CN109822870A - 一种热静压成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及成型设备技术领域，尤其涉及一种热静压成型装置。该装置包括加压机构、模具、加热机构和保温箱，加压机构中包括左右对称分布的滑轮组合，每个滑轮组合中包括有若干砝码、砝码承重板、滑轮组和定滑轮，所述滑轮组由内向外依次设置有滑轮组动组件和滑轮组定组件，在砝码的重力驱动下，细钢丝绳带动组件及定滑轮，带动上压力板向下移动；模具中包括模具上压板和若干长条形侧板可拆卸密封连接而形成密闭性箱体，模具安装在加热炉的圆柱中心位置处，加热炉横放在保温箱内部。本发明运用滑轮组避免了滑轮卡死，并通过增减砝码提供动力实现恒定加压，提高了驱动力的稳定性和准确性，从而精确控制加压压力值，有利于提高成型产品的质量。

Description

一种热静压成型装置

技术领域

本发明涉及成型设备技术领域，尤其涉及一种热静压成型装置。

背景技术

热压成型是一种常用的树脂类复合成型方式，其中热压成型装置是研究聚合物复合材料的一种重要的成型设备，其将物料夹装在工作台上，通过加热加压成型。目前现有的热压成型装置存在以下几个方面的问题：普遍采用电机驱动与液压系统驱动，噪音大且有油液污染，费用昂贵；过程操作复杂，工序流程多；加压的压力值存在波动，压力值精度难以控制；制作大块材料时所需配重过大，操作不便，无法适用于科研或工业实验室中；模具通常受热不均，热量损耗大且模具脱模困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术噪音大、油液污染，费用昂贵；加压的压力值存在波动，压力值精度难以控制；制作大块材料时所需配重过大，压缩行程有限，操作不便；模具受热不均，热量损耗大且脱模困难等问题，本发明提供了一种热静压成型装置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种热静压成型装置，包括加压机构、模具、加热机构和保温箱：

加压机构，其包括有上压力板、上压力板和两个滑轮组合，所述滑轮组合左右对称分布，每个所述滑轮组合中包括有若干砝码、砝码承重板、滑轮组和两个定滑轮，所述滑轮组由内向外依次设置有滑轮组动组件和滑轮组定组件，在所述砝码的重力驱动下，所述砝码承重板沿竖直方向向下运动，且通过细钢丝绳带动滑轮组移动，通过定滑轮带动上压力板向下移动；

模具，包括受压杆、承重柱、模具上压板和若干长条形侧板，所述模具上压板和所述若干长条形侧板可拆卸密封连接而形成密闭性箱体，所述受压杆的顶端与所述上压力板的底面固定连接，所述受压杆中部与固定连接在下压力板上的直线轴承相配合，所述受压杆底端穿过加热机构和保温箱，与模具上压板贴合；

加热机构包括加热炉，所述加热炉横放在所述保温箱内部，模具安装在所述加热炉的圆柱中心位置处。

根据本发明，该热静压成型装置还包括有配电箱，所述配电箱固定在机架的右下部，所述配电箱内的操作板上设置有加热炉电源开关，用来控制所述加热炉。

根据本发明，所述加压机构还包括有四个导向杆，所述四个导向杆对称安装在所述机架的两侧，每个所述导向杆的顶端和底端固定在机架上部相邻的横梁上。

根据本发明，每个所述导向杆外套设有上直线轴承、下直线轴承，所述上直线轴承、所述下直线轴承分别与上压力板、下压力板固定连接，所述上直线轴承、所述下直线轴承与对应的导向杆形成间隙配合。

根据本发明，所述定滑轮包括上定滑轮和下定滑轮，所述上定滑轮和所述上压力板底端固定连接，所述下定滑轮与所述下压力板顶端固定连接，靠近滑轮组。

根据本发明，所述滑轮组动组件包括一个大动滑轮和一个小动滑轮，所述滑轮组定组件中包括一个大定滑轮和一个小定滑轮，所述滑轮组定组件与机架上的支撑架固定连接，所述大定滑轮与所述砝码承重板通过细钢丝绳连接，所述滑轮组动组件沿设置在下压力板的滑道水平移动，所述大动滑轮与所述下定滑轮固定连接，细钢丝绳的一端固定在所述下压力板上，另一端依次绕过所述上定滑轮、所述下定滑轮，与所述滑轮组动组件中的所述大动滑轮连接。

