CN207874691U - 一种纤维增强复合材料产品的生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纤维增强复合材料产品的生产系统，特点是包括移动机械手和沿着移动机械手的移动方向依次排列设置的取料工位、预热工位、注塑工位和下料工位，取料工位上设置有用于存放半成型纤维板材的纤维板材物料存放区，预热工位上设置有加热装置，注塑工位上设置有在线混炼注塑装置。优点是注塑和模压都通过在线混炼注塑装置这一台设备中完成，设备成本低，生产效率高；整个系统省去了造粒工序，使得原料成本低；加热装置的设置，使得纤维板材可以先经过预热后再放入注塑模具中热压预成型，从而使得纤维板材更易于折弯成型，可成型结构复杂的产品，同时可对加热装置进行设置，使纤维板材更好地与注塑填充塑料结合，提高了产品的性能。

Description

一种纤维增强复合材料产品的生产系统

技术领域

本实用新型涉及一种复合材料产品的生产系统，尤其是涉及一种纤维增强复合材料产品的生产系统。

背景技术

纤维增强复合材料因其重量轻、强度好等良好的材料特性而被广泛应用于多个领域中。

目前针对纤维增强复合材料产品的生产主要有以下几种方式：手糊成型、缠绕成型、模压成型和长粒料注塑成型，其中：手糊成型和缠绕成型工艺存在成型周期长、生产效率低、劳动强度大，产品质量不易控制等问题，且采用热固性树脂材料，无法回收利用，主要用于生产汽车零件中形状简单的部件，难以满足汽车工业化生产和环保的要求；而通过模压成型工艺所制造的产品，其表面会出现浮纤现象，制品精度低，制品需要进行修毛边等后期处理，压力低，只能成产结构简单的制品，所生产的制品存在一定的局限性，而且半成品纤维可能需要提前预成型，使得设备投入成本高，效率低；而长粒料注塑成型工艺，原料需要先造粒，工艺流程较多，之后再经过二次剪切和加热，纤维长度会更短，使得制品的强度降低，生产成本也较高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低、生产效率高且制备得到的制品精度和机械性能好的纤维增强复合材料产品的生产系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种纤维增强复合材料产品的生产系统，包括移动机械手和沿着所述的移动机械手的移动方向依次排列设置的取料工位、预热工位、注塑工位和下料工位，所述的取料工位上设置有用于存放半成型纤维板材的物料存放区，所述的预热工位上设置有用于给半成型纤维板材进行预热的加热装置，所述的注塑工位上设置有在线混炼注塑装置。

所述的半成型纤维板材为由连续纤维编织布与树脂浸渍后铺层压制成型的纤维增强复合材料层压板。半成型纤维板材选用纤维增强复合材料层压板，不仅质量轻，且其具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性和抗冲击性好等优良性能，不仅能够满足制品的轻量化要求，同时可有效保证制品的强度。

所述的纤维增强复合材料层压板的纤维含量为30%—65%。上述纤维含量的纤维增强复合材料层压板具有更高的机械强度性能。

所述的加热装置为烘箱。采用烘箱作为给纤维板材预热的加热装置，成本低且操作方便。

所述的在线混炼注塑装置包括喂料机构、注射机构、锁模机构和控制机构，所述的注射机构包括挤出机和注射缸，所述的锁模机构包括注塑模具，所述的喂料机构与所述的挤出机相连接，所述的挤出机通过第一输料管与所述的注射缸的注射筒相连通，所述的注射筒上设置有射嘴，所述的射嘴与所述的注塑模具之间通过第二输料管相连通。上述在线混炼注塑装置结构简单，操作方便，喂料机构用于将原料喂入挤出机中进行充分熔融混合，注射缸用于将挤出机中挤出的料注塑到注塑模具中，控制机构用于控制整个装置的运行。

所述的挤出机为双螺杆挤出机。通过双螺杆剪切和混合，使得挤出机内的熔体达到均匀的状态，有利于得到强度和性能稳定的制品。

所述的喂料机构包括至少两个喂料斗，多个所述的喂料斗沿着出料方向依次前后连通设置在所述的挤出机上。多个喂料斗根据具体需要分别用于喂入不同的原料，其中一个喂料斗用于喂入塑料和助剂，一个喂料斗用于喂入连续纤维，用于喂入连续纤维的喂料斗较为靠近挤出机的挤出口，用于喂入塑料和助剂的喂料斗远离挤出机的挤出口，如此设置得到混合料的性能更优。

