CN118636504A - 一种弯曲型材的立式拉挤成型设备及立式拉挤成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弯曲型材的立式拉挤成型设备及立式拉挤成型方法，其中，弯曲型材的立式拉挤成型设备包括预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置，三者立式布置，占用空间更小，适应性更好；预成型装置用于对浸胶后的纤维材料进行弯曲预成型，弯曲固化装置用于沿设定曲线对预成型的纤维材料进行成型固化，牵引导辊装置用于对固化后的弯曲型材进行牵引夹持；预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置三者的位置可调设置，以使三者三者沿设定曲线分布，能拉挤出不同曲率的弯曲型材，整套设备的适应性进一步得到提升。

Description

一种弯曲型材的立式拉挤成型设备及立式拉挤成型方法

技术领域

本发明涉及型材加工技术领域，特别涉及一种弯曲型材的立式拉挤成型设备。本发明还涉及一种弯曲型材的立式拉挤成型方法。

背景技术

拉挤成型工艺是一种连续生产纤维增强复合材料型材的方法，它是将纱架上的无捻纤维粗纱或其他连续增强材料、聚酯表面毡等进行树脂浸渍，然后通过一定形状的成型模具，并使其在模内固化成型后连续出模，由此形成拉挤制品的一种自动化生产工艺。高性能纤维弯曲型材已经在汽车、结构用建材等领域得到了广泛的应用，例如，汽车用弓形板簧、空客机仓骨架、航天飞行器内骨架等。

现有的弯曲型材的拉挤成型设备多采用水平布置，整体结构不紧凑，占用空间较大，难以适应于安装空间较小的场所。此外，现有的弯曲型材的拉挤成型设备通常包括成型模具和牵引装置，二者通常固定设置，无法灵活调整弯曲型材的曲率，适应性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弯曲型材的立式拉挤成型设备，呈立式布置，且预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置三者的位置能随意调节，适应性较好。本发明的另一目的在于提供一种弯曲型材的立式拉挤成型方法。

为实现上述目的，本发明提供一种弯曲型材的立式拉挤成型设备，包括呈立式布置的预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置，预成型装置用于对浸胶后的纤维材料进行弯曲预成型，弯曲固化装置用于沿设定曲线对预成型的纤维材料进行成型固化，牵引导辊装置用于对固化后的弯曲型材进行牵引夹持；预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置三者的位置可调设置以使三者沿设定曲线分布。

优选地，弯曲固化装置包括弯曲固定模具，弯曲固定模具的进料端设有成型注胶口，成型注胶口用于在纤维材料弯曲成型的过程中通过对弯曲固定模具的弯曲成型模腔注胶使纤维材料在弯曲成型模腔浸润拉挤。

优选地，弯曲成型模腔中心固设有弯曲芯模，弯曲成型模腔与弯曲芯模之间形成有环形弯曲模腔。

优选地，弯曲固化装置还包括固设于弯曲固定模具的出料端外侧面的加热装置，加热装置用于对弯曲固定模具内的弯曲型材进行加热固化。

优选地，预成型装置包括预成型安装座、置于预成型安装座的预成型模具及设于预成型模具外侧的预成型框架；预成型模具与预成型框架之间设有至少一组调节组件，调节组件用于相对于预成型框架调节预成型模具的位置直至预成型模具的中心线与设定曲线的中心线相重合。

优选地，牵引导辊装置包括牵引安装座及若干组设于牵引安装座并沿设定曲线分布的导辊组件，每组导辊组件包括两组用于夹持弯曲型材的导向辊，两组导向辊之间的径向距离可调。

优选地，每组导辊组件包括：

设于牵引安装座的弯曲安装槽内的牵引辊安装框；

沿径向相对设于牵引辊安装框的上导向辊和下导向辊；

连接于牵引辊安装框的上弯曲框与上导向辊之间、用于驱动上导向辊沿径向伸缩的上径向驱动缸；

连接于牵引辊安装框的下弯曲框与下导向辊之间、用于驱动下导向辊沿径向伸缩的下径向驱动杆。

优选地，上导向辊和下导向辊二者的外表面设有防滑垫。

优选地，还包括用于切割从牵引导辊装置导出的弯曲型材的型材切割装置，型材切割装置与牵引导辊装置保持设定距离。

本发明还提供一种弯曲型材的立式拉挤成型方法，应用于上述任一项的弯曲型材的立式拉挤成型设备，步骤包括：

S1、调整预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置三者的位置以使呈立式布置的三者沿设定曲线分布；

