CN109454795A - 复合材料预成型自动化生产线及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料预成型自动化生产线及其生产工艺。该复合材料预成型自动化生产线包括：上料组件，其包括：外部上料平台、内部上料平台和自动旋转电机，所述外部上料平台、内部上料平台与自动旋转电机驱动连接；加热平台，其布设在所述上料组件的下游，该加热平台为电加热压机，具有下平台和设置在该下平台上的多排钢丝；预成型压机，其布设在所述加热平台的下游；切割平台，包括：自动升降的切割工装和多个超声切割的机器人；以及，取件平台，其布设在所述切割平台的下游，该取件平台属于下件区域，和生产线外部连通。该复合材料预成型自动化生产线生产节拍快，产品质量高，降低了人工成本，生产安全性高，能够有效的避免生产事故的发生。

Description

复合材料预成型自动化生产线及其生产工艺

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料预成型领域，特别涉及一种复合材料预成型自动化生产线及其生产工艺。

背景技术

现有复合材料预成型的技术方案为人工在模具上一层层的铺覆碳纤维织物，然后各层中间使用3M胶进行粘结，然后再打真空袋，进行抽真空预成型。此技术方案的缺点为生产效率慢，平均生产一个预制体需要2h，同时产品尺寸精度不高，产品表面质量不高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单合理的复合材料预成型自动化生产线及其生产工艺，该复合材料预成型自动化生产线生产节拍快，产品质量高，降低了人工成本，生产安全性高，能够有效的避免生产事故的发生。

为实现上述目的，本发明提供了一种复合材料预成型自动化生产线，包括：上料组件，其包括：外部上料平台、内部上料平台和自动旋转电机，所述外部上料平台、内部上料平台与自动旋转电机驱动连接；加热平台，其布设在所述上料组件的下游，该加热平台为电加热压机，具有下平台和设置在该下平台上的多排钢丝；预成型压机，其布设在所述加热平台的下游，该预成型压机具有随型的预成型模具将二维层叠件压制成三维预制体；切割平台，其布设在所述预成型压机的下游，该切割平台包括：自动升降的切割工装和多个超声切割的机器人；以及，取件平台，其布设在所述切割平台的下游，该取件平台属于下件区域，和生产线外部连通。

在一优选的实施方式中，上料组件和加热平台之间布设有上料机器人抓手，该上料机器人抓手为随型的二维层叠件的抓取抓手，其具有八个方向上的位移夹爪。

在一优选的实施方式中，加热平台和预成型压机之间布设有夹持传送机构，其为位置可调整的多组列夹加持机构。

在一优选的实施方式中，预成型压机、切割平台和取件平台之间布设有下料机器人抓手。

在一优选的实施方式中，多个超声切割的机器人为两个。

本发明还提供了一种复合材料预成型自动化生产线的生产工艺，包括以下步骤：

步骤一，将堆有碳纤维层叠件的托盘准确的安置在上料组件，通过自动旋转电机的转动，将堆满层叠件的托盘转到预成型自动化生产线内，同时也将使用完的空托盘转到外边的上料组件；在自动化生产线内随型的上料机器人抓手通过针刺的形式将碳纤维一个层叠件抓取，送到加热平台上；步骤二，当织物层叠件加热完成后，加热压机打开，在下平台上的织物层叠件会被其下方的钢丝托起，此时，在加热平台旁边的两排多组夹持传送机构，自动的移动到织物的两端，将织物夹紧，然后送到下一步的预成型压机下的随型模具上；步骤三，预成型压机下的随型模具合模，保压30～60s，开模后，产品的预制体基本成型；步骤四，当具有产品形状的预制体被压制定型完成后，下料机器人抓手将其抓到旁边的切割工装上，切割工装会自动合闭，将预制体紧紧的压在其中，然后超声切割机器人会根据设定好的切割轨迹将预制体周围的废边进行裁切；步骤五，裁切完成后，下料机器人再将预制体抓取放置到取件平台上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.生产节拍快，效率高，2min/件。

