CN113696407A - 一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法 - Google Patents
一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113696407A CN113696407A CN202110834514.7A CN202110834514A CN113696407A CN 113696407 A CN113696407 A CN 113696407A CN 202110834514 A CN202110834514 A CN 202110834514A CN 113696407 A CN113696407 A CN 113696407A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- injection molding
- fiber reinforced
- continuous fiber
- reinforced thermoplastic
- thermoplastic composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000011199 continuous fiber reinforced thermoplastic Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012778 molding material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007723 die pressing method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 10
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 2
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 241000237503 Pectinidae Species 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000020637 scallop Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
发明公开了一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，包括步骤：S1、在产品外观尺寸设计时，在复合材料热压后出现褶皱位置预留注塑填充部，使注塑填充部完全包覆褶皱；在复合材料热压后边缘至产品成品边缘间预留注塑填充部，使注塑填充部由复合材料横向延伸至产品成品边缘；S2、在复合材料成型的热压模具内开设与注塑填充部对应的注塑型腔；S3、取复合材料片材进行加热至软化并送入热压模具内；S4、由热压模具对复合材料片材进行热压成型，并同时在注塑型腔内注塑，使注塑料与复合材料片材粘结；S5、模压注塑完成后取出产品得到成品。本发明可改善材料拉伸产生的褶皱以及产品边缘毛刺问题，提高开发效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善纤维复合材料产品外观的方法，特别是一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法。
背景技术
随着全球环境污染和能源短缺问题的日益严重，节能减排是目前汽车产业的重要课题，汽车零部件的轻量化要求越来越高。各主机厂主要通过结构设计的优化、轻量化材料及轻量化材料的成型技术达到汽车轻量化的目的。连续纤维增强复合材料由于其轻质高强的特性，成为了替代传统金属实现汽车及其零部件轻量化的重要途径。
目前，连续纤维增强热塑性复合材料零部件的成型主要通过对连续纤维增强热塑性复合材料预浸料片材的热压实现。与钣金的冲压拉深成型过程类似，复合材料片材在热压拉深成型的过程中，零部件的翻边部分会产生褶皱、荷叶边等缺陷，对于汽车零部件尤其是用于外观件的汽车零部件来说这种缺陷是非常严重的。此外，在使用预裁切的连续纤维增强的复合材料片材作为原材料时，很多情况下复合材料的切边处会有纤维伸出、刺穿等外观现象，摸上去也会有毛刺感，而且由于纤维是连续的，很难通过打磨等传统方法进行改善。这些成品的外观缺陷直接限制了复合材料的应用。在现有的连续纤维热塑性复合材料的热压成型过程中，往往需要通过开软模具进行产品的试制，并同时大量调试模压机的工艺参数才能解决这类外观缺陷，导致零件开发成本居高不下。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，解决连续纤维增强热塑性复合材料在热压拉伸时产生的褶皱以及产品边缘毛刺问题。
本发明技术方案如下：一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，包括以下步骤：
S1、在产品外观尺寸设计时，在所述连续纤维增强热塑性复合材料热压后出现褶皱位置预留注塑填充部，使所述注塑填充部完全包覆所述褶皱；
S2、在所述连续纤维增强热塑性复合材料成型的热压模具内开设与所述注塑填充部对应的注塑型腔；
S3、取连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热至软化并送入所述热压模具内；
S4、由所述热压模具对所述连续纤维增强热塑性复合材料片材进行热压成型，并同时在所述注塑型腔内注塑，使注塑料与所述连续纤维增强热塑性复合材料片材粘结；
S5、模压注塑完成后取出产品得到成品。
进一步地，所述注塑填充部位于所述连续纤维增强热塑性复合材料的厚度方向的两侧。
进一步地，所述注塑填充部的表面至所述褶皱位置的起伏最高点距离不超过0.3mm。
一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，包括以下步骤：
S1、在产品外观尺寸设计时，在所述连续纤维增强热塑性复合材料热压后边缘至产品成品边缘间预留注塑填充部，使所述注塑填充部由所述连续纤维增强热塑性复合材料横向延伸至产品成品边缘；
S2、在所述连续纤维增强热塑性复合材料成型的热压模具内开设与所述注塑填充部对应的注塑型腔；
S3、取连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热至软化并送入所述热压模具内；
S4、由所述热压模具对所述连续纤维增强热塑性复合材料片材进行热压成型，并同时在所述注塑型腔内注塑，使注塑料与所述连续纤维增强热塑性复合材料片材粘结；
S5、模压注塑完成后取出产品得到成品。
进一步地，为了保证注塑部分与连续纤维增强热塑性复合材料稳定结合过渡，所述注塑填充部的厚度大于所述连续纤维增强热塑性复合材料的厚度且厚度差值不大于0.5mm。
进一步地，为了减小连续纤维增强热塑性复合材料尺寸变化对产品整体性能的影响，所述连续纤维增强热塑性复合材料的边缘至所述产品成品边缘的间距不大于5mm。