所述的在线混炼注塑装置还包括物料输送缓冲机构，所述的物料输送缓冲机构包括物料缓冲存放筒，所述的物料缓冲存放筒位于所述的注射筒的上方，所述的物料缓冲存放筒的下部通过竖向设置的第三输料管与所述的注射筒相连通，所述的第一输料管连接设置在所述的挤出机与所述的第二输料管之间，且所述的第一输料管与所述的第三输料管相连通。当处于注塑状态时，可将挤出机中挤出的熔体暂存至物料缓冲存放筒，留给下一模使用，当下一模开始注塑时，暂存在物料缓冲存放筒内的熔体经过竖向设置的第三输料管进入到注射筒中，使得储料效率得到提高，从而有效提高了生产效率。

所述的第一输料管上设置有第一换向阀，所述的第一换向阀位于所述的挤出机与所述的第三输料管之间，所述的第一输料管与所述的第三输料管的连接处设置有第二换向阀，所述的第二输料管上设置有第三换向阀，所述的第三换向阀设置在所述的射嘴与所述的注塑模具之间。通过上述三个换向阀之间的切换，实现在注射状态时，将挤出机中挤出的熔体输送至物料缓冲存放筒中暂存，以备下一模使用，有效提高了生产效率。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：整个生产系统包括移动机械手和沿着移动机械手的移动方向依次排列设置的取料工位、预热工位、注塑工位和下料工位，在取料工位上设置用于存放纤维板材的纤维板材物料存放区，在预热工位上设置用于给纤维板材进行预热的加热装置，在注塑工位上设置在线混炼注塑装置，首先通过机械手从取料工位取拿纤维板材，然后通过机械手将取拿的纤维板材置于加热装置进行预热处理，预热处理完成后，用机械手将预热完成的纤维板材放入到在线混炼注塑装置的注塑模具中，合模，将纤维板材预压成型，然后通过在线混炼注塑装置中的注射机构向注塑模具中注入填充料，开模，得到制品，最后通过机械手将制品取下；注塑和模压都通过在线混炼注塑装置这一台设备中完成，设备成本低，生产效率高；整个生产系统省去了造粒工序，使得原料成本低；加热装置的设置，使得纤维板材可以先经过预热后再放入注塑模具中热压预成型，从而使得纤维板材更易于折弯成型，可成型结构复杂的产品，同时可对加热装置进行设置，将纤维板材预热的温度与注塑填充料的温度接近使纤维板材更好地与注塑填充塑料结合，提高了产品的性能，可以满足纤维局部增强的工艺要求；另外产品中额外的金属嵌件也可先放在加热装置中进行预热再放入注塑模具中注塑成型，有利于树脂与嵌件更的结合，提高了产品的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中在线混炼注塑装置的结构示意图；

图3为本实用新型中工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1、图2所示，一种纤维增强复合材料产品的生产系统，包括移动机械手1和沿着移动机械手1的移动方向依次排列设置的取料工位、预热工位、注塑工位和下料工位，取料工位上设置有用于存放半成型纤维板材2的物料存放区3，预热工位上设置有用于给纤维板材2进行预热的加热装置4，注塑工位上设置有在线混炼注塑装置5。

在此具体实施例中，半成型纤维板材2为由连续纤维编织布与树脂浸渍后铺层压制成型的纤维增强复合材料层压板。半成型纤维板材2选用纤维增强复合材料层压板，不仅质量轻，且其具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性和抗冲击性好等优良性能，不仅能够满足制品的轻量化要求，同时可有效保证制品的强度。

在此具体实施例中，纤维增强复合材料层压板的纤维含量为30%—65%。上述纤维含量的纤维增强复合材料层压板具有更高的机械强度性能。

在此具体实施例中，加热装置4为烘箱。采用烘箱作为给半成型纤维板材2预热的加热装置4，成本低且操作方便。

在此具体实施例中，在线混炼注塑装置5包括喂料机构、注射机构、锁模机构和控制机构，注射机构包括挤出机51和注射缸52，锁模机构包括注塑模具53，喂料机构与挤出机51相连接，挤出机51通过第一输料管54与注射缸52的注射筒521相连通，注射筒521上设置有射嘴522，射嘴522与注塑模具53之间通过第二输料管55相连通。上述在线混炼注塑装置结构简单，操作方便，喂料机构用于将原料喂入挤出机51中进行充分熔融混合，注射缸52用于将挤出机51中挤出的料注塑到注塑模具53中，控制机构用于控制整个装置的运行。

