CN110039712A - 一种碳纤维螺母的挤塑成型装置及成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料成型的技术领域，更具体地，涉及一种碳纤维螺母的挤塑成型装置及成型方法，包括机架、挤出机构、支撑机构以及用于固定基体螺母的固定机构，挤出机构安装于机架，支撑机构与机架活动连接，固定机构包括用于旋入基体螺母的工艺螺杆，基体螺母的内螺纹表面与工艺螺杆的外螺纹表面之间设有1mm～2mm的间隙，挤出机构安装于机架且挤出机构的一端设有浇口，基体螺母设有连通浇口与间隙的注塑口。本发明通过挤出机构将碳纤维复合料挤出至间隙中，待碳纤维复合料固化后即可得到碳纤维螺母，形成于螺母内表面的碳纤维内衬可起到自润滑的作用，且能够有效解决现有碳纤维螺母制作方法复杂、通用性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料成型的技术领域，更具体地，涉及一种碳纤维螺母的挤塑成型装置及成型方法。
背景技术
滑动螺旋传动副是常用的传动形式，具有结构简单，价格低廉的优点。但在低速重载条件下，接触螺旋面常处于边界润滑状态，传统螺母磨损较为严重，摩擦系数高，传动效率低。而碳纤维增强复合材料螺母具有良好的承载能力和良好的摩擦性能，成为克服传统螺母缺陷的替代部件。然而，目前，碳纤维增强的复合材料，由于需要采用碳纤维物增强，采用手工涂覆的成型方式，制作工艺复杂，严重阻碍了碳纤维部件的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳纤维螺母的挤塑成型装置及成型方法，解决现有碳纤维螺母制作方法复杂、通用性差的问题，且可用于加工多种型号的碳纤维螺母，从而提高碳纤维螺母的应用价值。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种碳纤维螺母的挤塑成型装置，包括机架、挤出机构、支撑机构以及用于固定基体螺母的固定机构，所述挤出机构安装于机架，所述支撑机构与机架活动连接，所述固定机构包括用于旋入基体螺母的工艺螺杆，所述基体螺母的内螺纹表面与工艺螺杆的外螺纹表面之间设有1mm～2mm的间隙，所述挤出机构安装于机架且挤出机构的一端设有浇口，所述基体螺母设有连通浇口与所述间隙的注塑口。
本发明的碳纤维螺母的挤塑成型装置，通过挤出机构将碳纤维复合料挤出至间隙中，待碳纤维复合料固化后即可得到碳纤维螺母，形成于螺母内表面的碳纤维内衬可起到自润滑的作用；本发明一方面能够有效解决现有碳纤维螺母制作方法复杂、通用性差的问题；一方面能够改善碳纤维复合料混合的均匀性，从而改善碳纤维螺母的机械强度。
进一步地，所述机架包括顶板、底板以及若干支撑柱，若干支撑柱平行设于顶板和底板之间，所述顶板中心处设有容挤出机构一端穿过的通孔。本发明的机架包括四根支撑柱，且支撑柱为圆柱，四根支撑柱分别设置在底板的四个角处，组成该挤塑成型装置的外部框架；且四根支撑柱形成的开放空间，便于挤出机构、支撑机构和固定机构的操作。
进一步地，所述挤出机构包括挤出螺杆和料筒，所述料筒的两端分别连接有托盘及与顶板固定连接的支撑盘，所述挤出螺杆的一端穿过支撑盘伸入料筒中且在挤出螺杆和料筒内壁之间形成螺旋流道，所述浇口穿过托盘设置且浇口与料筒连通设置。将碳纤维复合料装入至料筒中，通过挤出螺杆的旋转将碳纤维复合料从料筒的下浇口挤出；挤出螺杆、料筒通过支撑盘与顶板固定连接，保证挤出注射成型的稳定进行。
进一步地，所述固定机构还包括与基体螺母左端面紧密贴合的第一定位块以及与基体螺母右端面紧密贴合的第二定位块，所述第一定位块、第二定位块套设于工艺螺杆外周，所述基体螺母、第一定位块、第二定位块的中心线重合。通过第一定位块和第二定位块固定基体螺母的位置，确定位置后将第一定位块、第二定位块和工艺螺杆之间通过顶丝连接，确保第一定位块、第二定位块与工艺螺杆之间不发生相对运动；一方面保证基体螺母的内螺纹表面与工艺螺杆的外螺纹表面之间预留有1mm～2mm的间隙，一方面使得注塑口与浇口对齐。
进一步地，所述支撑机构包括与支撑柱穿接的移动托板以及设于移动托板上的卡座，所述挤出机构安装于卡座上。通过调整移动托板在支撑柱上的位置调整挤出机构的高度，使得注塑口与下浇口对合在一起，确保注射过程的密封性。