进一步地，所述注塑填充部的材料与所述连续纤维增强热塑性复合材料的热塑性基体为相同材质。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明通过在模压过程中同时完成的注塑来实现对复合材料表面外观的改善，不需要对复合材料进行裁切或大幅修改外形，不影响零件设计强度，开发过程不需要大量的试验和人工成本，节省了零件开发的时间和金钱投入；注塑和模压在同一工位中同时完成，加快了生产节拍，节省了后道修整工序，改善外观的同时还提高了产品的生产效率。
附图说明
图1为实施例1的连续纤维增强热塑性复合材料产品示意图。
图2为实施例1在热压拉伸时产生褶皱的示意图。
图3为图1的A处翻边部位剖面示意图。
图4为实施例2的连续纤维增强热塑性复合材料产品示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1，请结合图1所示，本实施例涉及产品是一种具有翻边的复合材料盒体，中间内凹的盒体部分是在热压下拉伸成型的。在拉伸成型的过程中，翻边1位置由于受到了面内方向的力而产生褶皱，如图2所示。本实施例的改善该褶皱外观具体方法是，通过前期实验确定仅采用连续纤维增强热塑性复合材料2热压成型时，形成的翻边1位置褶皱的高低起伏最大落差，假设该最大落差为4mm。在产品外观尺寸设计时，请结合图3所示，增加翻边1厚度，使翻边1位置的上表面到褶皱位置的起伏最高点距离以及翻边1位置的下表面到褶皱位置的起伏最低点距离不超过0.3mm，也就是说，翻边1厚度设计为4.6mm以内。在连续纤维增强热塑性复合材料2形成的褶皱至产品的上下表面间为注塑填充部3。注塑填充部3的宽度与翻边1宽度相当。在热压模具的翻边处设置与注塑填充部3相应的注塑型腔，使得注塑得到的材料能够完全遮掩翻边上的褶皱。生产时，取连续玻璃纤维/PA6平纹编制复合材料片材(以下简称玻璃纤维/PA6片材)进行加热至软化并送入热压模具内，由热压模具对玻璃纤维/PA6片材进行热压成型，报保持热压的同时在注塑型腔内进行注塑，使PA6注塑料与玻璃纤维/PA6片材粘结，模压注塑完成后取出产品得到最终成品，由于注塑料完全覆盖褶皱部分，因此在翻边1位置能够得到平整的表面。
实施例2，请结合图4所示，图4示意的是预切割的连续碳纤维/PP平纹编制复合材料片材(以下简称碳纤维/PP片材)4热压成型得到的零件的边缘。该碳纤维/PP片材4厚1.5mm，在片材的切割边缘处有碳纤维5的刺出现象。为了削除该毛刺，在产品外观尺寸设计时，在碳纤维/PP片材4热压后边缘至产品成品边缘间预留注塑填充部6，使注塑填充部6由碳纤维/PP片材4横向延伸至产品成品边缘7，在碳纤维/PP片材4成型的热压模具内开设与注塑填充部6对应的注塑型腔。生产时，取碳纤维/PP片材4进行加热至软化并送入热压模具内，由热压模具对碳纤维/PP片材4进行热压成型，保持热压的同时在注塑型腔内进行注塑，使PP注塑料与碳纤维/PP片材4粘结得到注塑边，注塑边宽3mm、厚度为1.9mm，模压注塑完成后取出产品得到最终成品。该注塑边将复合材料的切割边缘处完全包覆，解决了切割边缘的毛刺现象。
Claims (8)
1.一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在产品外观尺寸设计时，在所述连续纤维增强热塑性复合材料热压后出现褶皱位置预留注塑填充部，使所述注塑填充部完全包覆所述褶皱；
S2、在所述连续纤维增强热塑性复合材料成型的热压模具内开设与所述注塑填充部对应的注塑型腔；
S3、取连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热至软化并送入所述热压模具内；
S4、由所述热压模具对所述连续纤维增强热塑性复合材料片材进行热压成型，并同时在所述注塑型腔内注塑，使注塑料与所述连续纤维增强热塑性复合材料片材粘结；
S5、模压注塑完成后取出产品得到成品。
2.根据权利要求1所述的改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，其特征在于，所述注塑填充部位于所述连续纤维增强热塑性复合材料的厚度方向的两侧。
3.根据权利要求1所述的改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，其特征在于，所述注塑填充部的表面至所述褶皱位置的起伏最高点距离不超过0.3mm。
4.根据权利要求1所述的改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，其特征在于，所述注塑填充部的材料与所述连续纤维增强热塑性复合材料的热塑性基体为相同材质。
5.一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在产品外观尺寸设计时，在所述连续纤维增强热塑性复合材料热压后边缘至产品成品边缘间预留注塑填充部，使所述注塑填充部由所述连续纤维增强热塑性复合材料横向延伸至产品成品边缘；
S2、在所述连续纤维增强热塑性复合材料成型的热压模具内开设与所述注塑填充部对应的注塑型腔；
S3、取连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热至软化并送入所述热压模具内；
S4、由所述热压模具对所述连续纤维增强热塑性复合材料片材进行热压成型，并同时在所述注塑型腔内注塑，使注塑料与所述连续纤维增强热塑性复合材料片材粘结；
S5、模压注塑完成后取出产品得到成品。
6.根据权利要求5所述的改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，其特征在于，所述注塑填充部的厚度大于所述连续纤维增强热塑性复合材料的厚度且厚度差值不大于0.5mm。
7.根据权利要求5所述的改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，其特征在于，所述连续纤维增强热塑性复合材料的边缘至所述产品成品边缘的间距不大于5mm。
8.根据权利要求5所述的改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法，其特征在于，所述注塑填充部的材料与所述连续纤维增强热塑性复合材料的热塑性基体为相同材质。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110834514.7A CN113696407A (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110834514.7A CN113696407A (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113696407A true CN113696407A (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=78650284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110834514.7A Pending CN113696407A (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113696407A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4909411A (en) * | 1989-02-13 | 1990-03-20 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Container |
