CN116476412B - 一种复合材料螺旋拉挤成型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合材料螺旋拉挤成型装置:包括螺旋复合材料成型组件，用于向螺旋复合材料成型组件输送浸胶纤维束的纤维浸胶器，以及用于夹持螺旋复合材料成型组件输出的成型的螺旋复合材料的夹持固定器；其中，螺旋复合材料成型组件包括阴模，阴模上设有横向贯穿阴模的穿孔，穿孔内紧密穿装有阳模，阳模外表面设有沿长度布设的螺旋凹槽，阴模内设有加热机构，阳模一端延伸出阴模外与转动机构连接，转动机构固定于直线运动机构上；通过上述设计解决了复合材料螺旋型产品连续化生产工序繁琐复杂的难题。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料螺旋构件成型技术领域，尤其是涉及一种复合材料螺旋拉挤成型装置。
背景技术
拉挤成型工艺1948年起源于美国，50年代末期趋于成熟。该工艺生产过程自动化程度高，生产效率高；生产过程中无边角废料，产品一般不需要后加工处理，可实现省工、省料、省能耗；最适合生产一定截面形状的工字型、槽型、方形和圆形等型材，制品的质量稳定性好，重复性好，长度可任意切割。
专利CN202310272126.3公开了一种复合材料螺旋构件成型系统以及专利CN202310272128.2公开了一种复合材料螺旋构件制备方法及成型控制系统，具备连续化生产能力，实现了复合材料螺旋构件的连续化生产，具有机械化程度高，生产效率高，制品性能稳定，制品空间构型及制品横截面构型多样等优势,但是其具备一下缺点：1、生产过程繁琐：工作人员需反复拼接相邻两阳模才能实现连续化生产；2、占用过多工作空间：需要占地面积大的纱线架、旋转机构和供胶机构才能完成整体生产。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种复合材料螺旋拉挤成型装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合材料螺旋拉挤成型装置，解决了复合材料螺旋型产品一体化生产工序复杂难题，具有自动化程度高，省工省力，产品性能稳定，产品空间构型及横截面构型多样等优势。
一种复合材料螺旋拉挤成型装置，包括螺旋复合材料成型组件，用于向螺旋复合材料成型组件输送浸胶纤维束的纤维浸胶器，以及用于夹持螺旋复合材料成型组件输出的成型的螺旋复合材料的夹持固定器；
其中，螺旋复合材料成型组件包括阴模，阴模上设有横向贯穿阴模的穿孔，穿孔内紧密穿装有阳模，阳模外表面设有沿长度布设的螺旋凹槽，阴模内设有加热机构，阳模一端延伸出阴模外与转动机构连接，转动机构固定于直线运动机构上。
优选的，纤维浸胶器包括底座，底座顶部开设有放置槽，放置槽内放置有纤维集束器，纤维集束器正上方设有固定圆环，固定圆环底部通过支撑架与底座连接，固定圆环顶部设有胶液箱，胶液箱底部设有锥形出液口，锥形出液口上安装有控制阀，胶液箱底部的锥形出液口穿过固定圆环中心与纤维集束器连接。
优选的，纤维集束器包括长筒，长筒一端为纤维迁入端，另一端为纤维迁出端，长筒内设有中空腔室，中空腔室内直径由纤维迁入端向纤维迁出端呈渐变式缩小，纤维迁入端设有与中空腔室连通的纤维迁入口，纤维迁出端设有与中空腔室连通的纤维迁出口，纤维迁入口的直径大于长筒纤维迁出口的直径，长筒外壁设有浸渍口，浸渍口与中空腔室连通，浸渍口与锥形出液口连通。
优选的，夹持固定器设有固定柱，固定柱上设有气动手指。
优选的，转动机构包括固定于直线运动机构的移动板上的旋转电机固定座，旋转电机固定座安装有旋转电机。
优选的，阳模包括实心柱体，靠近旋转电机一侧的实心柱体一端设有连接轴；旋转电机输出轴与阳模的连接轴通过联轴器连接。
优选的，阳模的长度大于阴模的长度。
优选的，阴模材质为3Cr2Mo。
优选的，阳模材质为3Cr2Mo。
优选的，阴模的穿孔表面电镀硬铬。
优选的，气动手指为亚德客HFKP系列气动手指。
优选的，直线运动机构为深圳威洛博机器人有限公司的线性模组-丝杆VF12。
本发明提供的一种复合材料螺旋拉挤成型装置与现有技术相比具有以下进步：
纤维及织物等增强材料在随阳模螺旋前进过程中浸渍在增强材料上的树脂胶液在阴模作用下受热发生化学交联反应并固化成型，得到外观尺寸、空间构型、各项力学性能均满足设计要求的复合材料螺旋产品，并在阳模反向螺旋后退过程中完成脱模，实现了螺旋型复合材料产品的连续化生产,与和专利CN202310272126.3和专利CN202310272128.2相比，无需反复拼接相邻之间的两个阳模即可完成连续化自动化生产，无需使用占地面积大的纱线架，节省工作空间；节省人力成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中所述复合材料螺旋拉挤成型装置结构示意图（立体图）；
