CN115257012B - 一种碳纤维复合材料的热压成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热压成型机技术领域，且公开了一种碳纤维复合材料的热压成型装置，包括模具、冷却箱、驱动电机和液压泵，所述模具包括下模和上膜，所述下模前后两侧开设有密封卡槽Ⅰ。通过下模、上膜和活动密封板的设置，使得在下模、上膜和活动密封板三者的作用下，在三者的内侧形成一个相对密封的区间，随后对上膜的上方进行加压，在压力作用下，活动密封板受到下模的阻挡作用，进而保持不动，故而随着上膜的继续下降，一方面对碳纤维预浸料进行压紧，并抵押活塞板在上膜进行位移，使得在活塞板的底面形成负压，随后通过导气管对密封区间的空气进行抽吸，去除密闭空间中的空气，避免空气进入碳纤维预浸料中，形成气泡，进而减少真空泵的使用。

Description

一种碳纤维复合材料的热压成型装置

技术领域

本发明涉及热压成型机技术领域，具体为一种碳纤维复合材料的热压成型装置。

背景技术

碳纤维复合材料具有高强度、高刚度、高断裂韧性、耐腐蚀、高阻尼的特点，可大幅度提高汽车服役寿命，因此通常用来做汽车零部件以及汽车内饰产品，而压制碳纤维汽车零部件的机器为热压成型机，其将碳纤维预浸料置于上下模之间，合模将模具置于液压成型台上，经过一段时间高温高压使树脂固化后，取下碳纤维制品，但在此过程中热压成型机存在一些不足，如下：

目前，在对碳纤维预浸料放入模具后，为避免碳纤维预浸料中由于存在空气，在模压过程中形成气泡，需要提供一个真空环境，故而需要对热压机添加一层保护罩，并利用真空泵对其进行抽吸空气，但由于需要上下添料和卸料，故需要重复利用真空泵进行抽吸，且对大范围的空间抽取空气，一来极大的耗费时间，导致生产效率降低，另一方面，增大能耗，加大生产成本。

发明内容

本发明提供了一种碳纤维复合材料的热压成型装置，具备消耗小，生产效率高的优点，解决了上述背景技术中的问题。

本发明提供如下技术方案：一种碳纤维复合材料的热压成型装置，包括模具、冷却箱、驱动电机和液压泵，所述模具包括下模和上膜，所述下模前后两侧开设有密封卡槽Ⅰ，所述密封卡槽Ⅰ左右两侧开设有密封卡槽Ⅱ，所述上膜位于下模的上方，且与密封卡槽Ⅰ活动卡接，所述上膜的内腔中活动套接有活塞板，所述活塞板的上表面均匀固定连接有抵压弹簧，所述抵压弹簧的顶端与上膜的内腔顶壁固定连接，所述上膜前后两侧活动卡接有活动密封板，所述活动密封板的上表面与活塞板的底面固定连接，所述活动密封板与密封卡槽Ⅰ活动卡接，所述上膜的中部开设有导热槽，所述导热槽与上膜的左右两侧空间连通，所述上膜的底部均匀固定安装有导气管，所述导气管将上膜的底部与内腔连通。

优选的，所述上膜的左右两侧面上均匀开设有卡齿槽，所述下模的内部且位于密封卡槽Ⅰ的外侧活动安装有卡齿板，所述卡齿板的外侧均匀固定连接有弹簧，所述弹簧的另一端与下模的侧壁固定连接。

优选的，所述模具和冷却箱均有两个，两个所述冷却箱之间固定连接有加热箱，所述加热箱上表面的两侧对称固定安装有抵压板，所述加热箱上表面中间固定安装有封顶板，所述封顶板与抵压板固定连接，两个所述模具之间固定连接有连接钢绳，所述加热箱的内腔底面对称固定安装有导轨，所述下模的底部开设有卡槽，所述卡槽与导轨活动卡接，所述加热箱的内部中间通有热油，位于右部的模具处于热油中，所述热油的液面与合膜后的模具上表面平行，位于右部的模具右侧固定连接有链条，所述链条的另一端环绕加热箱半圈后与位于左部的模具左侧固定连接，所述驱动电机固定安装在冷却箱的右侧，所述驱动电机的输出轴上固定套接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与链条啮合。

