CN110281546A - 一种薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺及装置，工艺包括准备芯模、铺贴、合模、热压、冷却。装置包括用于热压、冷却的芯模、用于进行铺贴和/或合模的第一工作平台、热压机、冷却机、用于进行开模的第二工作平台，芯模具有上模、下模，多层材料置放在上模、下模之间。本发明通过采用模块化设计，芯模可单独取出，在热压机之外完成开模、取模、铺贴及合模等工艺工序，使得热压机不直接接触预成型产品，芯模直接参于搬运、冷却，方便进行压力控制，搬运方便、薄壁产品不易变形扭曲；一套热压机的模架可以配套多个芯模，可以在每个加工工位都可以同时进行工作，大大提高了加工效率；同时模块化的设计实现了装置的通用性。

Description

一种薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺及装置
技术领域
本发明涉及机加工领域，特别是一种薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺及装置。
背景技术
目前，针对厚度在0.5-2mm的薄壁材料的热压，首先进行铺贴，即将多层材料上下堆叠；随后进行热压，热压主要通过热压机完成，热压机包括机架、固定设置在机架上的下模架、连接在下模架上的下模、设置在机架上能够向下模架移动并施压的上模架、连接在上模架上的上模、驱动上模架动作的驱动机构以及对上模架和/或下模架进行加热的加热机构，下模架下压实现上模、下模的合模。
当复合材料在铺贴好要放入热压机的移动过程中，容易出现变形，现在虽有开发专门的铺贴设备，但是成本比较高且不易成型，效果不明显。热压过程中由于上、下模均连接在模架上，对于不同的材料需要更换不同的芯模，造成热压机通用性差，并且加工效率不高。完成热压后开模后，取出复合材料进行冷却的移动过程中，也同样存在出现变形的情况。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺，依次包括：
准备芯模：选择与材料尺寸相匹配的独立芯模，每个所述的芯模具有上模、下模，
铺贴：将多个材料进行上下堆叠，
合模：对所述的上模、下模进行合模，使堆叠好的多层材料置于在所述的上模、下模之间，
热压：将所述的芯模在80℃-280℃下热压不超过30min，使内部所述的多层材料压合成复合材料，
冷却：对所述的上模、下模进行压紧，将完成热压的芯模在10℃-40℃下冷却5-15min，打开所述的上模、下模取出复合材料。
优选地，对在合模与热压之间、热压与冷却之间所述的芯模通过机械手进行搬运。
优选地，所述的准备芯模、铺贴、合模、热压以及冷却同时进行。
优选地，所述的芯模采用热处理模具钢。
进一步优选地，所述的芯模采用P20材质。
优选地，所述的芯模表面进行镜面抛光或者电镀处理。
优选地，将所述的芯模在140℃-150℃下热压不超过5min。
本发明的另一个目的是提供一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，包括用于置放多层材料进行热压、冷却的芯模、用于进行铺贴和/或合模的第一工作平台、用于进行热压的热压机、用于进行冷却的冷却机、用于进行开模的第二工作平台，所述的芯模具有上模、下模，多层材料置放在所述的上模、下模之间。
优选地，该装置还包括用于在所述的第一工作平台与所述的热压机、所述的热压机与所述的冷却机之间对所述的芯模进行搬运的机械手。
优选地，该装置还包括输送带，所述的第一工作平台、第二工作平台形成在所述的输送带的指定区域；所述的输送带穿过所述的冷却机。
优选地，所述的芯模具有将所述的上模、下模进行压紧锁定的锁定组件，所述的锁定组件包括可转动地连接在所述的上模、下模中的一个上的锁定扣、设置在另一个上的配合槽，所述的锁定扣、配合槽均设置在所述的上模、下模的边沿，所述的锁定扣具有杆部、设置在杆部一端的端部，所述的杆部的宽度小于所述的端部的宽度；所述的配合部包括第一槽体、与所述的第一槽体相连通的第二槽体，所述的第一槽体的宽度大于所述的杆部的宽度、小于所述的第二槽体的宽度，所述的第二槽体的宽度大于所述的端部的宽度，所述的上模、下模进行合模锁定时，所述的杆部位于所述的第一槽体内、所述的端部位于所述的第二槽体上。
进一步优选地，设置所述的锁定扣的上模或下模上开设有安装槽，所述的锁定扣具有设置在杆部另一端的连接部，所述的连接部转动连接在所述的安装槽内。