2.产品质量高。

3.可以稳定的保证产品的高质量。

4.人员要求少，可以避免人为因素造成的生产问题。

5.人员要求少，可以降低人工成本。

6.生产安全性高，整个产线内为封闭式，同时光栅，安全互锁等设计都具备。可以有效的避免生产事故的发生。

附图说明

图1为本发明的复合材料预成型自动化生产线的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明具体实施方式的复合材料预成型自动化生产线的具体结构包括：上料组件1、上料机器人抓手2、加热平台3、夹持传送机构4、预成型压机5、下料机器人抓手6、切割机平台7和取件平台8。该复合材料预成型自动化生产线为全自动化生产复合材料预制体，可以达到2min/件。

具体来讲，上料组件1为产线最初阶段，包括：外部上料平台、内部上料平台和自动旋转电机，外部上料平台便于人工线下完成层叠件的补充、内部上料平台可保证自动化线的连续生产，外部上料平台、内部上料平台与自动旋转电机驱动连接，保证两个平台可以互换位置，从而保证生产的连续化运行。

上料机器人抓手2为随型的二维层叠件的抓取抓手，其具有八个方向上的位移夹爪，可根据产品形状进行调整。调整完成的机器人抓手将层叠件抓取后经过扫码，放入下一步的加热平台。上料机器人抓手2对织物层叠件的抓取采用针对刺的形式，然后再用夹子夹紧。

加热平台3布设在上料组件1的下游，是一个小型加热压机，其使用电加热，在下平台上设有多排钢丝，当上料机器人将碳纤维层叠件放到加热平台上后，加热压机的上、下平台进行合闭，加热，当加热完成后，加热压机进行打开，下平台上的钢丝会将加热完成的碳纤维层叠件托起，方便加热压机后方的列夹传送系统过来将碳纤维层叠件准确的夹住和传送。加热平台上有多排钢丝，可以很方便的将织物层叠件给托起。

夹持传送机构4是有两排列夹组成，上、下、前、后的位置可调整，当碳纤维层叠件加热完成后，其会自动运行到加热平台中，抓取碳纤维层叠件，送到下一步的预成型模具中，立刻进行三维成型压制。夹持传送机构4使用多组列夹加持机构可以随型的对各种不同形状的层叠件进行夹持和移动。

预成型压机5用于三维成型压制，其需要和产品随型的预成型模具将二维层叠件压制成三维预制体，当夹持传送机构将层叠件放置到压机底下的模具中时，压机进行合模，加压。等预制体压制完成后，在预制体后的下料机器人抓手6会将其抓取放入切割平台上。在从织物二维的层叠件到三维的预制体的成型过程中，本技术很好的将胶黏剂和织物结合利用，将胶黏剂的热熔融性和冷却定型的特性和织物准确的结合力起来，使预制体的成型更为方便稳定。使用压机对层叠件进行调平随型压制，不用使用真空袋压对织物进行负压压制。