根据本发明，所述密闭性箱体包括对称设置的两个模具侧板、对称设置的两个模具侧板固定座和模具下压板，每个模具侧板包括一平板本体和在此平板本体的端面凸出设置的两个凸起，两个模具侧板固定座连接在模具侧板左右两端，且可拆卸地连接在模具下压板上。

根据本发明，模具中还包括有模具固定器和模具销，模具上压板本体上具有多个镂空口，模具固定器穿过模具上压板上中间位置的镂空口，设置在模具侧板的两侧，与模具下压板可拆卸地连接，物料滑入密闭性箱体中后，插入模具销，防止模具在加压过程中产生移动。

根据本发明，所述受压杆上还套设有压杆锁紧器，压杆锁紧器上开设有供紧固螺钉穿设的穿孔，通过紧固螺钉将受压杆锁紧。

根据本发明，保温箱固定连接在下压力板上，所述保温箱和加热炉之间加有密封材料，关闭密封盖后，密封盖配合加紧锁使整个保温箱密封。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用滑轮组缠绕方式，利用滑轮的“力放大”作用，施加小的砝码力产生更大的压力。滑轮组对称分布在装置两侧，提高了稳定性，避免对模具的拆卸和装载产生干扰，此发明的绳索缠绕方式，减少了行程要求大的弊端，滑轮组支架为滑轮组提供稳定的移动跑道，另外还可在压力板上放配重，使得滑轮组端分担大的配重，压力板适当放小配重，使配重更加准确。

(2)本发明采用增减砝码的配重加压方式，实现了恒定加压，避免了电机驱动或液压系统驱动加压所产生的噪音、油液污染和加压压力值产生波动等问题，避免了对液压系统和电路系统进行维护，提高了驱动力的稳定性和准确性，从而精确控制加压压力值，有利于提高成型产品的质量，此配重加压结构简单，生产成本低。

(3)本发明中的模具采用若干长型侧板可拆卸连接，具有大的压缩行程，能够顺畅地压实放入模具内的物料且使其被热压成型，且由于模具为可拆卸封闭结构，在取出成型的试件产品时，将复杂的脱模过程转化成简单的撬揭过程，降低了脱模难度，提高了脱模效率，减轻了脱模对成型产品的外力伤害，保证了成型产品的品质，对模具上压板和受压杆的相应形状进行调整后，还可将此模具组装成其它形状，适应性强。

(4)本发明中的加热炉设置在保温箱内，能够使模具受热均匀，热量损耗减少，大大降低了生产成本，减少外界对热压成型过程的干扰，适用于科研或工业实验室中。

附图说明

图1是本发明中热静压成型装置的整体结构示意图；

图2是本发明中纵向剖面结构示意图；

图3是本发明中横向剖面结构示意图；

图4(a)是本发明中模具整体结构示意图(不包括受压杆和承重杆)；

图4(b)是图4(a)中模具剖面体结构示意图；

图5是本发明中保温箱结构示意图；

图6是本发明中模具拆卸示意图。

图中：

【附图标记说明】

1：机架；2：上压力板；3：下压力板；4：砝码承重板；5：砝码；6：上定滑轮；7：下定滑轮；8：细钢丝绳；9：模具；

91：模具上压板；92：模具侧板；93：模具侧板固定座；94：模具下底板；95：模具底座；96：模具固定器；97：紧固螺栓；98：模具销；

10：受压杆；11：承重柱；12：加热炉；13：保温箱；

131：加紧锁；132：密封盖；133：温度传感器；134：温度传感器孔；135：固定器；136：配电线孔；137：加热炉支撑件；

14：旋转支撑柱；15：接地支撑座；16：配电箱；17：直线轴承；18：压杆锁紧器；19：导向杆；20：上直线轴承；21：导向杆紧锁器；22：下直线轴承；23：滑轮支撑座；24：滑轮组动组件；25：滑轮组定组件；26：滑道；27：支撑架。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种热静压成型装置，如图1至图5，该装置包括加压机构、模具、加热炉、保温箱和配电箱等组成部分。

在本发明中，加压机构包括有上压力板2、下压力板3、四个导向杆19和两个滑轮组合，四个导向杆19对称安装在机架1的两侧，且每个导向杆19的顶端和底端固定在机架1上部相邻的横梁上，其中四个导向杆19可提供30mm的有效压缩行程，每个导向杆19外套设有上直线轴承20、下直线轴承22，上直线轴承20、下直线轴承22分别与上压力板2、下压力板3固定连接，上直线轴承20、下直线轴承22与对应的导向杆19形成间隙配合，下压力板3固定在机架1的中间横梁上，在导向杆19的导向作用下，上直线轴承20、下直线轴承22与上压力板2、下压力板3能够一起相对于导向杆19沿竖直方向上下滑动。

