模的型腔穿出。

8.根据权利要求5所述的汽车内外饰塑料板材模内嵌模自动化设备装置，其特征在于，母模的型腔的边缘处设有凹槽结构，公模的型腔的边缘处设有凸起结构，凸起结构的尺寸与凹槽结构的尺寸相合。