优选的，所述导轨包括轨道Ⅰ和轨道Ⅱ，所述轨道Ⅱ有两个且分别位于轨道Ⅰ的两端，所述冷却箱的内部均匀固定安装有升降伸缩杆，所述升降伸缩杆的伸出端固定安装有支撑板，所述轨道Ⅱ的靠近轨道Ⅰ的一端底面通过活动轴与支撑板活动连接，所述支撑板上通过活动轴活动安装有旋转伸缩杆，所述旋转伸缩杆的伸出端通过轴与轨道Ⅱ远离轨道Ⅰ的一端底面活动连接，位于左部的模具与轨道Ⅱ活动卡接，所述上膜的上表面对称固定安装有连接卡头，通过轨道Ⅰ和轨道Ⅱ的设置。

优选的，所述上膜的上表面中部活动安装有抵压辊Ⅰ，所述上膜上表面的右部活动安装有抵压辊Ⅱ，所述抵压板与加热箱之间的垂直距离从上到下依次减小，所述加热箱和抵压板之间的最小垂直距离等于模具合模后的最大垂直高度，所述加热箱和抵压板之间的最大垂直距离大于下模和上膜结合形成密闭空间后的最大垂直高度。

优选的，所述冷却箱的内腔中充有冷却水。

优选的，所述封顶板上且位于模具的正上方安装有加压液压杆。

本发明具备以下有益效果：

1、通过下模、上膜和活动密封板的设置，使得在下模、上膜和活动密封板三者的作用下，在三者的内侧形成一个相对密封的区间，随后对上膜的上方进行加压，在压力作用下，活动密封板受到下模的阻挡作用，进而保持不动，故而随着上膜的继续下降，一方面对碳纤维预浸料进行压紧，并抵押活塞板在上膜进行位移，使得在活塞板的底面形成负压，随后通过导气管对密封区间的空气进行抽吸，去除密闭空间中的空气，避免空气进入碳纤维预浸料中，形成气泡，进而减少真空泵的使用，在模具合模的过程中，完成密闭空间的空气的去除，一方面提高碳纤维复合材料的质量，另一方面，缩短准备的时间，提高加工效率。

2、通过冷却箱和加热箱的设置，将热压成型整个工序分为两个部分，使得此两个部分可同时进行，以此极大的缩减加工过程，提高生产效率，并且在此过程中通过热油将模具全部包覆，进而提高加热速率，对模具进行整体升温，保证模具内部受热均匀，提高热压后的碳纤维制品的质量，同时，通过抵压板的设置，使得模具在进入热油的过程中，自动完成加压合膜，进一步缩短加工时间。

附图说明

图1为本发明结构模具局部剖示意图；

图2为本发明结构模具正视半剖示意图；

图3为本发明结构整体示意图；

图4为本发明结构整体半剖示意图；

图5为本发明结构俯视局部示意图。

图中：1、模具；2、下模；3、密封卡槽Ⅰ；4、密封卡槽Ⅱ；5、上膜；6、活塞板；7、抵压弹簧；8、活动密封板；9、连接卡头；10、抵压辊Ⅰ；11、抵压辊Ⅱ；12、导热槽；13、导气管；14、冷却箱；15、加热箱；16、抵压板；17、封顶板；18、导轨；181、轨道Ⅰ；182、轨道Ⅱ；19、连接钢绳；20、链条；21、升降伸缩杆；22、支撑板；23、旋转伸缩杆；24、加压液压杆；25、卡齿板；26、限位杆。

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。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。