S2、预成型装置对浸胶后的纤维材料进行弯曲预成型；

S3、弯曲固化装置沿设定曲线对预成型的纤维材料进行成型固化；

S4、牵引导辊装置对固化后的弯曲型材进行牵引夹持。

相对于背景技术，本发明提供的弯曲型材的立式拉挤成型设备，包括预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置，三者分别进行弯曲预成型、成型固化及牵引夹持，便能沿设定曲线拉挤出弯曲型材。一方面，本发明采用立式布置的方式来布置预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置，相较现有的水平布置方式而言，立式布置能使整套设备的结构更紧凑，占用空间更小，所能适应的场所增多，适应性得到提升。另一方面，本发明中预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置三者的位置可调设置，使三者能沿不同曲率的弯曲曲线分布，如此便能拉挤出不同曲率的弯曲型材，整套设备的适应性进一步得到提升。因此，本发明所提供的弯曲型材的立式拉挤成型设备的适应性较好。

本发明提供的弯曲型材的立式拉挤成型方法，具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施例所提供的弯曲型材的立式拉挤成型设备的立式布置示意图；

图2为图1中牵引导辊装置的示意图；

图3为图1中A-A向剖视图；

图4为图1中B-B向剖视图；

图5为图1中C-C向剖视图；

图6为本发明一种具体实施例所提供的弯曲型材的立式拉挤成型设备的所拉挤的弯曲型材。

附图标记如下：

纤维材料01、弯曲型材02

预成型装置1、弯曲固化装置2、牵引导辊装置3、弯曲芯模4、供料装置5和型材切割装置6

预成型安装座11、预成型模具12、预成型框架13、调节组件14

预成型芯模121

安装座51和供料卷筒52

弯曲固定模具21、成型注胶口22、加热装置23、弯曲安装座24

牵引安装座31、牵引辊安装框32、上导向辊33、下导向辊34、上径向驱动缸35和下径向驱动杆36

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。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例公开了一种弯曲型材的立式拉挤成型设备，如附图1所示，包括预成型装置1、弯曲固化装置2及牵引导辊装置3，其中，预成型装置1用于对浸胶后的纤维材料01进行弯曲预成型，弯曲固化装置2用于沿设定曲线对预成型的纤维材料01进行成型固化，牵引导辊装置3用于对固化后的弯曲型材02进行牵引夹持。纤维材料01可以是纤维纱或纤维织物，是弯曲型材02的增强相。

预成型装置1、弯曲固化装置2及牵引导辊装置3三者沿设定曲线依次排列。文中设定曲线的曲率可根据弯曲型材02的设计要求进行设定，设定曲线的中心线位置需与待成型的弯曲型材02的中心线重合，再依此根据设定曲线的中心线确定预成型装置1、弯曲固化装置2及牵引导辊装置3三者的安装坐标值，进而准确确定三者的布置位置，提高成型质量。

预成型装置1用于挤压浸胶后的纤维材料01，使多束纤维材料01依靠挤压力聚拢在一起，并形成弯曲状，便于浸胶后的纤维材料01连续、稳定、顺畅进入弯曲固化装置2，利于弯曲固化装置2快速拉挤出弯曲型材02，对提升拉挤效率具有积极意义。

需要补充的是，弯曲型材的立式拉挤成型设备还包括设于预成型装置1上游的供料装置5，供料装置5包括供料安装座51和至少一组可转动设于供料安装座51的供料卷筒52，供料卷筒52用于为预成型装置1提供纤维材料，纤维材料可以是纤维布或纤维纱等。供料卷筒52还能为供应的纤维材料提供一定的张力，通过调整供料卷筒52与预成型装置1之间的距离进行张力调节。

弯曲固化装置2具有弯曲成型模腔，弯曲成型模腔能对预成型后的纤维型材进行弯曲拉挤，并对拉挤后的弯曲型材02进行固化，确保拉挤后的弯曲型材02质量稳定。弯曲固化装置2的径向尺寸及弯曲弧度均可进行调节，以拉挤出不同曲率的弯曲型材02。

预成型装置1、弯曲固化装置2及牵引导辊装置3三者呈立式布置，相较现有的水平布置方式而言，立式布置能使整套设备的结构更紧凑，占用空间更小，所能适应的场所增多，适应性得到提升。

预成型装置1、弯曲固化装置2及牵引导辊装置3三者的位置可调设置，以使预成型装置1、弯曲固化装置2及牵引导辊装置3三者能沿不同曲率的弯曲曲线分布，如此便能拉挤出不同曲率的弯曲型材02，如附图6所示，整套设备的适应性更好。

