CN108656499A - Iv型气瓶的封头结构与内衬成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法,所述方法包括以下步骤:1)机械手夹持上下两块金属嵌件,置于模具中相应的位置,坯料挤出,坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔;2)模具闭合,3)型坯吹塑成型结束,进行模具内部对流换热冷却,冷却到适当温度,开模,去除带有嵌件的型坯,切除吹塑飞边,随后冷却定型4)将冷却定型后的型坯置于台架上固定,用刀片切除吹塑假头;5)装配金属端盖,金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接,金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力,6)纤维缠绕。该技术方案解决了挤出吹塑型坯不能穿过金属嵌件极孔的问题,同时针对该结构提出了工程实现的工艺方法,从而有效发挥出挤出吹塑工艺的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种成型方法,具体来说涉及一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法,属于油箱成型结构部件技术领域。
背景技术
III型气瓶的内衬是由铝合金旋压成型,特点是无缝,但是重量大。燃料电池汽车对于重量的要求很高,希望能够减轻气瓶的重量,那么IV型气瓶就具有突出的优势,因为的它的内衬是由塑料制成的,重量较轻。但是塑料内衬也有两个重要的难点,第一成型方法,第二密封性能。
关于塑料内衬的成型方法主要有两种:滚塑与吹塑。滚塑工艺简单,但是效率非常低,很难满足汽车工业化生产的节拍,一次吹塑成型内衬工艺较为复杂,结构密封较难考虑,但是生产效率非常高。这两种工艺均有各自的优点和缺点,本领域的技术人员一直尝试即满足密封性能,并且生产效率高的工艺,但是该方案一直没有实现。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题,提供一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法,该技术方案主要解决了挤出吹塑型坯不能穿过金属嵌件极孔的问题,同时针对该结构提出了工程实现的工艺方法,从而有效发挥出挤出吹塑工艺的优势。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下,一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)机械手夹持上下两块金属嵌件,置于模具中相应的位置,坯料挤出,坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔;
2)模具闭合;
3)底部吹针座供气,吹张型坯,型坯吹塑贴模结束,上端吹针孔内的吹针刺破吹塑假头,在型坯内部形成了一个气流通道,吹针座和上端吹针孔进行模具内部对流换热冷却,冷却到适当温度,开模,去除带有嵌件的型坯,切除吹塑飞边,随后冷却定型;
4)将冷却定型后的型坯置于台架上固定,用刀片切除吹塑假头;
5)装配金属端盖,金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接,金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力,端盖的锥面结构为接触面提供了密封正压力,保证了良好的密封性;
6)纤维缠绕。待金属部件装配结束,在内衬总成表面涂覆一层树脂,用于改善表面质量和与纤维结合强度。将内衬总成固定在缠绕机上,缠绕上浸润树脂的碳纤维或是碳纤维预浸带,缠绕后的强度满足气瓶的工作压力,碳纤维外层缠绕少量玻璃纤维,用于保护内层碳纤维层。本发明描述了一次吹塑成型内衬的工艺实现方法,可实现内衬壁面没有哈夫线,结构完整,高低压交变疲劳失效风险小,气瓶的密封结构采用锥面密封结构,简单有效。金属与塑料内衬的结合方式为半嵌入式,结构简单,保证了金属与塑料之间不发生相对移动,易于吹塑成型。
作为本发明的一种改进,所述步骤2)中模具闭合,具体如下,型坯形成密闭型腔,上下吹针刺入型坯,向型坯内吹入高压气体,使型坯贴模,将塑料挤入嵌件的凹槽内,此为塑料包裹金属增强连接的方法。金属嵌件在与塑料接触的一面上开设有辐射状沟槽,为后期螺纹装配提供力矩,上端嵌件在气压的作用下,不会下落,从而机械手退出,等待下一步指令。