进一步地，所述移动托板设有定位孔，所述卡座与定位孔插接，所述卡座的一端插入定位孔后通过锁紧螺丝固定。将卡座插入到定位孔中，并且用锁紧螺丝将其固定，便于卡座的安装拆卸与维护；在实际应用时也可根据不同型号的挤出机构可更换不同的卡座。
进一步地，所述卡座为两组，两组卡座对称设于移动托板中心线的两侧，所述卡座设有与固定机构配合的凹位。采用两组对称设置的卡座支撑固定机构，第一定位块、第二定位块分别与两组卡座的凹位配合，有效防止固定机构滑离。
进一步地，所述凹位的底部设有定位方孔，所述第一定位块和第二定位块均设有与定位方孔插接的卡块。定位方孔与卡块配合，防止固定机构发生转动和移动，保证注塑口与浇口的相对位置。
进一步地，所述移动托板与底板之间设有包括有操作部和夹持部的调节垫片，所述夹持部连接于操作部，且所述夹持部为可卡接于支撑柱外周的弧面结构。通过在机架上放置调节垫片调整固定机构的高度使得注塑口与下浇口贴合，保证注塑过程的密封性；且调节垫片的使用使得整个注塑成型装置更加通用化，可加工各种不同规格大小的碳纤维螺母。
本发明还提供了一种碳纤维螺母的挤塑成型方法，包括以下步骤：
S10.将挤出机构和支撑机构固定于机架上，将基体螺母旋入至工艺螺杆的中央，通过第一定位块、第二定位块固定基体螺母，在基体螺母与工艺螺杆之间预留1mm～2mm的间隙，且注塑口与下浇口对齐；
S20.固定第一定位块、第二定位块，保证第一定位块、第二定位块与工艺螺杆之间不发生相对运动；调整调节垫片的高度，使得注塑口与下浇口贴合；
S30.通过扳手拧转挤出螺杆，将碳纤维复合料挤出注射至基体螺母与工艺螺杆之间的间隙中；
S40.待碳纤维复合料固化完成后，卸下第一定位块和第二定位块，将碳纤维螺母从工艺螺杆上拧出，获得所需要的螺母。
本发明的碳纤维螺母的挤塑成型方法，采用挤出注射的方式实现碳纤维螺母的制造，有效解决了现有碳纤维螺母制作方法复杂、通用性差的问题；且采用本发明方法制作的碳纤维螺母具有自润滑的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的碳纤维螺母的挤塑成型装置及成型方法，通过挤出机构将碳纤维复合料挤出至间隙中，待碳纤维复合料固化后即可得到碳纤维螺母，形成于螺母内表面的碳纤维内衬可起到自润滑的作用，能够有效解决现有碳纤维螺母制作方法复杂、通用性差的问题；且本发明适用于各种型号碳纤维螺母的制备，具有较好的实用性和普适性。
附图说明
图1为碳纤维螺母的挤塑成型装置的结构示意图；
图2为挤塑成型装置的机架的结构示意图；
图3为挤塑成型装置的挤出机构的结构示意图；
图4为挤塑成型装置的螺母固定机构的结构示意图；
图5为挤塑成型装置的支撑机构的结构示意图。
附图中：1-机架；11-顶板；12-底板；13-支撑柱；14-通孔；2-挤出机构；21-浇口；22-挤出螺杆；23-料筒；24-托盘；25-支撑盘；3-支撑机构；31-移动托板；32-卡座；33-锁紧螺丝；34-定位方孔；4-固定机构；41-工艺螺杆；42-基体螺母；43-注塑口；44-第一定位块；45-第二定位块；46-卡块；47-顶丝；5-调节垫片；51-操作部；52-夹持部。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一
如图1至图5所示为本发明的碳纤维螺母的挤塑成型装置的实施例，包括机架1、挤出机构2、支撑机构3以及用于固定基体螺母42的固定机构4，挤出机构2安装于机架1，支撑机构3与机架1活动连接，固定机构4包括用于旋入基体螺母42的工艺螺杆41，基体螺母42的内螺纹表面与工艺螺杆41的外螺纹表面之间设有1mm～2mm的间隙，挤出机构2安装于机架1且挤出机构2的一端设有浇口21，基体螺母42设有连通浇口21与间隙的注塑口43。
本实施例在实施时，通过挤出机构2将碳纤维复合料挤出至间隙中，待碳纤维复合料固化后即可得到碳纤维螺母，形成于螺母内表面的碳纤维内衬可起到自润滑的作用。