图2为本发明中所述纤维浸胶器结构示意图（立体图）；
图3为本发明中所述纤维集束器结构示意图（剖面图）。
附图标记说明：
11、阴模；12、阳模；2、纤维浸胶器；21、底座；22、固定圆环；23、胶液箱；24、锥形出液口；3、夹持固定器；31、固定柱；32、气动手指；4、转动机构；41、旋转电机固定座；42、旋转电机；5、直线运动机构；6、纤维集束器；61、纤维迁入口；62、纤维迁出口；63、浸渍口。
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至图3所示，一种复合材料螺旋拉挤成型装置，包括螺旋复合材料成型组件，用于向螺旋复合材料成型组件输送浸胶纤维束的纤维浸胶器2，以及用于夹持螺旋复合材料成型组件输出的成型的螺旋复合材料的夹持固定器3；
其中，螺旋复合材料成型组件包括阴模11，阴模11上设有横向贯穿阴模11的穿孔，穿孔内紧密穿装有阳模12，阳模12外表面设有沿长度布设的螺旋凹槽，阴模11内设有加热机构，阳模12一端延伸出阴模11外与转动机构4连接，转动机构4固定于直线运动机构5上。
本发明通过上述设计，纤维及织物等增强材料在随阳模12螺旋前进过程中浸渍在增强材料上的树脂胶液在阴模11作用下受热发生化学交联反应并固化成型，得到外观尺寸、空间构型、各项力学性能均满足设计要求的复合材料螺旋产品，并在阳模12反向螺旋后退过程中完成脱模，实现了螺旋型复合材料产品的连续化生产，和专利CN202310272126.3和专利CN202310272128.2相比，无需反复拼接相邻之间的两个阳模即可完成连续化自动化生产，且无需使用占地面积大的纱线架和旋转机构，节省工作空间，节省人力成本。
本实施例的纤维浸胶器2包括底座21，底座21顶部开设有放置槽，放置槽内放置有纤维集束器6，纤维集束器6正上方设有固定圆环22，固定圆环22底部通过支撑架与底座21连接，固定圆环22顶部设有胶液箱23，胶液箱23底部设有锥形出液口24，锥形出液口24上安装有控制阀，胶液箱23底部的锥形出液口24穿过固定圆环22中心与纤维集束器6连接。
本发明通过上述设计，胶液箱23与纤维集束器6垂直设置节省工作空间，胶液箱23的树脂胶液受重力影响不断流入纤维集束器6中，且锥形出液口24上安装有控制阀，可调节树脂胶液的流速。
本实施例的纤维集束器6包括长筒，长筒一端为纤维迁入端，另一端为纤维迁出端，长筒内设有中空腔室，中空腔室内直径由纤维迁入端向纤维迁出端呈渐变式缩小，纤维迁入端设有与中空腔室连通的纤维迁入口61，纤维迁出端设有与中空腔室连通的纤维迁出口62，纤维迁入口61的直径大于长筒纤维迁出口62的直径，长筒外壁设有浸渍口63，浸渍口63与中空腔室连通，浸渍口63与锥形出液口24连通。
本发明通过上述设计，由于纤维迁入口61的直径大于长筒纤维迁出口62的直径，并且纤维迁入口61处的纤维一直朝向阳模12方向运动，会把有向外流趋势的树脂胶液带进纤维集束器6内，这样防止树脂胶液滴落在纤维集束器6外部，污染工作环境。
本实施例的夹持固定器3设有固定柱31，固定柱31上设有气动手指32。
本发明通过上述设计，当靠近联轴器一侧的阳模螺旋凹槽完全进入阴模后，阳模12按照设定周向旋转速度和横移速度顺时针旋转并同时正向移动至阴模11内，气动手指启动并夹紧固化成型的复合材料螺旋产品端部，按照按照设定的周向旋转速度逆时针旋转阳模12并同时反向横向移动阳模12，完成螺旋复合材料的脱模。
本实施例的转动机构4包括固定于直线运动机构5的移动板上的旋转电机固定座41，旋转电机固定座41安装有旋转电机42。
本发明通过上述设计，使得阳模12旋转运动与直线运动更加顺畅。
本实施例的阳模12包括实心柱体，靠近旋转电机42一侧的实心柱体一端设有连接轴；旋转电机42输出轴与阳模12的连接轴通过联轴器7连接。
本发明通过上述设计，使得阳模12与旋转电机42输出轴的连接更加方便。
本实施例的阳模12的长度大于阴模11的长度。
本发明通过上述设计使得阴模11与阳模12具有长度差，方便直线运动机构与转动机构拉拽处于阴模11穿孔中的阳模12。
本实施例的阴模11材质为3Cr2Mo，阳模12材质为3Cr2Mo。
本发明通过上述设计使得阴模11与阳模12获得均匀的硬度，并具有很好的抛光性能，模具表面光洁度高。
本实施例的阴模11的穿孔表面电镀硬铬。
本发明通过上述设计，经电镀硬铬处理后，阳模12与阴模11会有表面平整、光洁易于脱模，不会生锈等优点。
复合材料螺旋构件成型系统的工作过程：
纤维经由纤维集束器6收拢聚集后在纤维浸胶器2完成浸胶，浸渍树脂胶液的纤维束在阳模12周向旋转作用下缠绕于阳模12外表面的螺旋凹槽内，阴模11内设有加热机构，该加热机构的温度由升温程序控制，该升温程序的设定由纤维束浸渍的树脂胶液决定。浸渍树脂胶液的纤维束在前进过程中受热发生化学交联反应并固化成型，固化成型后得到外观尺寸、空间构型、各项力学性能均满足设计要求的复合材料螺旋产品。
