CN109177230A - 一种提高复合材料制品批量化生产效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高复合材料制品批量化生产效率的方法，包括如下步骤：步骤1，将产品结构三维图转化为预浸料裁剪平面图；步骤2，根据步骤1得到的预浸料裁剪平面图，将预浸料进行平面裁剪；步骤3，去掉预浸料表面的离型纸与隔离膜，将裁切好的预浸料各边对齐平整铺放叠层；步骤4，模具表面喷涂脱模剂；步骤5，将叠层好的预浸料铺放在模具上；步骤6，进行固化。本发明在预浸料裁剪过程中将产品结构三维图转化为预浸料裁剪平面图，从而将预浸料裁切形状设定为无需再次加工的形状并裁切，将裁切好的预浸料叠层，再采用预浸料整体铺层方式将叠层后的预浸料铺层在模具上，这种方式可以大大提高铺层效率，减少铺层时间。

Description

一种提高复合材料制品批量化生产效率的方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术领域，涉及一种提高复合材料制品批量化生产效率的方法。
背景技术
纤维增强复合材料因其质轻高强、抗疲劳性能优良以及可设计性与结构功能一体化等诸多优势已大量应用于航空航天领域及体育休闲用品领域，但因生产效率低、成本高等方面的问题在工业方面的应用还未普及。
复合材料成型方法包括模压、缠绕、真空导入等多种方法。模压方法是一种用于制备平板、壳体件的重要成型方法，通过模压方法制备的复合材料制品致密度高，力学性能优异。模压成型工艺分为湿法模压与干法模压，干法模压亦被称为预浸料模压，预浸料模压工艺因其操作方法且不使用溶剂、不会对环境造成污染等多方面优点而广泛应用。
预浸料模压工艺制作产品包括预浸料裁剪、预浸料在模具上铺层、模压、脱模、后处理等工序，其中耗时最长的是铺层与模压两道工序，预浸料铺层过程是将预浸料裁切成比模具尺寸大5％～10％的尺寸，平展在模具表面，按照模具尺寸进行预浸料尺寸的精确修剪，每层平展贴合模具精确修剪后再进行后续铺层修剪直至铺层到所需的厚度，对于结构复杂且厚度尺寸较大的制品，铺层时间需要数小时，造成生产效率低，耗时的同时提高了成本。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种提高复合材料制品批量化生产效率的方法。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种提高复合材料制品批量化生产效率的方法，包括如下步骤：
步骤1，将产品结构三维图转化为预浸料裁剪平面图；
步骤2，根据步骤1得到的预浸料裁剪平面图，将预浸料进行平面裁剪；
步骤3，去掉预浸料表面的离型纸与隔离膜，将裁切好的预浸料各边对齐平整铺放叠层；
步骤4，模具表面喷涂脱模剂；
步骤5，将叠层好的预浸料铺放在模具上，预浸料的定位处与模具定位处重合；
步骤6，进行固化。
优选的，步骤1中，利用三维软件中面提取与组合功能将产品结构三维图转化为预浸料裁剪平面图。
优选的，步骤2中，将多层预浸料叠层后再同时进行平面裁剪。
优选的，步骤6中，固化具体是：先进行模压固化，模压固化后的产品置于低温固化炉中进行后固化。
进一步的，低温固化炉温度为多段控制，入口温度比模压固化温度低15-20℃，出口温度低于80℃。
再进一步的，低温固化炉各段温度依次为100～145℃，90～100℃，80～90℃，60～70℃。
进一步的，模压固化温度为120℃～160℃，时间为5min～15min。
进一步的，模压固化采用的模压机为一模两腔，当一模腔合模固化时，另一模腔上能够进行预浸料在模具上的铺叠动作。
优选的，各步骤的输入与输出产品均通过传送带传输。
优选的，固化后还包括修边与打孔的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明在预浸料裁剪过程中将产品结构三维图转化为预浸料裁剪平面图，从而将预浸料裁切形状设定为无需再次加工可直接成型的形状，并进行预浸料裁切，然后将裁切好的预浸料叠层，再采用预浸料整体铺层方式将叠层后的预浸料铺层在模具上，代替原有的单层铺层方式，这种方式可以大大提高铺层效率，减少铺层时间。