如图2所示，机架1包括顶板11、底板12以及若干支撑柱13，若干支撑柱13平行设于顶板11和底板12之间，顶板11中心处设有容挤出机构2一端穿过的通孔14。本实施例的支撑柱13为四组圆柱，分别设置在底板12的四个角处，四组圆柱组成本实施例挤塑成型装置的外部框架，便于挤出机构2、支撑机构3和固定机构4的操作。
如图3所示，挤出机构2包括挤出螺杆22和料筒23，料筒23的两端分别连接有托盘24及与顶板11固定连接的支撑盘25，挤出螺杆22的一端穿过支撑盘25伸入料筒23中且在挤出螺杆22和料筒23内壁之间形成螺旋流道，浇口21穿过托盘24设置且浇口21与料筒23连通设置。本实施例实施时，将碳纤维复合料装入至料筒23中，通过挤出螺杆22的旋转将碳纤维复合料从料筒23的下浇口21挤出。
如图4所示，固定机构4还包括与基体螺母42左端面紧密贴合的第一定位块44以及与基体螺母42右端面紧密贴合的第二定位块45，第一定位块44、第二定位块45套设于工艺螺杆41外周，基体螺母42、第一定位块44、第二定位块45的中心线重合。本实施例在实施时，通过第一定位块44和第二定位块45固定基体螺母42的位置，确定位置后将第一定位块44、第二定位块45和工艺螺杆41之间通过顶丝47连接，确保第一定位块44、第二定位块45与工艺螺杆41之间不发生相对运动；一方面保证基体螺母42的内螺纹表面与工艺螺杆41的外螺纹表面之间预留有1mm～2mm的间隙，一方面使得注塑口43与浇口21对齐。
如图5所示，支撑机构3包括与支撑柱13穿接的移动托板31以及设于移动托板31上的卡座32，挤出机构2安装于卡座32上；通过调整移动托板31在支撑柱13上的位置调整挤出机构2的高度，使得注塑口43与下浇口21对合在一起，确保注射过程的密封性。为了便于卡座32的安装拆卸与维护，为了可根据不同型号的挤出机构2更换不同的卡座32，本实施例在移动托板31上设置定位孔，卡座32的一端与定位孔插接，且卡座32的一端插入定位孔后通过锁紧螺丝33固定；为了防止固定机构4相对支撑机构3发生转动和移动，为了保证注塑口43和浇口21的相对位置，本实施例的卡座32为两组，两组卡座32对称设于移动托板31中心线的两侧，在卡座32设有与固定机构4配合的凹位；且在凹位的底部设置定位方孔34，在第一定位块44和第二定位块45上均设有与定位方孔34插接的卡块46。
对于不同规格大小的碳纤维螺母，其在应用本发明的挤塑成型装置进行制备时，需要调整挤出机构2与固定机构4之间的相对距离，使得注塑口43和下浇口21贴合，保证注塑过程的密封性。本实施例可在移动托板31和底板12之间设置包括有操作部51和夹持部52的调节垫片5，夹持部52连接于操作部51，且夹持部52为可卡接于支撑柱13外周的弧面结构，通过在机架1上防止调节垫片5调整固定机构4的高度。
实施例二
本实施例为碳纤维螺母的挤塑成型方法，包括以下步骤：
S10.将挤出机构2和支撑机构3固定于机架1上，将基体螺母42旋入至工艺螺杆41的中央，通过第一定位块44、第二定位块45固定基体螺母42，在基体螺母42与工艺螺杆41之间预留1mm～2mm的间隙，且注塑口43与下浇口21对齐；
S20.固定第一定位块44、第二定位块45，保证第一定位块44、第二定位块45与工艺螺杆41之间不发生相对运动；调整调节垫片5的高度，使得注塑口43与下浇口21贴合；
S30.通过扳手拧转挤出螺杆22，将碳纤维复合料挤出注射至基体螺母42与工艺螺杆41之间的间隙中；
S40.待碳纤维复合料固化完成后，卸下第一定位块44和第二定位块45，将碳纤维螺母从工艺螺杆41上拧出，获得所需要的螺母。
经过以上步骤，采用挤出注射的方式实现碳纤维螺母的制造，有效解决了现有碳纤维螺母制作方法复杂、通用性差的问题。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，包括机架(1)、挤出机构(2)、支撑机构(3)以及用于固定基体螺母(42)的固定机构(4)，所述挤出机构(2)安装于机架(1)，所述支撑机构(3)与机架(1)活动连接，所述固定机构(4)包括用于旋入基体螺母(42)的工艺螺杆(41)，所述基体螺母(42)的内螺纹表面与工艺螺杆(41)的外螺纹表面之间设有1mm～2mm的间隙，所述挤出机构(2)安装于机架(1)且挤出机构(2)的一端设有浇口(21)，所述基体螺母(42)设有连通浇口(21)与所述间隙的注塑口(43)。
