CN112720990A - 一种热塑性材料成型控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热塑性材料成型控制装置，包括由三个软板组成的成型槽和电磁铁框，所述成型槽两端均共同固定连接有连接板，所述成型槽的外侧设置有横板；一种热塑性材料成型的控制方法，包括以下步骤：S1，根据待成型材料的弧度调节成型槽的弧度，启动驱动机构带动滑块前后移动，挤压或拉伸成型槽，改变成型槽的弧度大小。本发明通过挤压拉伸改变成型槽的弧度大小，并在磁力作用下使磁流变液转变为固体，对成型槽的状态进行固定，保证后续挤压时成型槽的稳定，通过后续注入浆料挤压定型后即可获得不同弧度的热塑性板材，避免频繁更换不同弧度模具，并通过预热以及冷却的快速切换保证了成型质量以及加快定型。

Description

一种热塑性材料成型控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及热塑性复合材料技术领域，尤其涉及一种热塑性材料成型控制装置及控制方法。

背景技术

热塑性是指物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。大多数线型聚合物均表现出热塑性，很容易进行挤出、注射或吹塑等成型加工。在一定温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的性能，线形或支链型聚合物具有这种性能。日常生活中，像塑料袋、塑料衣挂等物都具有热塑性。

碳纤维复合材料根据树脂基体的不同，可分为热塑性碳纤维复合材料和热固性碳纤维复合材料两大类，热塑性碳纤维复合材料的优势表现于以下几个方面：一是可回收性，热塑性碳纤维复合材料在达到一定熔点后，可以实现二次成型，而热固性碳纤维复合材料不具备这种特性，无法实现回收利用；二是热固性碳纤维复合材料预浸料需要低温保存，而热塑性碳纤维复合材料在储存期、储存条件等方面没有要求；三是热塑性碳纤维复合材料制品在成型过程中与热固性碳纤维复合材料发生的反应不同，在成型周期上时间更短，生产效率相对更高。

现有在进行热塑性碳纤维，热塑性玻璃纤维以及热塑性复合材料板材一般采用注塑成型，通过加压、注入、冷却、脱离等操作制作一定形状，但目前在制成不同弧度的板材采用不同的模具进行制作，参考CN111633964A提供了一种热塑性异形管材的成型装置及成型方法，属于材料成型领域。本发明提供的成型装置利用限位块的弧形凹槽和成型块的弧形凹槽固定待弯曲的热塑性管材，通过不同弧度的成型块实现不同弧度的管材成型；在进行不同弧度的材料制作时需要频繁更换成型块，整体较为不便。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，而提出的一种热塑性材料成型控制装置及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种热塑性材料成型控制装置，包括由三个软板组成的成型槽和电磁铁框，所述成型槽两端均共同固定连接有连接板，所述软板的外侧设置有横板，其中一个所述连接板的端部与横板转动连接，所述横板的端部固定嵌设有轴承一，所述轴承一的内圈固定连接有丝杆，所述丝杆的外壁上配合设置有滚珠螺母，另一个所述连接板的端部与滚珠螺母的外壁转动连接，两个所述软板的外壁上均固定连接有软管，两个所述软管内均填充有磁流变液，所述电磁铁框位于两个软管的外侧，所述磁铁框的外侧设置有直线导轨，所述直线导轨包括导轨和位于导轨上滑动设置的滑块，所述滑块的外壁通过连接组件连接有滑板，所述成型槽的后侧壁开设有滑槽，所述滑板位于滑槽内滑动，所述滑板的外壁上对称嵌设有加热块和冷却管，所述滑板的外侧设置有圆板，所述滑板与圆板之间设置有调节机构，所述成型槽的外侧设置有电机，所述电机的驱动端竖直向上固定连接有支柱，所述支柱的外壁上通过横杆固定连接有伸缩杆二，所述横杆的下侧壁固定连接有安装板，所述安装板上安装有两个齿轮，所述伸缩杆二的驱动端竖直向下固定连接有位于两个齿轮之间且与两个齿轮相啮合的齿板二，所述支柱的外壁上滑动套设有升降板，所述升降板的下侧壁与支柱的外壁之间固定连接有复位弹簧，所述升降板的端部固定连接有挤压板，两个所述齿轮的外壁上均固定连接有转板，所述转板的端部均固定连接有与挤压板上侧壁相接触的挤压轮。

优选地，所述连接组件包括与滑块固定连接的连杆，所述连杆远离滑块的一端固套设有套管，所述连杆与套管的内底壁之间固定连接有伸缩弹簧，所述套管远离连杆的一端与圆板之间固定连接有连板。