靠近联轴器7一侧的阳模12螺旋凹槽完全进入阴模11后，按照设定周向旋转速度和横移速度顺时针旋转并同时正向移动至阴模11内，阴模11对缠绕于阳模12螺旋凹槽内的浸胶纤维束进行加热固化，形成螺旋复合材料，阳模12继续按照设定周向旋转速度和横移速度同时顺时针旋转并横向移动至阴模11外；将固化后的螺旋复合材料端部用气动手指32固定，按照周向旋转速度逆时针旋转阳模12并同时反向横向移动阳模12，完成螺旋复合材料的脱模。
当靠近产品夹持固定器3的阳模12左端面完全进入阴模11后，夹持固定器3松开产品，关闭转动机构4与直线运动机构5，阳模12停止后退，而后再次顺时针旋转前进，此时阳模12与阴模11内部的浸渍树脂胶液的纤维束相对静止，同步在阴模11空腔内旋转前进，此过程完成复合材料产品的连续化固化成型。
当靠近联轴器7的阳模12外表面的螺旋凹槽再次完全进入阴模11后，夹持固定器3启动并夹紧产品，准备重新进入下一次的循环生产中。
以上过程循环往复，实现复合材料螺旋产品的连续生产。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：
包括螺旋复合材料成型组件，用于向螺旋复合材料成型组件输送浸胶纤维束的纤维浸胶器（2），以及用于夹持螺旋复合材料成型组件输出的成型的螺旋复合材料的夹持固定器（3）；
其中，螺旋复合材料成型组件包括阴模（11），阴模（11）上设有横向贯穿阴模（11）的穿孔，穿孔内紧密穿装有阳模（12），阳模（12）外表面设有沿长度布设的螺旋凹槽，阴模（11）内设有加热机构，阳模（12）一端延伸出阴模（11）外与转动机构（4）连接，转动机构（4）固定于直线运动机构（5）上。
2.根据权利要求1所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：纤维浸胶器（2）包括底座（21），底座（21）顶部开设有放置槽，放置槽内放置有纤维集束器（6），纤维集束器（6）正上方设有固定圆环（22），固定圆环（22）底部通过支撑架与底座（21）连接，固定圆环（22）顶部设有胶液箱（23），胶液箱（23）底部设有锥形出液口（24），锥形出液口（24）上安装有控制阀，胶液箱（23）底部的锥形出液口（24）穿过固定圆环（22）中心与纤维集束器（6）连接。
3.根据权利要求2所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：纤维集束器（6）包括长筒，长筒一端为纤维迁入端，另一端为纤维迁出端，长筒内设有中空腔室，中空腔室内直径由纤维迁入端向纤维迁出端呈渐变式缩小，纤维迁入端设有与中空腔室连通的纤维迁入口（61），纤维迁出端设有与中空腔室连通的纤维迁出口（62），纤维迁入口（61）的直径大于长筒纤维迁出口（62）的直径，长筒外壁设有浸渍口（63），浸渍口（63）与中空腔室连通，浸渍口（63）与锥形出液口（24）连通。
4.根据权利要求3所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：夹持固定器（3）设有固定柱（31），固定柱（31）上设有气动手指（32）。
5.根据权利要求4所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：转动机构（4）包括固定于直线运动机构（5）的移动板上的旋转电机固定座（41），旋转电机固定座（41）安装有旋转电机（42）。
6.根据权利要求5所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：阳模（12）包括实心柱体，靠近旋转电机（42）一侧的实心柱体一端设有连接轴；旋转电机（42）输出轴与阳模（12）的连接轴通过联轴器（7）连接。
7.根据权利要求6所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：阳模（12）的长度大于阴模（11）的长度。
8.根据权利要求7所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：阴模（11）材质为3Cr2Mo。
9.根据权利要求8所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：阳模（12）材质为3Cr2Mo。
10.根据权利要求9所述的复合材料螺旋拉挤成型装置，其特征在于：阴模（11）的穿孔表面电镀硬铬。
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