作为本发明的一种改进,所述步骤 5)中装配金属端盖中设置了三道密封结构,包括第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈,所述第一密封圈和第二密封圈设置在金属嵌件的侧面,双层保护气体不泄漏,所述第三密封圈设置在在金属嵌件上方与金属端盖的连接处,防止外部树脂等流入螺纹间隙。当端盖装配完成后,气瓶的内衬总成就具备了完整的外形。
采用上述方法成型的内衬结构,包括金属端盖、金属嵌件、塑料内衬以及密封组件,所述金属嵌件与金属端盖之间设置有密封组件,所述金属嵌件的下方设置有塑料内衬,所述金属端盖的周围缠绕有碳纤维增强层。金属嵌件与金属端盖组成了整体的封头,封头的刚度好,有利于减少封头段的碳纤维用量,塑料内衬采用吹塑工艺将金属嵌件半包裹其中,增加了内衬与金属件的结合力,采用吹塑工艺可以将内衬做成多层结构,用于阻隔小分子气体。
作为本发明的一种改进,所述密封组件包括第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈,第一和第二密封圈截面形状设置为圆形,材料采用橡胶,所述第三密封圈的截面形状设置为矩形,材料是橡胶或是硅树脂。
相对于现有技术,本发明的优点如下:本发明整体结构设计巧妙,该结构密封采用锥面密封,简单、可靠,且闭合模具时候形成的哈夫线不在产品之中,降低了失效的风险,制造工艺易于实现。金属嵌件处于塑料内衬与碳纤维复合层中间,降低了交变压力下塑料内衬与金属嵌件脱落的风险。金属嵌件厚重,法兰幅面较大,刚度较强,让碳纤维复合层封头部位变形较小,有效保护端头部位不受气压膨胀影响。
附图说明
图1为步骤1状态示意图;
图2为步骤2状态示意图;
图3为步骤3状态示意图;
图4为步骤4状态示意图;
图5为步骤5状态示意图;
图6为本发明整体结构示意图。
图中:1、金属端盖,2、金属嵌件,3、碳纤维复合层,4、塑料内衬,5、第一密封圈,6、第二密封圈,7、第三密封圈,8、模具,9、吹针孔,10、机械手,11、挤出塑料型坯,12、吹针座,13、吹塑飞边,14、吹塑假头,15、极孔。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述和介绍。
实施例1:参见图6,一种气瓶封头内衬结构,包括金属端盖1、金属嵌件2、塑料内衬4以及密封组件,所述金属嵌件2与金属端盖1之间设置有密封组件,所述金属嵌件2的下方设置有塑料内衬4,所述金属端盖的周围缠绕有碳纤维复合层3。金属嵌件2与金属端盖1组成了整体的封头,封头的刚度好,有利于减少封头段的碳纤维用量,塑料内衬采用吹塑工艺将金属嵌件半包裹其中,增加了内衬与金属件的结合力,采用吹塑工艺可以将内衬做成多层结构,用于阻隔小分子气体。
实施例2:参见图6,作为本发明的一种改进,所述密封组件包括第一密封圈5、第二密封圈6以及第三密封圈7,第一和第二密封圈截面形状设置为圆形,材料采用橡胶,所述第三密封圈的截面形状设置为矩形,材料是橡胶或是硅树脂。所述第一密封圈和第二密封圈设置在金属端盖的侧面,随着金属端盖的旋紧,密封圈被压缩;双层保护气体不泄漏,所述第三密封圈设置在金属嵌件上方与金属端盖的连接处,防止第一密封圈和第二密封圈失效,同时防止外部树脂等流入螺纹间隙。当端盖装配完成后,气瓶的内衬总成就具备了完整的外形。金属件可以是钢材或是铝合金,密封圈材料可以是橡胶、硅树脂等。
实施例3:参见图1-图5,一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法,所述方法包括以下步骤:
1)机械手夹持上下两块金属嵌件,置于模具中相应的位置,坯料挤出,坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔;
2)模具闭合。
3)底部吹针座供气,吹张型坯,型坯吹塑贴模结束,上端吹针孔内的吹针刺破吹塑假头,在型坯内部形成了一个气流通道,吹针座和上端吹针孔进行模具内部对流换热冷却,冷却到适当温度,开模,去除带有嵌件的型坯,切除吹塑飞边,随后冷却定型;
4)将冷却定型后的型坯置于台架上固定,用刀片切除吹塑假头;