预成型压机5后，有一个下料机器人抓手6，等预成型压机5将二维层叠件压制成三维预制体后，其会将压制完成后的预制体抓取放置到切割平台上。

下料机器抓手的下一步是切割平台7，其包括：自动升降的切割工装和两个超声切割的机器人，当预制体被切割完成后，下料机器人抓手6会将其抓取放置到取件平台8上。

取件平台8属于下件区域，和生产线外部连通，等下料机器人抓手6将切割完成的预制体放置到取件平台8上后，人工会将其取出，转入下一个生产线工序。

优选的，预成型压机5、切割平台7和取件平台8都应在下料机器人抓手6附近，方便其抓取和输送。

整个自动化预成型的过程为：首先将堆有碳纤维层叠件的托盘准确的安置在上料组件1，通过中间电机的转动，将堆满层叠件的托盘转到预成型自动化生产线内，同时也将使用完的空托盘转到外边的上料组件。在自动化生产线内随型的上料机器人抓手2通过针刺的形式将碳纤维一个层叠件抓取，送到加热平台3上，此加热平台的电加热，当织物层叠件加热完成后，加热压机会打开，在下平台上的织物层叠件会被其下方的钢丝托起，此时，在加热平台旁边的两排多组夹持传送机构4，会自动的移动到织物的两端，将织物夹紧，然后送到下一步的预成型压机5下的随型模具上，然后合模，保压30～60s，开模后，产品的预制体就基本成型，在这一步骤所使用的原理为，当加热平台将层叠件中各层织物之间的胶黏剂融化后，此时，层叠件整体是一种柔软的状态，便于压制塑性，但同时，此胶黏剂还有一个作用就是当其冷却之后，其就会变硬，从而相应的层叠件就有定型作用。当具有产品形状的预制体被压制定型完成后，下料机器人抓手6会将其抓到旁边的切割工装上，切割工装会自动合闭，将预制体紧紧的压在其中，不使其产生位置和形状的变化，然后两个超声切割机器人7会根据设定好的切割轨迹将预制体周围的废边进行裁切。裁切完成后，机器人再将其抓取放置到取件平台8上。这就是整个自动化预成型的过程。

综上，该复合材料预成型自动化生产线生产节拍快，产品质量高，降低了人工成本，生产安全性高，能够有效的避免生产事故的发生。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种复合材料预成型自动化生产线，其特征在于，包括：

上料组件，其包括：外部上料平台、内部上料平台和自动旋转电机，所述外部上料平台、内部上料平台与自动旋转电机驱动连接；

加热平台，其布设在所述上料组件的下游，该加热平台为电加热压机，具有下平台和设置在该下平台上的多排钢丝；

预成型压机，其布设在所述加热平台的下游，该预成型压机具有随型的预成型模具将二维层叠件压制成三维预制体；

切割平台，其布设在所述预成型压机的下游，该切割平台包括：自动升降的切割工装和多个超声切割的机器人；以及，

取件平台，其布设在所述切割平台的下游，该取件平台属于下件区域，和生产线外部连通。

2.根据权利要求1所述的复合材料预成型自动化生产线，其特征在于，所述上料组件和加热平台之间布设有上料机器人抓手，该上料机器人抓手为随型的二维层叠件的抓取抓手，其具有八个方向上的位移夹爪。

3.根据权利要求2所述的复合材料预成型自动化生产线，其特征在于，所述加热平台和预成型压机之间布设有夹持传送机构，其为位置可调整的多组列夹加持机构。

4.根据权利要求3所述的复合材料预成型自动化生产线，其特征在于，所述预成型压机、切割平台和取件平台之间布设有下料机器人抓手。

5.根据权利要求1所述的复合材料预成型自动化生产线，其特征在于，所述多个超声切割的机器人为两个。

6.一种根据权利要求1至5中任一项所述的复合材料预成型自动化生产线的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将堆有碳纤维层叠件的托盘准确的安置在上料组件，通过自动旋转电机的转动，将堆满层叠件的托盘转到预成型自动化生产线内，同时也将使用完的空托盘转到外边的上料组件；在自动化生产线内随型的上料机器人抓手通过针刺的形式将碳纤维一个层叠件抓取，送到加热平台上；

步骤二，当织物层叠件加热完成后，加热压机打开，在下平台上的织物层叠件会被其下方的钢丝托起，此时，在加热平台旁边的两排多组夹持传送机构，自动的移动到织物的两端，将织物夹紧，然后送到下一步的预成型压机下的随型模具上；

步骤三，预成型压机下的随型模具合模，保压30～60s，开模后，产品的预制体基本成型；

步骤四，当具有产品形状的预制体被压制定型完成后，下料机器人抓手将其抓到旁边的切割工装上，切割工装会自动合闭，将预制体紧紧的压在其中，然后超声切割机器人会根据设定好的切割轨迹将预制体周围的废边进行裁切；

步骤五，裁切完成后，下料机器人再将预制体抓取放置到取件平台上。