CN108778661B - Frp片材冲压成型方法和装置、以及frp成型品 - Google Patents

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Abstract

提供一种FRP片材冲压成型方法和装置、以及FRP成型品，其在合模后不用进行模具的开闭调整，且能够使产率提高。使用纤维增强塑料的片材(SM)来成型冲压成型品(PM)的FRP片材冲压成型方法具备：冲压工序，闭合模具(2、3)，在型腔(5)内对加热后的片材(SM)进行冲压成型；以及补充工序，从冲压工序起维持模具(2、3)的闭合状态，向片材(SM)与型腔(5)之间产生的间隙(IS)内加压注入熔融树脂(MP)，使片材(SM)的面及熔融树脂(MP)的面与型腔(5)抵接。

Description

FRP片材冲压成型方法和装置、以及FRP成型品
技术领域
本发明涉及使用纤维增强塑料来成型冲压成型品的FRP片材冲压成型方法和装置、以及FRP成型品。
背景技术
使用FRP材料(纤维增强塑料)来成型冲压成型品的技术具有在进行冲压成型的模具内填充树脂的工序(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平05-185466号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1所记载的技术特别是以提高表面外观为目的，在其实施中，当闭合模具时，必须增加将模具打开一定距离的工序。此外，根据材料的强度，在冲压时，材料不能完全与正面和背面的型腔抵接，在冲压成型品的背面产生凹凸。因此，冲压成型品的产率差。
本发明的目的在于提供FRP片材冲压成型方法和装置、以及FRP成型品，其在合模后不用进行模具的开闭调整，且能够使产率提高。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明提供一种FRP片材冲压成型方法，该FRP片材冲压成型方法使用纤维增强塑料(例如后述的片材SM)来成型冲压成型品(例如后述的冲压成型品PM)，所述FRP片材冲压成型方法的特征在于，其具备：冲压工序，闭合成型模具(例如后述的模具2、3)，在型腔(例如后述的型腔5)内对加热后的所述纤维增强塑料进行冲压成型；以及补充工序，从所述冲压工序起维持所述成型模具的闭合状态，向所述纤维增强塑料与所述型腔之间产生的间隙(例如后述的间隙IS)内加压注入树脂(例如后述的熔融树脂MP)，使所述纤维增强塑料的面及所述树脂的面与所述型腔抵接。
由此，根据FRP片材冲压成型方法，对纤维增强塑料被拉深而密度下降的部分加压注入树脂，由此能够提高(恢复)纤维增强塑料的密度。因此，在成型模具合模后，不进行模具的开闭调整就能够成型出沿着型腔的成型面形状的冲压成型品。而且，能够使冲压成型品的产率提高。
并且，优选所述型腔具备多个肋成型用槽(例如后述的肋成型用槽6)，在所述补充工序中，使用所述多个肋成型用槽作为树脂填充用浇道。
由此，在纤维强化塑料与型腔之间产生的间隙小，加压注入的树脂的流动距离短，在不存在肋成型用槽的情况下料将出现未填充的部分时，也能够可靠地填充树脂。此外，对于制造出的冲压成型品，还可以期待肋对基材自身的强度、刚性的增强效果。
或者，为了达到上述目的，本发明提供一种FRP片材冲压成型装置，该FRP片材冲压成型装置使用成型模具(例如后述的模具2、3)，以纤维增强塑料(例如后述的片材SM)来成型冲压成型品(例如后述的冲压成型品PM)，所述成型模具具备与型腔(例如后述的型腔5)连接的浇口(例如后述的浇口7)，所述FRP片材冲压成型装置被如下使用：闭合所述成型模具，在所述型腔内对加热后的所述纤维增强塑料进行冲压成型之后，维持所述成型模具的闭合状态，经由所述浇口向所述纤维增强塑料与所述型腔之间产生的间隙(例如后述的间隙IS)内加压注入树脂(例如后述的熔融树脂MP)，使所述纤维增强塑料的面及所述树脂的面与所述型腔抵接。