综上所述，本发明所提供的弯曲型材的立式拉挤成型设备的适应性较好。

预成型装置1包括预成型安装座11、置于预成型安装座11的预成型模具12及设于预成型模具12外侧的预成型框架13。预成型安装座11的底端固定设置，且其顶端形成有圆弧支撑槽，预成型模具12置于圆弧支撑槽内。预成型模具12为分段式结构，每段预成型模具12的位置能随意调节，预成型模具12沿设定曲线分布。预成型模具12的中心具有预成型模腔，预成型模腔用于聚拢多束浸胶的纤维材料01。预成型模腔预成型模腔内可装入预成型芯模121，以使预成型的纤维材料01可以是环形空心结构。预成型框架13也为分段式结构，预成型框架13设于预成型模具12外侧，为预成型模具12提供支撑。

预成型模具12与预成型框架13之间设有至少一组调节组件14，如如图3和4所示，调节组件14用于相对于预成型框架13调节预成型模具12的位置直至预成型模具12的中心线与设定曲线的中心线相重合。调节组件14包括轴向调节组件和径向调节组件，轴向调节组件用于沿设定曲线的轴向调节预成型模具12的位置，径向调节组件用于沿设定曲线的径向调节预成型模具12的位置，实现从两个维度调节预成型模具12的位置，位置调节精度高，提高预成型模具12的预成型质量。作为一种优选实施例，调节组件14包括两组沿径向分布的轴向调节组件，每组轴向调节组件分别包括两组沿轴向分别与预成型模具12的两相对侧相抵的轴向调节螺钉；还包括一组径向调节组件，预成型模具12顶部两相对侧分别一体式对称设有连接耳，径向调节组件包括两个分别对称设于连接耳且沿径向与预成型框架13相抵的径向调节螺钉。当然，调节组件的类型不限于此。

弯曲固化装置2包括弯曲固定模具21，弯曲固定模具21的进料端设有成型注胶口22，型注胶口22可与注胶机连接，用于在纤维材料01弯曲成型的过程中对过对弯曲固定模具21的弯曲成型模腔注胶，使纤维材料01在弯曲成型模腔浸润拉挤，能在成型过程中避免纤维材料01因浸胶不足而造成弯曲型材02存在瑕疵，利于提高成型质量。弯曲固定模具21的中心形成有注胶流道，使弯曲型材02注胶流道内实现浸润。此外，弯曲固定模具21的侧壁设有冷却流道，冷却流道内盛有冷却水，使冷却流道用于隔绝开注胶流道与其加热固化区域之间的热量，降低热量传导。

如附图5所示，弯曲成型模腔中心固设有弯曲芯模4，弯曲成型模腔与弯曲芯模4之间形成有环形弯曲模腔，浸胶后的纤维材料01经过环形弯曲模腔后会形成空心的弯曲型材02，满足不同类型弯曲型材02的加工要求，适应性进一步得到提升。弯曲芯模4可以是柔性件，其弯曲弧度可随弯曲固定模具21的弯曲弧度进行调节。

弯曲固化装置2包括固设于弯曲固定模具21的出料端外侧面的加热装置23，加热装置23用于对弯曲型材02进行加热，加快弯曲型材02固化，使弯曲型材02具有足够的强度，避免成型的弯曲型材02被牵引导辊装置3夹变形，有助于提升弯曲型材02的加工质量。加热装置23包括若干组均匀分布的环形加热套，环形加热套固定在弯曲固定模具21的出料端外侧面上。当然，加热装置23的结构及安装方式均不限于此。

弯曲固化装置2还包括弯曲安装座24，弯曲安装座24固定设置，弯曲固定模具21置于弯曲安装座24，弯曲安装座24用于为弯曲固定模具21提供支撑。弯曲安装座24上安装有安装固定板、高度调整丝杆及高度调节滑块，高度调整丝杆设于安装固定板，高度调节滑块与高度调整丝杆相配合，高度调节滑块与弯曲固定模具21相连，使弯曲安装座24沿径向调节弯曲固定模具21的高度，确保弯曲固定模具21的中心线与设定曲线的中心线重合。当然，弯曲安装座24的结构不限于此。

上述弯曲型材的立式拉挤成型设备还包括浸胶盒，浸胶盒内盛有一定量的拉挤胶，用于对纤维材料01进行浸胶。浸胶盒设有浸胶注胶口，浸胶注胶口用于在纤维材料01浸胶时向浸胶盒注胶，确保浸胶盒内的拉挤胶充足，避免在预成型过程中纤维材料01所浸的拉挤胶不充足而造成瑕疵，也能一定程度上提高拉挤质量。当然，浸胶盒的底部可增设调节座，用于进行位置调节，使浸胶盒、预成型装置1、弯曲固化装置2及牵引导辊装置3四者沿设定曲线分布。