优选地，所述调节机构包括固定连接在圆板下侧壁的支撑杆，所述滑板的外侧壁固定嵌设有轴承二，所述支撑杆的端部与轴承二的内圈固定连接，所述滑板的端部外壁上固定套设有齿环，所述圆板的内侧壁固定连接有伸缩杆一，所述伸缩杆一的驱动端固定连接有与齿环相啮合的齿板一。

优选地，所述支柱的外壁上开设有呈竖直设置的凹槽，所述升降板与支柱的连接处内壁上固定连接有限位柱，所述限位柱位于凹槽内滑动。

优选地，所述加热块为恒温加热块。

优选地，所述丝杆远离横板的一端设置有驱动机构。

一种热塑性材料成型的控制方法，包括以下步骤：

S1，根据待成型材料的弧度调节成型槽的弧度，启动驱动机构带动滑块前后移动，挤压或拉伸成型槽，改变成型槽的弧度大小；

S2，启动加热块和直线导轨，滑块在导轨上移动带动加热块在滑槽内滑动，对成型槽进行预热，在成型槽内浇筑浆料，保证浆料的温度恒定；

S3，电磁铁框通电产生磁场，在内部磁通量的作用下磁流变液由液体转变为固体，对成型槽的状态进行固定；

S4，伸缩杆二的驱动端收回，带动两个转板往内侧转动，挤压轮挤压挤压板往下移动，挤压成型槽内的浆料成型；

S5，伸缩杆一的驱动端伸出，通过齿板一与齿环之间的配合实现滑板的转动，使冷却管与成型槽接触，通过冷却使浆料快速定型；

S6，进行脱模，获得成型后的板材。

与现有的技术相比，本一种热塑性材料成型控制装置及控制方法的优点在于：

1、设置成型槽、丝杆和滚珠螺母，通过滚珠螺母在丝杆上的前后移动，挤压或拉伸成型槽，改变成型槽的弧度，在后续浆料注入挤压定型后即可获得不同弧度的板材，操作方便，避免了更换模具的不便；

2、设置磁流变液和电磁铁框，调节成型槽的弧度后，对电磁铁框进行通电，电磁铁框产生磁性，在电磁铁框内磁通量的作用下磁流变液由液态转变为固态，对成型槽的形状进行固定，保证后续浆料挤压时不会发生形变；

3、设置直线导轨、滑板和连接组件，直线导轨带动滑板进行移动，使滑板与成型槽进行充分接触，通过连接组件适应成型槽高低位置的变化，保证滑板进行稳定滑动；

4、设置加热块、冷却管和调节机构，通过加热块对成型槽对预热，使其与浆料的温度一致，避免直接注入至成型槽内导致浆料的温度快速降低，通过调节机构进行加热块和冷却管的切换，浆料注入后，转换冷却管进行浆料的快速冷却定型；

5、设置挤压板、齿轮、转板、伸缩杆二、齿板二和挤压轮，伸缩杆二的驱动端收回，带动齿板二回移，通过齿板二与齿轮的啮合实现两个齿轮以及转板往内侧转动，挤压轮往下移动挤压挤压板往下移动，挤压板挤压成型槽内的浆料定型；

综上所述，本发明通过挤压拉伸改变成型槽的弧度大小，并在磁力作用下使磁流变液转变为固体，对成型槽的状态进行固定，保证后续挤压时成型槽的稳定，通过后续注入浆料挤压定型后即可获得不同弧度的热塑性板材，避免频繁更换不同弧度模具，并通过预热以及冷却的快速切换保证了成型质量以及加快定型。

附图说明

图1为本发明提出的一种热塑性材料成型控制装置的俯视图；

图2为本发明提出的一种热塑性材料成型控制装置的仰视图；

图3为图2中A部分结构的放大图；

图4为本发明提出的一种热塑性材料成型控制装置中滑板、圆板与成型槽连接处的侧视图；

图5为本发明提出的一种热塑性材料成型控制装置的正视图。

图中：1成型槽、2连接板、3横板、4轴承一、5丝杆、6滚珠螺母、7软管、8电磁铁框、9导轨、10滑块、11复位弹簧、12驱动机构、13连杆、14套管、15伸缩弹簧、16滑槽、17滑板、18圆板、19加热块、20冷却管、21轴承二、22支撑杆、23伸缩杆一、24凹槽、25挤压板、26电机、27支柱、28横杆、29伸缩杆二、30安装板、31齿轮、32转板、33挤压轮、34升降板、35连板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