5)装配金属端盖,金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接,金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力,端盖的锥面结构为接触面提供了密封正压力,保证了良好的密封性。
6)纤维缠绕。待金属部件装配结束,在内衬总成表面涂覆一层树脂,用于改善表面质量和与纤维结合强度。将内衬总成固定在缠绕机上,缠绕上浸润树脂的碳纤维或是碳纤维预浸带,缠绕后的强度满足气瓶的工作压力,碳纤维外层缠绕少量玻璃纤维,用于保护内层碳纤维层。本发明描述了一次吹塑成型内衬的工艺实现方法,可实现内衬壁面没有哈夫线,结构完整,高低压交变疲劳失效风险小,气瓶的密封结构采用锥面密封结构,简单有效。金属与塑料内衬的结合方式为半嵌入式,结构简单,保证了金属与塑料之间不发生相对移动,易于吹塑成型。
所述步骤2)中模具闭合,具体如下,型坯形成密闭型腔,上下吹针刺入型坯,向型坯内吹入高压气体,使型坯贴模,将塑料挤入嵌件的凹槽内,此为塑料包裹金属增强连接的方法。金属嵌件在与塑料接触的一面上开设有辐射状沟槽,为后期螺纹装配提供力矩,上端嵌件在气压的作用下,不会下落,从而机械手退出,等待下一步指令。
所述步骤 5)中装配金属端盖中设置了三道密封结构,包括第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈,所述第一密封圈和第二密封圈设置在金属嵌件的侧面,双层保护气体不泄漏,所述第三密封圈设置在在金属嵌件上方与金属端盖的连接处,防止外部树脂等流入螺纹间隙。当端盖装配完成后,气瓶的内衬总成就具备了完整的外形。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例,并没有用来限定本发明的保护范围,本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)机械手夹持上下两块金属嵌件,置于模具中相应的位置,坯料挤出,坯料下端穿过上下两块金属嵌件的极孔;
2)模具闭合,
3)型坯吹塑成型结束,进行模具内部对流换热冷却,冷却到适当温度,开模,去除带有嵌件的型坯,切除吹塑飞边,随后冷却定型
4)将冷却定型后的型坯置于台架上固定,用刀片切除吹塑假头;
5)装配金属端盖,金属端盖与金属嵌件采用螺纹连接,金属端头颈部的凹槽供扭力扳手着力,端盖的锥面结构为接触面提供了密封正压力,保证了良好的密封性;
6)纤维缠绕,待金属部件装配结束,在内衬总成表面涂覆一层树脂,用于改善表面质量和与纤维结合强度,将内衬总成固定在缠绕机上,缠绕上浸润树脂的碳纤维或是碳纤维预浸带,缠绕后的强度满足气瓶的工作压力,碳纤维外层缠绕少量玻璃纤维,用于保护内层碳纤维层。
2.根据权利要求1所述的IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法 ,其特征在于,所述步骤2)中模具闭合,具体如下,型坯形成密闭型腔,上下吹针刺入型坯,向型坯内吹入高压气体,使型坯贴模,将塑料挤入嵌件的凹槽内,此为塑料包裹金属增强连接的方法,金属嵌件在与塑料接触的一面上开设有辐射状沟槽,为后期螺纹装配提供力矩,上端嵌件在气压的作用下,不会下落,从而机械手退出,等待下一步指令。
3.根据权利要求2所述的IV型气瓶的封头结构与内衬成型方法 ,其特征在于,所述步骤 5)中装配金属端盖中设置了三道密封结构,包括第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈,所述第一密封圈和第二密封圈设置在金属端盖的侧面,随着金属端盖的旋紧,密封圈被压缩;双层保护气体不泄漏,所述第三密封圈设置在金属嵌件上方与金属端盖的连接处,当端盖装配完成后,气瓶的内衬总成就具备了完整的外形。
4.采用权利要求1-3所述方法制备的内衬结构,其特征在于,包括金属端盖、金属嵌件、塑料内衬以及密封组件,所述金属嵌件与金属端盖之间设置有密封组件,所述金属嵌件的下方设置有塑料内衬,所述金属端盖的周围缠绕有碳纤维增强层。
5.根据权利要求4所述的内衬结构,其特征在于,所述密封组件包括第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈,第一和第二密封圈截面形状设置为圆形,材料采用橡胶,所述第三密封圈的截面形状设置为矩形,材料是橡胶或是硅树脂。
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