实施例一

请参阅图1-图2，一种碳纤维复合材料的热压成型装置，包括模具1、冷却箱14、驱动电机和液压泵，模具1包括下模2和上膜5，下模2前后两侧开设有密封卡槽Ⅰ3，密封卡槽Ⅰ3左右两侧开设有密封卡槽Ⅱ4，上膜5位于下模2的上方，且与密封卡槽Ⅰ3活动卡接，上膜5的内腔中活动套接有活塞板6，活塞板6的上表面均匀固定连接有抵压弹簧7，抵压弹簧7的顶端与上膜5的内腔顶壁固定连接，上膜5前后两侧活动卡接有活动密封板8，活动密封板8的上表面与活塞板6的底面固定连接，活动密封板8与密封卡槽Ⅰ3活动卡接，上膜5的中部开设有导热槽12，导热槽12与上膜5的左右两侧空间连通，上膜5的底部均匀固定安装有导气管13，导气管13将上膜5的底部与内腔连通，首先将碳纤维预浸料，放入下模2中，随后将上膜5与下模2进行结合，在重力的作用下，上膜5的左右两侧插入下模2中，活动密封板8插入密封卡槽Ⅰ3，进而使得在下模2、上膜5和活动密封板8三者的作用下，在三者的内侧形成一个相对密封的区间，随后对上膜5的上方进行加压，在压力作用下，活动密封板8受到下模2的阻挡作用，进而保持不动，故而随着上膜5的继续下降，一方面对碳纤维预浸料进行压紧，并抵押活塞板6在上膜5进行位移，使得在活塞板6的底面形成负压，随后通过导气管13对密封区间的空气进行抽吸，去除密闭空间中的空气，避免空气进入碳纤维预浸料中，形成气泡，进而减少真空泵的使用，在模具合模的过程中，完成密闭空间的空气的去除，一方面提高碳纤维复合材料的质量，另一方面，缩短准备的时间，提高加工效率；

上膜5的左右两侧面上均匀开设有卡齿槽，下模2的内部且位于密封卡槽Ⅰ3的外侧活动安装有卡齿板25，卡齿板25的外侧均匀固定连接有弹簧，弹簧的另一端与下模2的侧壁固定连接，当上膜5与下模2结合时，对上膜5进行施压，但为防止在抵压弹簧7的作用下，下模2和上膜5无法实现合膜，利用卡齿板25与卡齿槽进行限位，实现下模2和上膜5紧密结合；