参照图1-5，一种热塑性材料成型控制装置，包括由三个软板组成的成型槽1和电磁铁框8，三个软板分别为下侧的底板和分布在底板两侧的侧板组成，进一步地，软管7与两个侧板的外壁固定连接，成型槽1两端均共同固定连接有连接板2，成型槽1的外侧设置有横板3，其中一个连接板2的端部与横板3转动连接，横板3的端部固定嵌设有轴承一4，轴承一4的内圈固定连接有丝杆5，丝杆5的外壁上配合设置有滚珠螺母6，另一个连接板2的端部与滚珠螺母6的外壁转动连接，丝杆5远离横板3的一端设置有驱动机构12，驱动机构12可为电动机，通过驱动机构12的运动带动丝杆5进行转动，进而带动滚珠螺母6前后移动，挤压或拉伸成型槽1，改变成型槽1的弧度，滚珠螺母6往横板3一侧移动时，带动成型槽1的一端往横板3一侧移动，挤压成型槽1的中部撑起，滚珠螺母6往远离横板3的一侧移动时，带动成型槽1的一端往远离横板3的一端移动，拉伸成型槽1的中部往下塌陷，改变成型槽1的弧度，两个软板的外壁上均固定连接有软管7，两个软管7内均填充有磁流变液，磁流变液属流动性可控的新型流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。在外部无磁场时呈现低粘度的牛顿流体特性。在外加磁场时呈现为高粘度、低流动性的宾汉流体，液体的粘度大小与磁通量存在对应关系。转换能耗低、易于控制、响应迅速，电磁铁框8位于两个软管7的外侧，当成型槽1形变后，电磁铁框8通电产生磁性，在磁通量的作用下磁流变液由液态转化为固体，对成型槽1的形态进行固定。

电磁铁框8的外侧设置有直线导轨，直线导轨包括导轨9和位于导轨9上滑动设置的滑块10，滑块10的外壁通过连接组件连接有滑板17，成型槽1的后侧壁开设有滑槽16，即底板的外壁上开设滑槽16，滑板17位于滑槽16内滑动，连接组件包括与滑块10固定连接的连杆13，连杆13远离滑块10的一端固套设有套管14，连杆13与套管14的内底壁之间固定连接有伸缩弹簧15，套管14远离连杆13的一端与圆板18之间固定连接有连板35，直线导轨为现有的实现直线运动的设备，滑块10在导轨9上进行移动，当滑板17由中部往外部移动时，滑板17的高度降低，因此套管14的高度降低，伸缩弹簧15处于拉伸状态，当滑板17有外部往中部移动时，滑板17的高度持续升高，因此套管14的高度持续升高，伸缩弹簧15收缩。

滑板17的外壁上对称嵌设有加热块19和冷却管20，加热块19为恒温加热块，滑板17的外侧设置有圆板18，图4为图2中滑板17、圆板18与成型槽1连接处的侧视图，滑板17与圆板18之间设置有调节机构，调节机构包括固定连接在圆板18下侧壁的支撑杆22，滑板17的外侧壁固定嵌设有轴承二21，支撑杆22的端部与轴承二21的内圈固定连接，滑板17的端部外壁上固定套设有齿环，圆板18的内侧壁固定连接有伸缩杆一23，伸缩杆一23的驱动端固定连接有与齿环相啮合的齿板一，浆料注入至成型槽1之前，加热块19对成型槽1进行加热，使其与浆料的温度一致，避免直接注入至成型槽1内导致浆料的温度快速降低，导致气泡未排除进而使成型的质量较差的问题发生，后续挤压板25下移进行浆料的挤压后进行浆料的定型，此时伸缩杆一23的驱动端伸出，通过齿板一与齿环的啮合带动滑板17进行转动，实现冷却管20与成型槽1的接触，使成型槽1以及浆料的温度快速降低，使其快速定型。

成型槽1的外侧设置有电机26，电机26的驱动端竖直向上固定连接有支柱27，支柱27的外壁上通过横杆28固定连接有伸缩杆二29，横杆28的下侧壁固定连接有安装板30，安装板30上安装有两个齿轮31，伸缩杆二29的驱动端竖直向下固定连接有位于两个齿轮31之间且与两个齿轮31相啮合的齿板二，支柱27的外壁上滑动套设有升降板34，升降板34的下侧壁与支柱27的外壁之间固定连接有复位弹簧11，升降板34的端部固定连接有挤压板25，两个齿轮31的外壁上均固定连接有转板32，转板32的端部均固定连接有与挤压板25上侧壁相接触的挤压轮33，注浆完成后，电机26带动支柱27转动使挤压板25转动至成型槽1的上侧，此时伸缩杆二29的驱动端收回，带动齿板二回移，通过齿板二与齿轮31的啮合实现两个齿轮31以及转板32往内侧转动，挤压轮33往下移动挤压挤压板25往下移动，挤压板25挤压成型槽1内的浆料定型。

支柱27的外壁上开设有呈竖直设置的凹槽24，升降板34与支柱27的连接处内壁上固定连接有限位柱，限位柱位于凹槽24内滑动，升降板34上下移动时，限位柱在凹槽24内滑动对升降板34进行限位，保证升降板34上下滑动的平稳，同时保证支柱27转动时通过限位柱能带动升降板34一同进行转动。