由此，根据FRP片材冲压成型装置，对纤维增强塑料被拉深而密度下降的部分加压注入树脂，由此能够提高(恢复)纤维增强塑料的密度。因此，在成型模具合模后，不进行模具的开闭调整就能够成型出沿着型腔的成型面形状的冲压成型品。而且，能够使冲压成型品的产率提高。
并且，优选所述型腔具备多个肋成型用槽(例如后述的肋成型用槽6)，所述多个肋成型用槽被用作树脂填充用浇道。
由此，在纤维强化塑料与型腔之间产生的间隙小，加压注入的树脂的流动距离短，在不存在肋成型用槽的情况下料将出现未填充的部分时，也能够可靠地填充树脂。此外，对于制造出的冲压成型品，还可以期待肋对基材自身的强度、刚性的增强效果。
或者，为了达到上述目的，本发明提供一种FRP成型品，该FRP成型品具备：在成型模具(例如后述的模具2、3)的型腔(例如后述的型腔5)内被冲压成型而成的纤维增强塑料(例如后述的片材SM)；以及被加压注入到所述纤维增强塑料与所述型腔之间产生的间隙(例如后述的间隙IS)内，使自身的面及所述纤维增强塑料的面与所述型腔抵接而成的树脂(例如后述的熔融树脂MP)。
由此，根据FRP成型品，对纤维增强塑料被拉深而密度下降的部分加压注入树脂，从而恢复了纤维增强塑料的密度。因此，在成型模具合模后，不进行模具的开闭调整就能够形成沿着型腔的成型面形状的成型品。而且，能够使产率提高来进行制造。
并且，优选所述树脂是流经所述型腔所具备的作为树脂填充用浇道的多个肋成型用槽(例如后述的肋成型用槽6)而成的树脂。
由此，能够期待肋对基材自身的强度、刚性的增强效果。
发明效果
根据本发明，能够提供FRP片材冲压成型方法和装置、以及FRP成型品，其在合模后不用进行模具的开闭调整，且能够使产率提高。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的FRP片材冲压成型装置1的纵剖视图。
图2的(A)是示出FRP片材冲压成型装置1的主要部分的放大剖视图，图2的(B)是示出比较例的主要部分的放大剖视图。
图3是示出成型冲压成型品PM的流程的FRP片材冲压成型装置1的放大剖视图，图3的(A)示出对多个肋成型用槽6填充了熔融树脂MP的状态，图3的(B)示出从多个肋成型用槽6对片材SM与型腔5之间产生的间隙IS加压填充熔融树脂MP的状态，图3的(C)示出对片材SM与型腔5之间产生的间隙IS完成了熔融树脂MP的填充的状态。
图4的(A)是示出成型中的片材SM及熔融树脂MP的形状的示意图，图4的(B)是示出片材SM及熔融树脂MP的密度的分布的曲线图。
图5是冲压成型品PM的外观立体图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的一个实施方式详细地进行说明。图1是示出本发明的一个实施方式的FRP片材冲压成型装置1的纵剖视图。图2的(A)是示出FRP片材冲压成型装置1的主要部分的放大剖视图。图2的(B)是示出比较例的主要部分的放大剖视图。图3是示出成型冲压成型品PM的流程的FRP片材冲压成型装置1的放大剖视图。图3的(A)示出对多个肋成型用槽6填充了熔融树脂MP的状态。图3的(B)示出从多个肋成型用槽6对片材SM与型腔5之间产生的间隙IS加压填充熔融树脂MP的状态。图3的(C)示出对片材SM与型腔5之间产生的间隙IS完成了熔融树脂MP的填充的状态。图4的(A)是示出成型中的片材SM及熔融树脂MP的形状的示意图。图4的(B)是示出片材SM及熔融树脂MP的密度分布的曲线图。图5是冲压成型品PM的外观立体图。
图1所示的FRP片材冲压成型装置1在对纤维增强塑料(FRP：Fiber ReinforcedPlastics)的片材(FRP(Glass/Carbon)片材)SM进行冲压成型等而制造冲压成型品(FRP成型品)PM(参照图5)时被使用。具体而言，FRP片材冲压成型装置1具备上下一对模具2、3和注塑成型机4等。