另需说明的是，在拉挤成型过程中，有三种浸胶方式，一是，通过浸胶注胶口对浸胶盒内的纤维材料01进行浸胶；二是，通过成型注胶口22对弯曲成型模腔内的纤维材料01进行浸胶；三是，前两种浸胶方式的组合。三种浸胶方式具体可根据实际拉挤成型过程中弯曲型材02的瑕疵问题进行选择，在此不做具体限定。

牵引导辊装置3包括牵引安装座31及若干组导辊组件，全部导辊组件设于牵引安装座31，牵引安装座31固定设置，用于为全部导辊组件提供支撑。全部导辊组件沿设定曲线分布的导辊组件，全部导辊组件用于夹持弯曲型材02，并沿设定曲线牵引出弯曲型材02。每组导辊组件包括两组用于夹持弯曲型材02的导向辊，使弯曲型材02依靠导向辊所施加的摩擦力向远离弯曲固定模具21方向移动。两组导向辊之间的径向距离可调，每组导向辊组沿径向可伸缩，使两组导向辊之间的距离可根据所夹持的弯曲型材02的宽度进行适应性调整，使牵引导辊装置3能适应于不同规格的弯曲型材02，整套设备的适应性更进一步得到提升，适应性更好。当然，牵引导辊装置3的结构不限于此。

全部导向辊组的直径在远离弯曲固化装置2的方向上逐渐增大，使全部导向辊组能适应于弯曲型材02的夹持过渡。

全部导向辊组的直径在远离成型固化模具2的方向上逐渐增大，使全部导向辊组能适应于弯曲型材02的夹持过渡。每组导向辊组具体可以是辊列，可由旋转马达驱动。全部导向辊组的线速度相同，当然，全部导向辊组的线速度与成型固化模具2的拉挤线速度相适应性，在此不做具体限定。

如附图1和2所示，每组导辊组件包括牵引辊安装框32、上导向辊33、下导向辊34、上径向驱动缸35和下径向驱动杆36，牵引辊安装框32设于牵引安装座31的弯曲安装槽内。上导向辊33和下导向辊34沿沿径向相对设于牵引辊安装框32；上径向驱动缸35连接于牵引辊安装框32的上弯曲框与上导向辊33之间，用于驱动上导向辊33沿径向伸缩；下径向驱动杆36连接于牵引辊安装框32的下弯曲框与下导向辊34之间，用于驱动下导向辊34沿径向伸缩，使上导向辊33和下导向辊34之间的径向距离实现调节，以沿径向夹持或松开弯曲型材02。

上导向辊33和下导向辊34二者的外表面设有防滑垫，防止弯曲型材02在牵引过程中打滑。防滑垫具体可以是聚氨酯橡胶垫，但其材质不限于此。

上述弯曲型材的立式拉挤成型设备还包括型材切割装置6，用于切割从牵引导辊装置3导出的弯曲型材02。型材切割装置6与牵引导辊装置3保持设定距离，如能实现定距切割。型材切割装置6与牵引导辊装置3之间的设定距离可根据弯曲型材02的拉挤长度进行调整，在此不做具体限定。型材切割装置6的底部也可增设调节座，用于进行位置调节，使浸胶盒、预成型装置1、弯曲固化装置2、牵引导辊装置3及型材切割装置6沿设定曲线分布。

上述弯曲型材的立式拉挤成型设备的工作原理如下：

调节预成型装置1、弯曲固化装置2、牵引导辊装置3及型材切割装置6的位置，使其沿设定曲线分布；多束纤维材料01在浸胶盒进行浸胶；预成型装置1对浸胶后的纤维材料01进行弯曲预成型；弯曲固化装置2沿设定曲线对预成型的纤维材料01进行成型固化；牵引导辊装置3对固化后的弯曲型材02进行牵引夹持；型材切割装置6切割弯曲型材02。

本发明实施例还公开了一种弯曲型材02的立式拉挤成型方法，应用于上述弯曲型材的立式拉挤成型设备，步骤包括：

S1、调整预成型装置1、弯曲固化装置2及牵引导辊装置3三者的位置以使呈立式布置的三者沿设定曲线分布；

S2、预成型装置1对浸胶后的纤维材料01进行弯曲预成型；在预成型之前，供料组件5的供料卷筒52通过转动释放纤维纱卷或纤维布等纤维材料，并确保供料卷筒52与预成型装置1之间的纤维材料保持一定张力，实现连续拉挤。