进一步说明，上述固定连接，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义理解，例如，可以是焊接，也可以是胶合，或者一体成型设置等本领域技术人员熟知的惯用手段。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种热塑性材料成型控制装置，包括由三个软板组成的成型槽（1）和电磁铁框（8），其特征在于，所述成型槽（1）两端均共同固定连接有连接板（2），所述成型槽（1）的外侧设置有横板（3），其中一个所述连接板（2）的端部与横板（3）转动连接，所述横板（3）的端部固定嵌设有轴承一（4），所述轴承一（4）的内圈固定连接有丝杆（5），所述丝杆（5）的外壁上配合设置有滚珠螺母（6），另一个所述连接板（2）的端部与滚珠螺母（6）的外壁转动连接，两个所述软板的外壁上均固定连接有软管（7），两个所述软管（7）内均填充有磁流变液，所述电磁铁框（8）位于两个软管（7）的外侧，所述电磁铁框（8）的外侧设置有直线导轨，所述直线导轨包括导轨（9）和位于导轨（9）上滑动设置的滑块（10），所述滑块（10）的外壁通过连接组件连接有滑板（17），所述成型槽（1）的后侧壁开设有滑槽（16），所述滑板（17）位于滑槽（16）内滑动，所述滑板（17）的外壁上对称嵌设有加热块（19）和冷却管（20），所述滑板（17）的外侧设置有圆板（18），所述滑板（17）与圆板（18）之间设置有调节机构，所述成型槽（1）的外侧设置有电机（26），所述电机（26）的驱动端竖直向上固定连接有支柱（27），所述支柱（27）的外壁上通过横杆（28）固定连接有伸缩杆二（29），所述横杆（28）的下侧壁固定连接有安装板（30），所述安装板（30）上安装有两个齿轮（31），所述伸缩杆二（29）的驱动端竖直向下固定连接有位于两个齿轮（31）之间且与两个齿轮（31）相啮合的齿板二，所述支柱（27）的外壁上滑动套设有升降板（34），所述升降板（34）的下侧壁与支柱（27）的外壁之间固定连接有复位弹簧（11），所述升降板（34）的端部固定连接有挤压板（25），两个所述齿轮（31）的外壁上均固定连接有转板（32），所述转板（32）的端部均固定连接有与挤压板（25）上侧壁相接触的挤压轮（33）。

2.根据权利要求1所述的一种热塑性材料成型控制装置，其特征在于，所述连接组件包括与滑块（10）固定连接的连杆（13），所述连杆（13）远离滑块（10）的一端固套设有套管（14），所述连杆（13）与套管（14）的内底壁之间固定连接有伸缩弹簧（15），所述套管（14）远离连杆（13）的一端与圆板（18）之间固定连接有连板（35）。

3.根据权利要求1所述的一种热塑性材料成型控制装置，其特征在于，所述调节机构包括固定连接在圆板（18）下侧壁的支撑杆（22），所述滑板（17）的外侧壁固定嵌设有轴承二（21），所述支撑杆（22）的端部与轴承二（21）的内圈固定连接，所述滑板（17）的端部外壁上固定套设有齿环，所述圆板（18）的内侧壁固定连接有伸缩杆一（23），所述伸缩杆一（23）的驱动端固定连接有与齿环相啮合的齿板一。

4.根据权利要求1所述的一种热塑性材料成型控制装置，其特征在于，所述支柱（27）的外壁上开设有呈竖直设置的凹槽（24），所述升降板（34）与支柱（27）的连接处内壁上固定连接有限位柱，所述限位柱位于凹槽（24）内滑动。

5.根据权利要求1所述的一种热塑性材料成型控制装置，其特征在于，所述加热块（19）为恒温加热块。

6.根据权利要求1所述的一种热塑性材料成型控制装置，其特征在于，所述丝杆（5）远离横板（3）的一端设置有驱动机构（12）。

7.一种热塑性材料成型的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据待成型材料的弧度调节成型槽的弧度，启动驱动机构带动滑块前后移动，挤压或拉伸成型槽，改变成型槽的弧度大小；

S2，启动加热块和直线导轨，滑块在导轨上移动带动加热块在滑槽内滑动，对成型槽进行预热，在成型槽内浇筑浆料，保证浆料的温度恒定；

S3，电磁铁框通电产生磁场，在内部磁通量的作用下磁流变液由液体转变为固体，对成型槽的状态进行固定；

S4，伸缩杆二的驱动端收回，带动两个转板往内侧转动，挤压轮挤压挤压板往下移动，挤压成型槽内的浆料成型；

S5，伸缩杆一的驱动端伸出，通过齿板一与齿环之间的配合实现滑板的转动，使冷却管与成型槽接触，通过冷却使浆料快速定型；

S6，进行脱模，获得成型后的板材。

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