实施例二

请参阅图3-图5，模具1和冷却箱14均有两个，两个冷却箱14之间固定连接有加热箱15，加热箱15上表面的两侧对称固定安装有抵压板16，加热箱15上表面中间固定安装有封顶板17，封顶板17与抵压板16固定连接，两个模具1之间固定连接有连接钢绳19，加热箱15的内腔底面对称固定安装有导轨18，下模2的底部开设有卡槽，卡槽与导轨18活动卡接，加热箱15的内部中间通有热油，位于右部的模具1处于热油中，热油的液面与合膜后的模具1上表面平行，位于右部的模具1右侧固定连接有链条20，链条20的另一端环绕加热箱15半圈后与位于左部的模具1左侧固定连接，驱动电机固定安装在冷却箱14的右侧，驱动电机的输出轴上固定套接有驱动齿轮，驱动齿轮与链条20啮合，通过驱动电机和驱动齿轮带动链条20拉动模具1进行移动，将位于热油中的模具1拉出，进行冷却，而位于左部的模具1进入热油中进行加热，并在左部的模具1加热过程中，完成右部的模具1的冷却、开模和合膜过程，进而将热压成型整个工序分为两个部分，使得此两个部分可同时进行，以此极大的缩减加工过程，提高生产效率；导轨18包括轨道Ⅰ181和轨道Ⅱ182，轨道Ⅱ182有两个且分别位于轨道Ⅰ181的两端，冷却箱14的内部均匀固定安装有升降伸缩杆21，升降伸缩杆21的伸出端固定安装有支撑板22，轨道Ⅱ182的靠近轨道Ⅰ181的一端底面通过活动轴与支撑板22活动连接，支撑板22上通过活动轴活动安装有旋转伸缩杆23，旋转伸缩杆23的伸出端通过轴与轨道Ⅱ182远离轨道Ⅰ181的一端底面活动连接，位于左部的模具1与轨道Ⅱ182活动卡接，上膜5的上表面对称固定安装有连接卡头9，通过轨道Ⅰ181和轨道Ⅱ182的设置，使得在对模具1进行冷却、取物和合膜过程可在水平姿态下完成，当模具1需要进入热油中时，通过旋转伸缩杆23对轨道Ⅱ182的一端进行支撑，进而使得轨道Ⅱ182以另一端底部的活动轴为中心进行旋转，与轨道Ⅰ181进行结合，形成倾斜的轨道，使得模具1顺利滑到热油中，完成加热过程；上膜5的上表面中部活动安装有抵压辊Ⅰ10，上膜5上表面的右部活动安装有抵压辊Ⅱ11，抵压板16与加热箱15之间的垂直距离从上到下依次减小，加热箱15和抵压板16之间的最小垂直距离等于模具1合模后的最大垂直高度，加热箱15和抵压板16之间的最大垂直距离大于下模2和上膜5结合形成密闭空间后的最大垂直高度，当模具1从加热箱15和抵压板16之间通过时，受到加热箱15和抵压板16之间的夹紧作用，并在重力以及链条20的拉力作用下，使得下模2和上膜5逐渐完成合模过程，在模具1下降时，抵压辊Ⅱ11首先与抵压板16的下表面接触，将上膜5向下压紧，由于上膜5此时处于倾斜状态，则此时上膜5在合模过程中，将碳纤维预浸料从右向左逐一加压，进而将空气逐渐通过导气管13排出密闭空间中，随后在抵压板16的最低点完成合膜过程，在移动中完成合模，进一步缩短加工时间；冷却箱14的内腔中充有冷却水，可通过升降伸缩杆21使模具1进行升降，并进入冷却水中，进而加快冷却过程，提高冷却速率，进一步提高加工过程；导轨18的内部开设有活动槽，连接钢绳19上均匀固定安装有限位杆26，限位杆26的两端与活动槽活动卡接，利用限位杆26与活动槽对连接钢绳19之间进行限位，使得连接钢绳19顺着导轨18移动，进而保证两个模具1之间的间距，防止两个模具1之间的水平距离改变时，两个模具1之间失去拉力的传递作用，确保两者之间的位移距离相同；封顶板17上且位于模具1的正上方安装有加压液压杆24，当处于热油中的模具1压力不足时，可通过加压液压杆24进行再次加压，保证碳纤维预浸料具备足够的高温高压；

工作原理，利用两个模具1，使得一个模具1始终处于热油中进行加热，另一个模具1处于冷却箱14的上方，在其中一个模具1的加热过程中，对另外一个模具1，开模、卸料、清理、添加碳纤维预浸料和预合膜过程，待热油中的模具1加热结束后，通过旋转伸缩杆23对轨道Ⅱ182的一端进行支撑，进而使得轨道Ⅱ182以另一端底部的活动轴为中心进行旋转，与轨道Ⅰ181进行结合，形成倾斜的轨道，随后通过驱动电机和驱动齿轮带动链条20拉动模具1进行移动，将位于热油中的模具1拉出，拉到右部的轨道Ⅱ182上，进行冷却，而位于左部的模具1则下降，模具1从加热箱15和抵压板16之间通过时，受到加热箱15和抵压板16之间的夹紧作用，并在重力以及链条20的拉力作用下，使得下模2和上膜5逐渐完成合模过程，在模具1下降时，抵压辊Ⅱ11首先与抵压板16的下表面接触，将上膜5向下压紧，由于上膜5此时处于倾斜状态，则此时上膜5在合模过程中，将碳纤维预浸料从右向左逐一加压，进而将空气逐渐通过导气管13排出密闭空间中，随后在抵压板16的最低点完成合膜过程，最后进入热油中进行加热此时热油需要一直保持所需的温度，如此往复；