滑轮组合左右对称分布，每个滑轮组合中包括有若干砝码5、砝码承重板4、滑轮组和两个定滑轮，下压力板3向外延伸有滑道26，滑轮组安装在滑道26内，定滑轮分为上定滑轮6和下定滑轮7，上定滑轮6固定连接在设置在上压力板2底面的滑轮支撑座23上，下定滑轮7固定连接在设置在下压力板3顶面的滑轮支撑座23上，靠近滑轮组，滑轮组中由内向外依次设置有滑轮组动组件24和滑轮组定组件25，滑轮组动组件24包括一个大动滑轮和一个小动滑轮，滑轮组定组件25中包括一个大定滑轮和一个小定滑轮，滑轮组定组件25与机架1上的支撑架27固定连接，大定滑轮与砝码承重板4固定连接，滑轮组动组件24可沿滑道26水平移动，大动滑轮与下定滑轮7滑动连接，细钢丝绳8的一端固定在下压力板3上，另一端依次绕过上定滑轮6、下定滑轮7，与滑轮组动组件中的大动滑轮连接，将上压力板2与滑轮组串联起来。

砝码5放置于砝码承重板4上，在砝码5的重力驱动下，砝码承重板4沿竖直方向向下运动，砝码承重板4通过细钢丝绳8带动滑轮组移动，通过下定滑轮7及上定滑轮6进而带动上压力板向下移动。

每个砝码的重量为10-15kg，总设计重力可达到800kg，通过改变砝码的数量对压力值大小进行控制，由于滑轮组可将较大力减小，对于需要更精确的压力值时，还可直接将配重块放置在上压力板2上。

在本发明中，如图4(a)、图4(b)所示，模具9包括受压杆10、承重柱11、模具上压板91和若干长条形侧板，模具上压板91和若干长条形侧板可拆卸密封连接而形成密闭性箱体，箱体包括对称设置的两个模具侧板92、对称设置的两个模具侧板固定座93和模具下压板94，每个模具侧板92包括一平板本体和在此平板本体的端面凸出设置的两个凸起，两个模具侧板固定座93连接在模具侧板92左右两端，且通过紧固螺栓97可拆卸地连接在模具下压板94上，模具上压板91本体上具有多个镂空口，具体形状如图4(b)所示，模具增加模具上压板91的刚度，可防止在拆卸磨具时两边翘起，模具中还包括有模具固定器96和模具销98，模具固定器96穿过模具上压板91上的中间镂空口，设置在模具侧板92的两侧，且通过紧固螺栓可拆卸地连接在模具下压板，防止加压过程中，模具侧板92中间变形，物料从侧面滑入密闭性箱体中后，插入模具销98，可以防止模具在加压过程中产生移动，影响成型效果，避免模具上压板91中间部分与物料粘连，减少对物料的损伤。

如图6所示，在拆卸模具过程中，首先拧开模具固定器96的螺栓，撬开模具上压板91，然后打开模具侧板固定座93的螺栓，在模具侧板92设置有凸台，可配合模具侧板固定座93，使用如外开型钳子等的拆卸工具顶住凸台和模具侧板固定座93，把拆卸工具放到模具侧板92的凸台和侧板固定座93之间、侧板92凸台和下底板94之间，撬下固定座93、侧板92和下底板94，完成模具拆卸。

上压力板2的底面设置有支座，受压杆10的顶端插入到支座内部，与上压力板2连接，受压杆10中部与固定连接在下压力板3上的直线轴承17相配合，受压杆10仅能沿竖直方向上下移动，受压杆10上还套设有压杆锁紧器18，压杆锁紧器18上开设有供紧固螺钉穿设的穿孔，通过紧固螺钉将受压杆10锁紧，控制受压杆的运动状态。

每个导向杆19上还安装有导向杆紧锁器21，导向杆紧锁器21可以随着导向杆19上下移动，根据安装完模具9后的上压力板3的所在位置对导向杆紧锁器21进行位置调节，保证上压力板2行程固定。

在本发明中，保温箱13包括筒体、加紧锁131、密封盖132、温度传感器133、配电线孔136、加热炉支撑件137，加热机构包括加热炉12，如图5所示，加热炉12则与加热炉支撑件137连接，横放在保温箱13内部，方便更换，模具9则安装在加热炉12的圆柱中心位置处，保证模具中的物料均匀受热。