上下一对模具2、3通过注塑成型机4而彼此抵接并被施加几百吨以上的力。这些上下一对模具2、3在彼此之间构成作为冲压片材SM的空间的型腔5。下侧的模具3在与上侧的模具2面对而构成型腔5的部分、且与冲压后的片材SM被拉深而密度下降的部位对应的部分，呈格子状(华夫饼状)地具有多个肋成型用槽6。此外，下侧的模具3具有与多个肋成型用槽6等连接的浇口7、即与型腔5连接的浇口7。在型腔5内配置片材SM，并且经由浇口7及多个肋成型用槽6，从注塑成型机4加压注入熔融树脂MP。多个肋成型用槽6作为树脂填充用浇道使用。
注塑成型机4使上下一对模具2、3彼此抵接并施加几百吨以上的力。该注塑成型机4经由浇口7及多个肋成型用槽6，对构成于上下一对模具2、3彼此之间的型腔5加压注入熔融树脂MP。
接下来，参照图1，对使用FRP片材冲压成型装置1的FRP片材冲压成型方法进行说明。
使用FRP片材冲压成型装置1的FRP片材冲压成型方法是使用片材SM来成型冲压成型品PM的方法。该FRP片材冲压成型方法具备冲压工序和补充工序。
在冲压工序中，闭合模具2、3，在型腔5内对加热后的片材SM进行冲压。
在补充工序中，从冲压工序起维持模具2、3的闭合状态，向片材SM与型腔5之间产生的间隙IS(参照图3)内加压注入熔融树脂MP，使片材SM的面及熔融树脂MP的面与型腔5抵接。
接下来，参照图2，对使用FRP片材冲压成型装置1的FRP片材冲压成型方法的构思点进行说明。
通常，加压注入的熔融树脂MP的流动距离L按照熔融树脂MP的种类，由与注入了熔融树脂MP的空间的厚度(板厚)T的关系L/T决定。该关系L/T在聚酰胺树脂(PA)的情况下为L/T＝300。例如，如图2的(B)所示，在使作为聚酰胺树脂的熔融树脂MP在广大范围(L＝600m)内流动的情况下，必须板厚T＝2mm。即，为了对薄壁(例如1mm)的片材SM加压，必须加压注入2mm厚的熔融树脂MP，冲压成型品PM加重，并且成本提高。
因此，考虑使仅仅用于加压的层的厚度T尽量薄，但是在该情况下，根据上述的关系L/T，熔融树脂MP的流动距离L缩短，料将出现未填充的空间。因此，如图2的(A)所示，将多个肋成型用槽6配置成华夫饼状，活用该多个肋成型用槽6作为浇道，由此能够缩短实质流动距离，从而进行薄壁的加压层成型。
接下来，参照图3，对使用FRP片材冲压成型装置1的FRP片材冲压成型方法中的补充工序的机制进行说明。
经由浇口7(参照图1)加压注入的熔融树脂MP如图3的(A)所示，被填充到空间比较大的肋成型用槽6中。并且，如图3的(B)所示，填充到肋成型用槽6中的熔融树脂MP从肋成型用槽6被加压填充到片材SM与型腔5之间产生的间隙IS中。此时，熔融树脂MP的实质流动距离短。之后，如图3的(C)所示，完成熔融树脂MP的填充。
接下来，参照图4，对使用FRP片材冲压成型装置1的FRP片材冲压成型方法中的片材SM的密度的恢复进行说明。
如图4的(A)所示，下侧的模具3在平面部3a、3b之间具备构成拉深造形(帽形截面)的拉深部3c，在该拉深部3c具有多个肋成型用槽6。
如图4的(B)中实线所示，经过了冲压工序的片材SM以与模具3的拉深部3c对应的部分为中心被拉深，从而密度下降。之后，如图4的(B)中单点划线所示，经过了补充工序的片材SM以加压注入的熔融树脂MP为介质，降低的密度上升(恢复)。
接下来，参照图5，对通过使用FRP片材冲压成型装置1的FRP片材冲压成型方法成型的冲压成型品PM的结构进行说明。
如图5所示，冲压成型品(FRP成型品)PM具备片材SM和INJ成型部位PR。
片材SM是在模具2、3(参照图3)的型腔5(参照图3)内冲压成型出的纤维增强塑料。
INJ成型部位PR是被加压注入到片材SM与型腔5之间产生的间隙IS(参照图3)内并使自身的面及片材SM的面与型腔5抵接的熔融树脂MP硬化后而得的。该INJ成型部位PR是格子状的多个肋PR1与薄壁加压层PR2一体地形成的华夫饼状的部位。