| CN102027272A (zh) * | 2008-05-23 | 2011-04-20 | Nok株式会社 | 密封部件的制造方法 |
| FR3011500A1 (fr) * | 2013-10-03 | 2015-04-10 | Valeo Systemes Thermiques | Procede de compression a chaud et surmoulage d'un insert composite et moule de compression a chaud et surmoulage associe |
| CN104733741A (zh) * | 2013-12-24 | 2015-06-24 | 现代自动车株式会社 | 用于燃料电池的分离器组件及其制造方法 |
| CN105751426A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-07-13 | 上海延锋金桥汽车饰件系统有限公司 | 一种多层结构的汽车内饰零件的成型方法 |
| CN108381939A (zh) * | 2017-02-03 | 2018-08-10 | 本田技研工业株式会社 | 纤维增强树脂成型品及其制造方法与制造装置 |
-
2021
- 2021-07-23 CN CN202110834514.7A patent/CN113696407A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4909411A (en) * | 1989-02-13 | 1990-03-20 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Container |
| CN102027272A (zh) * | 2008-05-23 | 2011-04-20 | Nok株式会社 | 密封部件的制造方法 |
| FR3011500A1 (fr) * | 2013-10-03 | 2015-04-10 | Valeo Systemes Thermiques | Procede de compression a chaud et surmoulage d'un insert composite et moule de compression a chaud et surmoulage associe |
| CN104733741A (zh) * | 2013-12-24 | 2015-06-24 | 现代自动车株式会社 | 用于燃料电池的分离器组件及其制造方法 |
| CN105751426A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-07-13 | 上海延锋金桥汽车饰件系统有限公司 | 一种多层结构的汽车内饰零件的成型方法 |
| CN108381939A (zh) * | 2017-02-03 | 2018-08-10 | 本田技研工业株式会社 | 纤维增强树脂成型品及其制造方法与制造装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI520844B (zh) | 預形體的製造方法及纖維強化樹脂成形品的製造方法 | |
| JP4051396B1 (ja) | 織物加飾樹脂製品の成形方法 | |
| US6280551B1 (en) | Method and system for producing a 3-D deep-drawn article using a thermoplastic sandwich material | |
| CN101758923B (zh) | 一种复合材料盒形肋及其制作方法 | |
| CN114269548B (zh) | 用于制造由纤维复合材料构成的构件的方法和装置 | |
| CN102781649A (zh) | 热塑性层压材料的连续模制 | |
| CN104816661B (zh) | 一种连续纤维热塑性复合塑料座椅骨架及其制备方法 | |
| US20110186209A1 (en) | Complex geometries made of composite material and forming process for same | |
| CN109572076A (zh) | 用于制造复合车辆构件的方法和压制模具以及复合车辆构件 | |
| US10919193B2 (en) | Production of textile composite material preforms | |
| CN113696407A (zh) | 一种改善连续纤维增强热塑性复合材料产品外观的方法 | |
| CN1116573C (zh) | 一种冰箱门面板的制造方法 | |
| CN210478845U (zh) | 一种赛车用碳纤维夹心复合材料结构的前扰流板 | |
| CN110370679B (zh) | 一种汽车后背门内板及其制备方法 | |
| CN107283875A (zh) | 一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包及其制备方法 | |
| CN206154811U (zh) | 一种新型复合型板材 | |
| JP4718694B2 (ja) | 繊維強化複合材料成形品の製造方法 | |
| CN106003672A (zh) | 汽车空调风管的吸塑成型方法 | |
| CN203344857U (zh) | 一种立柱饰板 | |
| CN204586597U (zh) | 一种连续纤维热塑性复合塑料座椅骨架 | |
| CN112895519B (zh) | 一种复合型动力电池上箱体的成型工艺 | |
| CN115056508B (zh) | 一种基于复合汽车门板的热塑性塑料成型模 | |
| CN114101452B (zh) | 一种局部变形的z字形截面封边框零件的成形方法 | |
| US12011891B2 (en) | Method and tool for manufacturing a quadrangular shell made of composite material | |
| CN202293519U (zh) | 不用再次包覆表皮材料的汽车门内饰板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211126 |