保温箱13通过固定圈135固定连接在下压力板3上，避免了复杂的结构固定，且拆装方便，保温箱13和加热炉12之间加有密封材料，在关闭密封盖132后，密封盖132配合加紧锁131使整个保温箱13密封性能提高，保温箱13内部保温性能良好，为模具9提供稳定的加热环境，减少能量消耗，降低成本。

加压过程中，在砝码5的重力驱动下，砝码5通过滑轮组合带动上压力板2向下移动，受压杆10也受到上压力板2的施压而向下运动，加热炉12和保温箱13的上下端各具有一开口，受压杆10穿过设在加热炉12和保温箱13上端的开口，与模具上压板91接触，受压杆10在受压后，对模具上压板施加稳定压力，模具上压板91与模具侧板92为间隙配合，可以将物料产生的气体及时排出，避免产生气孔等缺陷，承重柱11顶端与模具底座95相连，底端则伸出到加热炉12和保温箱13下端开口外，通过保温箱13后，承重柱11与旋转支撑柱14配合使用，两柱位于一条线上，整个模具9仅受到上下力作用，不受其它外力干扰，稳定可靠，旋转支撑柱14底端与接地支撑座15配合，完成整个模具结构的支撑。

上述结构的模具空腔，具有大的压缩行程，能够顺畅地压实放入模具9内的物料且使其成型，同时，由于模具9为可拆卸封闭结构，具有很大的灵活性，脱模过程可迅速取出成型的试件产品，将复杂的脱模过程转化成简单的撬揭过程，降低了脱模难度，提高了脱模效率，减轻了脱模对成型产品的外力伤害，保证了成型产品的品质，对模具上压板和受压杆的相应形状进行调整后，还可将此模具组装成其它形状，适应性强。

在本发明中，配电箱16固定在机架的右下部，配电箱16内的操作板上设置有加热炉电源开关、温度控制器和继电器，加热炉电源开关、温度控制器、继电器与外部的加热炉12和温度传感器133通过导线连成回路，加热炉电源开关控制加热炉12的工作或停止，温度控制器根据温度传感器133实时检测的温度变化控制加热炉12加热或停止，以通过升温或降温达到温度控制器设置的加热温值度，不仅实现了室温至1500℃之间的±1％的温度控制精度，而且提高了加热效率。通过配电箱16的设置，能够使加热、保温，能够稳定、高效地进行。

该热静压成型装置的工作过程如下：

1、模具的取出、安装及物料装填

将下压力板升起后，使用压杆锁紧器18将受压杆10及受压杆10相连的下压力板3固定在机架1上，使模具9不受压力作用，旋转支撑柱14与承重柱11不在同一平面上时，模具9不受支撑力，模具9可从模具底座38槽内移出，完成取模，安装过程与取模过程相反。

将模具9的模具下底板94、模具侧版92、模具侧板固定座93通过螺栓安装完成后，将物料完全填充腔体内，填料时应该均匀加入，防止出现空隙，填充完毕后，插入模具销98，将模具上压板91盖在上面，安装模具固定器96，全过程应该操作合理。

2、加压

模具9安装完成后，松开压杆锁紧器18，上压力板2依靠自身重力，使得受压杆10底端的压实模具上压板91，然后根据实验要求，适时在砝码承重板4上施加砝码5配重。

3、加热

当模具9安装好后，先将保温箱13密封好，打开配电箱16加热炉电源开关，设置温度控制器的温度值，对模具9进行加热。

4、拆模具

拧开模具固定器96的螺栓，撬开模具上压板91，然后打开模具侧板固定座93的螺栓，把拆卸工具放到模具侧板92的凸台和侧板固定座93之间、侧板92凸台和下底板94之间，撬下固定座93、侧板92和下底板94。

本发明运用滑轮组巧妙的缠绕方式避免滑轮卡死，且采用增减砝码的配重加压方式实现了恒定加压，避免了噪音的产生、油液污染和加压压力值产生波动的问题，避免液压系统和复杂电路系统的维护，适应的产品生产样式更广，提高了驱动力的稳定性和准确性，从而精确控制加压压力值，减少不必要的外界干扰对成型材料的影响，有利于提高成型产品的质量，此配重加压结构简单，生产成本低，能够适用于科研或工业实验室中，有利于树脂类复合材料的成型及性能测试研究。