根据以上所说明的本实施方式的FRP片材冲压制造方法，起到以下那样的效果。
即，FRP片材冲压成型方法是使用纤维增强塑料的片材SM来成型冲压成型品PM的方法，具备：冲压工序，闭合模具2、3，在型腔5内对加热后的片材SM进行冲压成型；以及补充工序，从冲压工序起维持模具2、3的闭合状态，向片材SM与型腔5之间产生的间隙IS内加压注入熔融树脂MP，使片材SM的面及熔融树脂MP的面与型腔5抵接。
由此，根据FPRP片材冲压成型方法，对片材SM被拉深而密度下降的部分加压注入熔融树脂MP，由此能够提高(恢复)片材SM的密度。因此，在模具2、3合模后，不进行模具的开闭调整就能够成型出沿着型腔5的成型面形状的冲压成型品PM。而且，能够使冲压成型品PM的产率提高。
并且，优选型腔5具备多个肋成型用槽6，在补充工序中，使用多个肋成型用槽作为树脂填充用浇道。
由此，在片材SM与型腔5之间产生的间隙IS小，加压注入的熔融树脂MP的流动距离短，在不存在肋成型用槽6的情况下料将出现未填充的部分时，也能够可靠地填充熔融树脂MP。此外，对于制造出的冲压成型品PM，还可以期待肋PR1对基材自身的强度、刚性的增强效果。
本发明不限于上述实施方式，在能够达到本发明目的的范围内的变形、改良等包含于本发明。
标号说明
1：FRP片材冲压成型装置；
2、3：模具(成型模具)；
3a、3b：平面部；
3c：拉深部；
4：注塑成型机；
5：型腔；
6：肋成型用槽；
7：浇口；
SM：片材(纤维增强塑料)；
MP：熔融树脂(树脂)；
PR：INJ成型部位(树脂)；
PR1：肋；
PR2：薄壁加压层；
IS：间隙；
PM：冲压成型品(FRP成型品)。

Claims (3)

1.一种FRP片材冲压成型方法，该FRP片材冲压成型方法使用纤维增强塑料来成型冲压成型品，
所述FRP片材冲压成型方法具备：
冲压工序，闭合成型模具，在型腔内对加热后的所述纤维增强塑料进行冲压成型，所述成型模具具备多个平面部以及在所述平面部彼此之间构成拉深造形的拉深部；以及
补充工序，从所述冲压工序起维持所述成型模具的闭合状态，向所述纤维增强塑料与所述型腔的成型面之间产生的间隙内加压注入树脂，使所述纤维增强塑料的面及所述树脂的面与所述型腔的所述成型面抵接，
在所述冲压工序中，以所述纤维增强塑料的与所述拉深部对应的部分为中心，对所述纤维增强塑料进行拉深，由此使密度降低，
在所述补充工序中，使用在与冲压后的所述纤维增强塑料被拉深而密度降低的部位对应的部分处呈格子状具备的多个肋成型用槽作为树脂填充用浇道。
2.一种FRP片材冲压成型装置，该FRP片材冲压成型装置使用成型模具，以纤维增强塑料来成型冲压成型品，
所述成型模具具备与型腔连接的浇口、多个平面部以及在所述平面部彼此之间构成拉深造形的拉深部，
闭合所述成型模具，在所述型腔内对加热后的所述纤维增强塑料进行冲压成型，以所述纤维增强塑料的与所述拉深部对应的部分为中心，对所述纤维增强塑料进行拉深，由此使密度降低，之后，
维持所述成型模具的闭合状态，经由所述浇口向所述纤维增强塑料与所述型腔的成型面之间产生的间隙内加压注入树脂，使所述纤维增强塑料的面及所述树脂的面与所述型腔的所述成型面抵接，
使用在与冲压后的所述纤维增强塑料被拉深而密度降低的部位对应的部分处呈格子状具备的多个肋成型用槽作为树脂填充用浇道。
3.一种FRP成型品，该FRP成型品具备：
在具备多个平面部以及在所述平面部彼此之间构成拉深造形的拉深部的成型模具的型腔内被冲压成型而成的纤维增强塑料，其中所述纤维增强塑料以所述拉深部为中心被拉深，从而密度降低；
被加压注入到所述纤维增强塑料与所述型腔的成型面之间产生的间隙内，使自身的面及所述纤维增强塑料的面与所述型腔的所述成型面抵接而成的树脂；以及
流经在与冲压后的所述纤维增强塑料被拉深而密度降低的部位对应的部分处呈格子状具备的多个肋成型用槽而成的树脂。
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