进一步的，固化过程主要依赖于树脂的固化时间，现有诸多从事树脂开发的厂家已合成出快速固化树脂，已经可以将产品的固化时间缩短到10～15min之内，结合产品释放热应力的后固化过程，模压时间仍需要约30min。为进一步降低固化时间，本发明用模压固化结合低温固化炉后固化的方式代替现有的模压方法，从而产品固化与释放热应力的后固化过程分别通过模压机与低温固化炉实现，产品固化工序与后固化工序过程可以同时进行，从而实现流水线式批量生产，节省生产时间，提高生产效率，节约生产成本。
进一步的，低温固化炉温度为多段控制，实现产品逐步降温，消除产品热应力。
进一步的，模压固化采用的模压机为一模两腔，模压机合模后，模压机一模两腔中的另一模腔可以同时进行叠层好的预浸料的铺叠动作，进一步提高了效率，缩短生产时间。
附图说明
图1为实施例1产品结构三维图；
图2为实施例1预浸料裁切形状图；
图3为本发明所述一模两腔的模具结构示意图。
图中：上模腔1、第一下模腔2、第二下模腔3、下台面4、滑槽5。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，包括如下步骤：
步骤1，利用三维软件中面提取与组合功能将产品结构三维图转化为预浸料裁剪平面图；
步骤2，预浸料裁剪平面图程序输入裁布机，将预浸料叠层进行多层同时平面裁剪；
步骤3，去除掉预浸料表面的离型纸与隔离膜，将裁切好的预浸料各边边对齐平整铺放叠层，叠层好的预浸料放置在传送带上传送至模压机；
步骤4，模具处理，初次使用时，对模具进行去除油污、水渍和灰尘的处理，在模具表面涂抹脱模剂2～3次，每次涂抹之后进行烘干，时间间隔3～5min，累计脱模剂厚度为0.1mm；正常使用时在模具表面喷涂脱模剂1次；
步骤5，将叠层好的预浸料与模压机上的模具随型，即将叠层好的预浸料铺放在模具上，预浸料的定位处与模具定位处重合，叠层好的预浸料在放置过程中从定位方向向另一方向随着模具平面铺平；
步骤6，模压机的温度控制在120℃～160℃，程序设定为120℃～160℃，时间设置为5min～15min，压力设置为0.2MPa～3MPa，产品的模压过程中，模压机上的模具温度始终保持在产品的固化温度，闭合模压机以及固定在模压机上的模具，完成模压程序后，模压机连同固定在模压机上的模具自动打开；模压机上的模具为一模两腔，模压机下台面的下模腔为2个，下台面可进行移动，可同时进行模压与预浸料的随型铺叠；模压机合模后，模压机一模两腔中的另一模腔可以同时进行叠层好的预浸料的铺叠动作；
步骤7，从模压机上取出产品后置于后固化工装上，产品连同后固化工装放入低温固化炉的传送带上进入低温固化炉通道；低温固化炉温度为多段控制，入口温度比模压固化温度低15-20℃，出口温度低于80℃；
步骤8，从传送带上取下产品连同后固化工装一起传输至雕刻机，在雕刻机上进行产品的修边与打孔。
各步骤的输入与输出产品均通过传送带传输，低温固化炉前端采用一个传送带系统，低温固化炉为单独的传送带系统，低温固化炉后采用一个传送带系统。
步骤6中所述的模具的结构示意图如图3所示，包括上模腔1、第一下模腔2、第二下模腔3和下台面4。第一下模腔2和第二下模腔3平行布置在下台面4上表面上，上模腔1位于第一下模腔2和第二下模腔3的上方，下台面4底部设有滑槽5，下台面4通过滑槽5置于模压机上的导轨上，从而下台面4能够带动第一下模腔2和第二下模腔3进行移动，当第一下模腔2上铺叠好预浸料时，将第一下模腔2移动至上模腔1的正下方，合模进行模压固化，此时第二下模腔3可以进行预浸料的铺叠动作；当第二下模腔3上铺叠好预浸料时，且第一下模腔2固化完成后，将第二下模腔3移动至上模腔1的正下方，合模进行模压固化，此时第一下模腔2可以进行预浸料的铺叠动作；如此循环，使两个模腔交替进行模压。
本发明预浸料的平面裁剪、预浸料的叠层、产品的铺叠、模压固化、后固化、产品的修边与打孔各过程可以在不同的工序同时进行，从而形成生产流水线，提高生产效率，解决了采用单层铺层后再精确修剪、在模压过程中同时完成固化与后固化过程生产效率低的问题。
以复合材料电池箱体为例，具体实施例如下。
实施例1
步骤1，利用catia软件中面提取与组合功能将产品结构图(如图1所示)转化为预浸料裁剪的平面图(如图2所示)；
步骤2，预浸料裁剪平面图程序输入裁布机，将T700 12K 400g/m2碳纤维预浸料叠层进行3层同时裁剪，总共裁剪9层；
步骤3，去除掉预浸料表面的离型纸与隔离膜，将裁切好的预浸料各边边对齐平整铺放叠层，叠层好的预浸料放置在传送带上传送至模压机；