S3、弯曲固化装置2沿设定曲线对预成型的纤维材料01进行成型固化；在弯曲固定模具21内的弯曲型材02弯曲成型后，加热装置23对弯曲型材02进行加热固化至设定温度。弯曲固定模具21的注胶流道注胶，充分浸润弯曲型材02。在弯曲固化装置2上依次完成凝胶、固化成型、脱模、固化过程后，由牵引导辊装置3进行牵引。

S4、牵引导辊装置3对固化后的弯曲型材02进行牵引夹持，实现连接成型。

最后，型材切割装置6定距切割牵引导辊装置3导出的弯曲型材02。牵引导辊装置3夹持的弯曲型材02沿设定曲线随动，随动过程中切割弯曲型材02。

本发明所提供的弯曲型材02的立式拉挤成型方法的技术方案与本发明所提供的弯曲型材的立式拉挤成型设备相同，具有相同的有益效果，在此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，包括呈立式布置的预成型装置（1）、弯曲固化装置（2）及牵引导辊装置（3），所述预成型装置（1）用于对浸胶后的纤维材料（01）进行弯曲预成型，所述弯曲固化装置（2）用于沿设定曲线对预成型的所述纤维材料（01）进行成型固化，所述牵引导辊装置（3）用于对固化后的弯曲型材（02）进行牵引夹持；所述预成型装置（1）、所述弯曲固化装置（2）及所述牵引导辊装置（3）三者的位置可调设置以使三者沿所述设定曲线分布。

2.根据权利要求1所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，所述弯曲固化装置（2）包括弯曲固定模具（21），所述弯曲固定模具（21）的进料端设有成型注胶口（22），所述成型注胶口（22）用于在所述纤维材料（01）弯曲成型的过程中通过对所述弯曲固定模具（21）的弯曲成型模腔注胶使所述纤维材料（01）在所述弯曲成型模腔浸润拉挤。

3.根据权利要求2所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，所述弯曲成型模腔中心固设有弯曲芯模（4），所述弯曲成型模腔与所述弯曲芯模（4）之间形成有环形弯曲模腔。

4.根据权利要求2所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，所述弯曲固化装置（2）还包括固设于所述弯曲固定模具（21）的出料端外侧面的加热装置（23），所述加热装置（23）用于对所述弯曲固定模具（21）内的所述弯曲型材（02）进行加热固化。

5.根据权利要求1至4任一项所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，所述预成型装置（1）包括预成型安装座（11）、置于所述预成型安装座（11）的预成型模具（12）及设于所述预成型模具（12）外侧的预成型框架（13）；所述预成型模具（12）与所述预成型框架（13）之间设有至少一组调节组件（14），所述调节组件（14）用于相对于所述预成型框架（13）调节所述预成型模具（12）的位置直至所述预成型模具（12）的中心线与所述设定曲线的中心线相重合。

6.根据权利要求1至4任一项所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，所述牵引导辊装置（3）包括牵引安装座（31）及若干组设于所述牵引安装座（31）并沿所述设定曲线分布的导辊组件，每组所述导辊组件包括两组用于夹持所述弯曲型材（02）的导向辊，两组所述导向辊之间的径向距离可调。

7.根据权利要求6所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，每组所述导辊组件包括：

设于所述牵引安装座（31）的弯曲安装槽内的牵引辊安装框（32）；

沿径向相对设于所述牵引辊安装框（32）的上导向辊（33）和下导向辊（34）；

连接于所述牵引辊安装框（32）的上弯曲框与所述上导向辊（33）之间、用于驱动所述上导向辊（33）沿径向伸缩的上径向驱动缸（35）；

连接于所述牵引辊安装框（32）的下弯曲框与所述下导向辊（34）之间、用于驱动所述下导向辊（34）沿径向伸缩的下径向驱动杆（36）。

8.根据权利要求7所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，所述上导向辊（33）和所述下导向辊（34）二者的外表面设有防滑垫。

9.根据权利要求1至4任一项所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，还包括用于切割从所述牵引导辊装置（3）导出的所述弯曲型材（02）的型材切割装置（6），所述型材切割装置（6）与所述牵引导辊装置（3）保持设定距离。

10.一种弯曲型材的立式拉挤成型方法，应用于权利要求1至9任一项所述的弯曲型材的立式拉挤成型设备，其特征在于，步骤包括：

S1、调整预成型装置、弯曲固化装置及牵引导辊装置三者的位置以使呈立式布置的三者沿设定曲线分布；

S2、所述预成型装置对浸胶后的纤维材料进行弯曲预成型；

S3、所述弯曲固化装置沿设定曲线对预成型的所述纤维材料进行成型固化；

S4、所述牵引导辊装置对固化后的所述弯曲型材进行牵引夹持。