开模过程，待模具1冷却后，拉动卡齿板25，使得卡齿板25与卡齿槽脱离，随后在抵压弹簧7的作用下，下模2和上膜5自动脱离，随后利用外部的机械臂与连接卡头9结合，将上膜5拉起，随后进行取物、清理和添料过程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种碳纤维复合材料的热压成型装置，包括模具（1）、冷却箱（14）、驱动电机和液压泵，其特征在于：所述模具（1）包括下模（2）和上膜（5），所述下模（2）前后两侧开设有密封卡槽Ⅰ（3），所述密封卡槽Ⅰ（3）左右两侧开设有密封卡槽Ⅱ（4），所述上膜（5）位于下模（2）的上方，且与密封卡槽Ⅰ（3）活动卡接，所述上膜（5）的内腔中活动套接有活塞板（6），所述活塞板（6）的上表面均匀固定连接有抵压弹簧（7），所述抵压弹簧（7）的顶端与上膜（5）的内腔顶壁固定连接，所述上膜（5）前后两侧活动卡接有活动密封板（8），所述活动密封板（8）的上表面与活塞板（6）的底面固定连接，所述活动密封板（8）与密封卡槽Ⅰ（3）活动卡接，所述上膜（5）的中部开设有导热槽（12），所述导热槽（12）与上膜（5）的左右两侧空间连通，所述上膜（5）的底部均匀固定安装有导气管（13），所述导气管（13）将上膜（5）的底部与内腔连通；

所述模具（1）和冷却箱（14）均有两个，两个所述冷却箱（14）之间固定连接有加热箱（15），所述加热箱（15）上表面的两侧对称固定安装有抵压板（16），所述加热箱（15）上表面中间固定安装有封顶板（17），所述封顶板（17）与抵压板（16）固定连接，两个所述模具（1）之间固定连接有连接钢绳（19），所述加热箱（15）的内腔底面对称固定安装有导轨（18），所述下模（2）的底部开设有卡槽，所述卡槽与导轨（18）活动卡接，所述加热箱（15）的内部中间通有热油，位于右部的模具（1）处于热油中，所述热油的液面与合膜后的模具（1）上表面平行，位于右部的模具（1）右侧固定连接有链条（20），所述链条（20）的另一端环绕加热箱（15）半圈后与位于左部的模具（1）左侧固定连接，所述驱动电机固定安装在冷却箱（14）的右侧，所述驱动电机的输出轴上固定套接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与链条（20）啮合；

所述导轨（18）包括轨道Ⅰ（181）和轨道Ⅱ（182），所述轨道Ⅱ（182）有两个且分别位于轨道Ⅰ（181）的两端，所述冷却箱（14）的内部均匀固定安装有升降伸缩杆（21），所述升降伸缩杆（21）的伸出端固定安装有支撑板（22），所述轨道Ⅱ（182）的靠近轨道Ⅰ（181）的一端底面通过活动轴与支撑板（22）活动连接，所述支撑板（22）上通过活动轴活动安装有旋转伸缩杆（23），所述旋转伸缩杆（23）的伸出端通过轴与轨道Ⅱ（182）远离轨道Ⅰ（181）的一端底面活动连接，位于左部的模具（1）与轨道Ⅱ（182）活动卡接，所述上膜（5）的上表面对称固定安装有连接卡头（9），通过轨道Ⅰ（181）和轨道Ⅱ（182）的设置；

所述上膜（5）的上表面中部活动安装有抵压辊Ⅰ（10），所述上膜（5）上表面的右部活动安装有抵压辊Ⅱ（11），所述抵压板（16）与加热箱（15）之间的垂直距离从上到下依次减小，所述加热箱（15）和抵压板（16）之间的最小垂直距离等于模具（1）合模后的最大垂直高度，所述加热箱（15）和抵压板（16）之间的最大垂直距离大于下模（2）和上膜（5）结合形成密闭空间后的最大垂直高度。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的热压成型装置，其特征在于：所述上膜（5）的左右两侧面上均匀开设有卡齿槽，所述下模（2）的内部且位于密封卡槽Ⅰ（3）的外侧活动安装有卡齿板（25），所述卡齿板（25）的外侧均匀固定连接有弹簧，所述弹簧的另一端与下模（2）的侧壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的热压成型装置，其特征在于：所述冷却箱（14）的内腔中充有冷却水。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的热压成型装置，其特征在于：所述封顶板（17）上且位于模具（1）的正上方安装有加压液压杆（24）。