进一步优选地，所述的锁定组件设置有多个。
优选地，所述的热压机包括机架、固定设置在所述的机架上的下模架、设置在所述的机架上能够向下模架移动并施压的上模架、驱动所述的上模架动作的驱动机构以及对所述的上模架和/或下模架进行加热的加热机构。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
本发明通过采用模块化设计，芯模可单独取出，在热压机之外完成开模、取模、铺贴及合模等工艺工序，使得热压机不直接接触预成型产品，芯模直接参于搬运、冷却，方便进行压力控制，搬运方便、薄壁产品不易变形扭曲；一套热压机的模架可以配套多个芯模，可以在每个加工工位都可以同时进行工作，大大提高了加工效率；同时模块化的设计实现了装置的通用性。
附图说明
附图1为本实施例中装置的示意图；
附图2为本实施例中芯模处于开模状态的示意图；
附图3为本实施例中芯模处于合模状态的示意图。
其中：10、上模；100、第一槽体；101、第二槽体；11、下模；110、安装槽；120、杆部；121、端部；122、连接部；2、第一工作平台；3、热压机；30、机架；31、下模架；32、上模架；4、冷却机；5、第二工作平台；6、机械手；7、输送带；8、材料。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示的一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，包括芯模、第一工作平台2、热压机3、冷却机4、第二工作平台5。其中：
芯模用于置放多层材料进行热压、冷却。在本实施例中，芯模均为独立的部件，根据材料的形状可以准备多套。芯模具有上模10、下模11，上模10、下模11之间具有围合成放置材料的腔室，根据材料的形状、尺寸可以选择具有与之匹配腔室的芯模。
为了保持上模10、下模11合模后的状态，芯模还设置有用于进行压紧锁定的锁定组件。如图2、3所示：在本实施例中：锁定组件包括可转动地连接在下模11上的锁定扣、设置在上模10上的配合槽，锁定扣、配合槽均设置在下模11、上模10的边沿，下模11的边沿上开设有安装槽110，锁定扣安装在安装槽110内。具体的说：锁定扣具有杆部120、设置在杆部120一端的端部121、设置在杆部120另一端的连接部122，杆部120的宽度小于端部121的宽度；连接部122相当于转轴转动连接在安装槽110内。配合部包括开设在上模10边沿的第一槽体100、与第一槽体100相连通的第二槽体101，第一槽体100的宽度大于杆部120的宽度、小于第二槽体101的宽度，第二槽体101的宽度大于端部121的宽度。上模10、下模11进行合模，转动锁定扣，杆部120进入第一槽体100内、端部121进入第二槽体101内，通过锁定组件实现对上模10、下模11的压紧。
锁定组件设置有多个，如图所示的方形芯模，锁定组件设置四个，分别位于上模10、下模11的四条边沿上。
第一工作平台2用于进行铺贴和/或合模，铺贴、合模可以在一个第一工作平台2，也可以在两个第一工作平台2上实现。
热压机3用于进行热压。在本实施例中：热压机3包括机架30、固定设置30在机架上的下模架31、设置在机架30上能够向下模架31移动并施压的上模架32、驱动上模架32动作的驱动机构以及对上模架32和/或下模架31进行加热的加热机构，驱动机构、加热机构未示出。
冷却机4用于进行冷却。
第二工作平台5用于进行开模。
此外，该装置还包括机械手6以及输送带7。其中：机械手6用于在第一工作平台2与热压机3、热压机3与冷却机4之间对芯模进行搬运，当然，冷却机4与第二工作平台5之间也可以用机械手6进行搬运。第一工作平台2、第二工作平台5形成在输送带7的指定区域；输送带7穿过冷却机4，优选地，第一工作平台2、冷却机4、第二工作平台5按照顺序依次设置，也可以根据机械手6搬运的方便性设置。
以下具体阐述下本实施的成型工艺包括：
S1：芯模采用热处理模具钢，如P20材质，并且芯模表面进行镜面抛光或者电镀处理，选择与材料8尺寸相匹配的芯模，
S2：在第一工作平台2上，将多个材料8进行上下堆叠，
S3：对上模10、下模11进行合模，使堆叠好的多层材料8置于在上模、下模之间，并通过机械手6将芯模从第二工作平台2上搬运至热压机3的下模架31上，
S4：启动热压机3，上模架32下压，将芯模100℃-200℃下热压，优选140℃-150℃；热压30min以内，优选5min以内，使内部多层材料8压合成复合材料8’，