以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热静压成型装置，其特征在于，

该装置包括加压机构、模具(9)、加热机构和保温箱(13)：

加压机构，其包括有上压力板(2)、上压力板(3)和两个滑轮组合，所述滑轮组合左右对称分布，每个所述滑轮组合中包括有若干砝码(5)、砝码承重板(4)、滑轮组和两个定滑轮，所述滑轮组由内向外依次设置有滑轮组动组件(24)和滑轮组定组件(25)，在所述砝码(5)的重力驱动下，所述砝码承重板(4)沿竖直方向向下运动，且通过细钢丝绳(8)带动滑轮组移动，通过定滑轮带动上压力板(3)向下移动；

模具(9)，包括受压杆(10)、承重柱(11)、模具上压板(91)和若干长条形侧板，所述模具上压板(91)和所述若干长条形侧板可拆卸密封连接而形成密闭性箱体，所述受压杆(10)的顶端与所述上压力板(2)的底面固定连接，所述受压杆(10)中部与固定连接在下压力板(3)上的直线轴承(17)相配合，所述受压杆(10)底端穿过加热机构和保温箱(13)，与模具上压板(91)贴合；

加热机构包括加热炉(12)，所述加热炉(12)横放在所述保温箱(13)内部，模具(9)安装在所述加热炉(12)的圆柱中心位置处。

2.根据权利要求1所述的热静压成型装置，其特征在于：

该热静压成型装置还包括有配电箱(16)，所述配电箱(16)固定在机架的(1)右下部，所述配电箱(16)内的操作板上设置有加热炉电源开关，用来控制所述加热炉(12)。

3.根据权利要求1所述的热静压成型装置，其特征在于：

所述加压机构还包括有四个导向杆(19)，所述四个导向杆(19)对称安装在所述机架(1)的两侧，每个所述导向杆(19)的顶端和底端固定在机架(1)上部相邻的横梁上。

4.根据权利要求3所述的热静压成型装置，其特征在于：

每个所述导向杆(19)外套设有上直线轴承(20)、下直线轴承(22)，所述上直线轴承(20)、所述下直线轴承(22)分别与上压力板(2)、下压力板(3)固定连接，所述上直线轴承(20)、所述下直线轴承(22)与对应的导向杆(19)形成间隙配合。

5.根据权利要求1所述的热静压成型装置，其特征在于：

所述定滑轮包括上定滑轮(6)和下定滑轮(7)，所述上定滑轮(6)和所述上压力板(2)底端固定连接，所述下定滑轮(7)与所述下压力板(3)顶端固定连接，靠近滑轮组。

6.根据权利要求5所述的热静压成型装置，其特征在于：

所述滑轮组动组件(24)包括一个大动滑轮和一个小动滑轮，所述滑轮组定组件中包括一个大定滑轮和一个小定滑轮，所述滑轮组定组件(25)与机架上的支撑架(27)固定连接，所述大定滑轮与所述砝码承重板(4)通过细钢丝绳(8)连接，所述滑轮组动组件(24)沿设置在下压力板(3)的滑道(26)水平移动，所述大动滑轮与所述下定滑轮(7)固定连接，细钢丝绳(8)的一端固定在所述下压力板(3)上，另一端依次绕过所述上定滑轮(6)、所述下定滑轮(7)，与所述滑轮组动组件(24)中的所述大动滑轮连接。

7.根据权利要求1所述的热静压成型装置，其特征在于：

所述密闭性箱体包括对称设置的两个模具侧板(92)、对称设置的两个模具侧板固定座(93)和模具下压板(94)，每个模具侧板(92)包括一平板本体和在此平板本体的端面凸出设置的两个凸起，两个模具侧板固定座(93)连接在模具侧板(92)左右两端，且可拆卸地连接在模具下压板(94)上。

8.根据权利要求1所述的热静压成型装置，其特征在于：

模具中还包括有模具固定器(96)和模具销(98)，模具上压板(91)本体上具有多个镂空口，模具固定器(96)穿过模具上压板(91)上中间位置的镂空口，设置在模具侧板(92)的两侧，与模具下压板(94)可拆卸地连接，物料滑入密闭性箱体中后，插入模具销(98)，防止模具在加压过程中产生移动。

9.根据权利要求1所述的热静压成型装置，其特征在于：

所述受压杆(10)上还套设有压杆锁紧器(18)，压杆锁紧器(18)上开设有供紧固螺钉穿设的穿孔，通过紧固螺钉将受压杆(10)锁紧。

10.根据权利要求1所述的热静压成型装置，其特征在于：

保温箱(13)固定连接在下压力板(3)上，所述保温箱(13)和加热炉(12)之间加有密封材料，关闭密封盖(132)后，密封盖(132)配合加紧锁(131)使整个保温箱(13)密封。