2.根据权利要求1所述的碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，所述机架(1)包括顶板(11)、底板(12)以及若干支撑柱(13)，若干支撑柱(13)平行设于顶板(11)和底板(12)之间，所述顶板(11)中心处设有容挤出机构(2)一端穿过的通孔(14)。
3.根据权利要求2所述的碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，所述挤出机构(2)包括挤出螺杆(22)和料筒(23)，所述料筒(23)的两端分别连接有托盘(24)及与顶板(11)固定连接的支撑盘(25)，所述挤出螺杆(22)的一端穿过支撑盘(25)伸入料筒(23)中且在挤出螺杆(22)和料筒(23)内壁之间形成螺旋流道，所述浇口(21)穿过托盘(24)设置且浇口(21)与料筒(23)连通设置。
4.根据权利要求3所述的碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，所述固定机构(4)还包括与基体螺母(42)左端面紧密贴合的第一定位块(44)以及与基体螺母(42)右端面紧密贴合的第二定位块(45)，所述第一定位块(44)、第二定位块(45)套设于工艺螺杆(41)外周，所述基体螺母(42)、第一定位块(44)、第二定位块(45)的中心线重合。
5.根据权利要求4所述的碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，所述支撑机构(3)包括与支撑柱(13)穿接的移动托板(31)以及设于移动托板(31)上的卡座(32)，所述挤出机构(2)安装于卡座(32)上。
6.根据权利要求5所述的碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，所述移动托板(31)设有定位孔，所述卡座(32)与定位孔插接，所述卡座(32)的一端插入定位孔后通过锁紧螺丝(33)固定。
7.根据权利要求6所述的碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，所述卡座(32)为两组，两组卡座(32)对称设于移动托板(31)中心线的两侧，所述卡座(32)设有与固定机构(4)配合的凹位。
8.根据权利要求7所述的碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，所述凹位的底部设有定位方孔(34)，所述第一定位块(44)和第二定位块(45)均设有与定位方孔(34)插接的卡块(46)。
9.根据权利要求6至8任一项所述的碳纤维螺母的挤塑成型装置，其特征在于，所述移动托板(31)与底板(12)之间设有包括有操作部(51)和夹持部(52)的调节垫片(5)，所述夹持部(52)连接于操作部(51)，且所述夹持部(52)为可卡接于支撑柱(13)外周的弧面结构。
10.一种碳纤维螺母的挤塑成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10.将挤出机构(2)和支撑机构(3)固定于机架(1)上，将基体螺母(42)旋入至工艺螺杆(41)的中央，通过第一定位块(44)、第二定位块(45)固定基体螺母(42)，在基体螺母(42)与工艺螺杆(41)之间预留1mm～2mm的间隙，且注塑口(43)与下浇口(21)对齐；
S20.固定第一定位块(44)、第二定位块(45)，保证第一定位块(44)、第二定位块(45)与工艺螺杆(41)之间不发生相对运动；调整调节垫片(5)的高度，使得注塑口(43)与下浇口(21)贴合；
S30.通过扳手拧转挤出螺杆(22)，将碳纤维复合料挤出注射至基体螺母(42)与工艺螺杆(41)之间的间隙中；
S40.待碳纤维复合料固化完成后，卸下第一定位块(44)和第二定位块(45)，将碳纤维螺母从工艺螺杆(41)上拧出，获得所需要的螺母。
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