S5：通过机械手6将芯模从热压机3搬运至冷却机4，转动锁定扣，杆部120进入第一槽体100内、端部121进入第二槽体101内，对芯模进行压紧锁定，在10℃-20℃下冷却5-15min，
S6：转动锁定扣，杆部120、端部121脱离第一槽体100、第二槽体101，对芯模进行解锁，打开上模10、下模11取出复合材料8’，完成热压成型。
由于具有多套芯模，使得从S1-S6每个步骤都可以同时进行工作，实现了热压成型的连续生产，并且不需使用额外的预成型模具。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺，其特征在于：依次包括：
准备芯模：选择与材料尺寸相匹配的独立芯模，每个所述的芯模具有上模、下模，
铺贴：将多个材料进行上下堆叠，
合模：对所述的上模、下模进行合模，使堆叠好的多层材料置于在所述的上模、下模之间，
热压：将所述的芯模在80℃-280℃下热压不超过30min，使内部所述的多层材料压合成复合材料，
冷却：对所述的上模、下模进行压紧，将完成热压的芯模在10℃-40℃下冷却5-15min，打开所述的上模、下模取出复合材料。
2.根据权利要求1所述的薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺，其特征在于：对在合模与热压之间、热压与冷却之间所述的芯模通过机械手进行搬运。
3.根据权利要求1所述的薄壁异形复合材料的快速模压成型工艺，其特征在于：所述的准备芯模、铺贴、合模、热压以及冷却同时进行。
4.一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，其特征在于：包括用于置放多层材料进行热压、冷却的芯模、用于进行铺贴和/或合模的第一工作平台、用于进行热压的热压机、用于进行冷却的冷却机、用于进行开模的第二工作平台，所述的芯模具有上模、下模，多层材料置放在所述的上模、下模之间。
5.根据权利要求4所述的一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，其特征在于：该装置还包括用于在所述的第一工作平台与所述的热压机、所述的热压机与所述的冷却机之间对所述的芯模进行搬运的机械手。
6.根据权利要求4所述的一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，其特征在于：该装置还包括输送带，所述的第一工作平台、第二工作平台形成在所述的输送带的指定区域；所述的输送带穿过所述的冷却机。
7.根据权利要求4所述的一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，其特征在于：所述的芯模具有将所述的上模、下模进行压紧锁定的锁定组件，所述的锁定组件包括可转动地连接在所述的上模、下模中的一个上的锁定扣、设置在另一个上的配合槽，所述的锁定扣、配合槽均设置在所述的上模、下模的边沿，所述的锁定扣具有杆部、设置在杆部一端的端部，所述的杆部的宽度小于所述的端部的宽度；所述的配合部包括第一槽体、与所述的第一槽体相连通的第二槽体，所述的第一槽体的宽度大于所述的杆部的宽度、小于所述的第二槽体的宽度，所述的第二槽体的宽度大于所述的端部的宽度，所述的上模、下模进行合模锁定时，所述的杆部位于所述的第一槽体内、所述的端部位于所述的第二槽体上。
8.根据权利要求7所述的一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，其特征在于：设置所述的锁定扣的上模或下模上开设有安装槽，所述的锁定扣具有设置在杆部另一端的连接部，所述的连接部转动连接在所述的安装槽内。
9.根据权利要求7所述的一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，其特征在于：所述的锁定组件设置有多个。
10.根据权利要求4所述的一种薄壁异形复合材料的快速模压成型装置，其特征在于：所述的热压机包括机架、固定设置在所述的机架上的下模架、设置在所述的机架上能够向下模架移动并施压的上模架、驱动所述的上模架动作的驱动机构以及对所述的上模架和/或下模架进行加热的加热机构。
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