步骤4，模具处理，初次使用时，对模具进行去除油污、水渍和灰尘的处理，在模具表面涂抹脱模剂2次，每次涂抹之后进行烘干，时间间隔3min，累计脱模剂厚度为0.1mm；正常使用时在模具表面喷涂脱模剂1次；
步骤5，将叠层好的预浸料铺放在模具上，预浸料的定位处与模具定位处重合，叠层好的预浸料在放置过程中从定位方向向另一方向随着模具平面铺平；
步骤6，模压机的温度控制在150℃，模压程序设定为150℃保温8min，压力0.6MPa，闭合模压机以及固定在模压机上的模具，完成模压程序后，模压机连同固定在模压机上的模具自动打开；模压机合模后，模压机一模两腔中的另一模腔同时进行叠层好的预浸料的铺叠动作；
步骤7，从模压机上取出产品后置于后固化工装上，产品连同后固化工装放入低温固化炉的传输带上进入低温固化炉通道；低温固化炉长度8m，温度分段设置，分别是135℃、100℃、80℃、60℃，每段长度为2m，传输带速度为0.5m/min；
步骤8，从传输带上取下产品连同后固化工装一起置于传输带上传输至雕刻机，在雕刻机上进行产品的修边与打孔。
实施例2
与实施例1步骤条件相同，只是将模压固化温度改为120℃，模压时间改为15min，低温固化炉各段温度改为100℃、90℃、80℃、60℃。
实施例3
与实施例1步骤条件相同，只是将模压温度改为130℃，模压时间改为10min，低温固化炉各段温度改为115℃、100℃、80℃、60℃
实施例4
与实施例1步骤条件相同，只是将模压温度改为160℃，模压时间改为5min，低温固化炉各段温度改为145℃、100℃、90℃、70℃。
实施例5
与实施例1步骤条件相同，只是模具初次使用时，在模具表面涂抹脱模剂3次，每次涂抹之后进行烘干，时间间隔5min。

Claims (10)

1.一种提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将产品结构三维图转化为预浸料裁剪平面图；
步骤2，根据步骤1得到的预浸料裁剪平面图，将预浸料进行平面裁剪；
步骤3，去掉预浸料表面的离型纸与隔离膜，将裁切好的预浸料各边对齐平整铺放叠层；
步骤4，模具表面喷涂脱模剂；
步骤5，将叠层好的预浸料铺放在模具上，预浸料的定位处与模具定位处重合；
步骤6，进行固化。
2.根据权利要求1所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，步骤1中，利用三维软件中面提取与组合功能将产品结构三维图转化为预浸料裁剪平面图。
3.根据权利要求1所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，步骤2中，将多层预浸料叠层后再同时进行平面裁剪。
4.根据权利要求1所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，步骤6中，固化具体是：先进行模压固化，模压固化后的产品置于低温固化炉中进行后固化。
5.根据权利要求4所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，低温固化炉温度为多段控制，入口温度比模压固化温度低15-20℃，出口温度低于80℃。
6.根据权利要求5所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，低温固化炉各段温度依次为100～145℃，90～100℃，80～90℃，60～70℃。
7.根据权利要求4所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，模压固化温度为120℃～160℃，时间为5min～15min。
8.根据权利要求4所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，模压固化采用的模压机为一模两腔，当一模腔合模固化时，另一模腔上能够进行预浸料在模具上的铺叠动作。
9.根据权利要求1所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，各步骤的输入与输出产品均通过传送带传输。
10.根据权利要求1所述的提高复合材料制品批量化生产效率的方法，其特征在于，固化后还包括修边与打孔的步骤。
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