在此具体实施例中，挤出机51为双螺杆挤出机。通过双螺杆剪切和混合，使得挤出机51内的熔体达到均匀的状态，有利于得到强度和性能稳定的制品。

在此具体实施例中，喂料机构包括至少两个喂料斗56，多个喂料斗56沿着出料方向依次前后连通设置在挤出机51上。多个喂料斗56根据具体需要分别用于喂入不同的原料，其中一个喂料斗56用于喂入塑料和助剂，一个喂料斗56用于喂入连续纤维6，用于喂入连续纤维6的喂料斗56较为靠近挤出机51的挤出口，用于喂入塑料和助剂的喂料斗56远离挤出机51的挤出口，如此设置得到混合料的性能更优。

在此具体实施例中，在线混炼注塑装置还包括物料输送缓冲机构57，物料输送缓冲机构57包括物料缓冲存放筒571，物料缓冲存放筒571位于注射筒521的上方，物料缓冲存放筒571的下部通过竖向设置的第三输料管58与注射筒521相连通，第一输料管54连接设置在挤出机51与第二输料管55之间，且第一输料管54与第三输料管58相连通。当处于注塑状态时，可将挤出机51中挤出的熔体暂存至物料缓冲存放筒571，留给下一模使用，当下一模开始注塑时，暂存在物料缓冲存放筒571内的熔体经过竖向设置的第三输料管58进入到注射筒521中，使得储料效率得到提高，从而有效提高了生产效率。

在此具体实施例中，第一输料管54上设置有第一换向阀541，第一换向阀541位于挤出机51与第三输料管58之间，第一输料管54与第三输料管58的连接处设置有第二换向阀581，第二输料管55上设置有第三换向阀551，第三换向阀551设置在射嘴522与注塑模具53之间。通过上述三个换向阀之间的切换，实现在注射状态时，将挤出机51中挤出的熔体输送至物料缓冲存放筒571中暂存，以备下一模使用，有效提高了生产效率。

如图3所示，具体生产步骤如下：

（1）根据所需要制造的产品的形状以及产品的受力情况分析，确定产品需要局部增强强度的位置，根据需要局部增强强度的位置所形成的形状对纤维板材进行切割，得到与需要局部增强强度的位置所形成的形状相同的半成型纤维板2；

（2）根据生产周期，将上述步骤（1）中切割好的一定数量的半成型纤维板2堆叠到物料存放区3；

（3）用移动机械手1从物料存放区3取拿一块半成型纤维板2，并将其置于烘箱4中进行预热处理；

（4）用移动机械手1将上述步骤（3）中预热完成的半成型纤维板2放入到注塑模具53中，注塑模具53合模，将该半成型纤维板2进行热压预成型处理，得到预成型纤维板21；

（5）通过不同的喂料斗向挤出机51中加入连续纤维6和塑料粒子7，通过挤出机51将连续纤维6和塑料粒子7熔融并混合到一起得到熔体，切换第一换向阀541、第二换向阀581和第三换向阀551，使熔体通过第一输料管54进入到注射筒521中，注射筒521中的熔体通过注射油缸的推力注入到注塑模具53中，将注塑模具53中的空隙部分填满并与上述步骤（4）中得到的预成型纤维板21结合到一起，形成所需的纤维增强复合材料产品22；

（6）开模，用移动机械手1将上述步骤（5）中得到的纤维增强复合材料产品22取出。

Claims (7)

1.一种纤维增强复合材料产品的生产系统，其特征在于包括移动机械手和沿着所述的移动机械手的移动方向依次排列设置的取料工位、预热工位、注塑工位和下料工位，所述的取料工位上设置有用于存放半成型纤维板材的物料存放区，所述的预热工位上设置有用于给半成型纤维板材进行预热的加热装置，所述的注塑工位上设置有在线混炼注塑装置。

2.如权利要求1所述的一种纤维增强复合材料产品的生产系统，其特征在于所述的加热装置为烘箱。

3.如权利要求1所述的一种纤维增强复合材料产品的生产系统，其特征在于所述的在线混炼注塑装置包括喂料机构、注射机构、锁模机构和控制机构，所述的注射机构包括挤出机和注射缸，所述的锁模机构包括注塑模具，所述的喂料机构与所述的挤出机相连接，所述的挤出机通过第一输料管与所述的注射缸的注射筒相连通，所述的注射筒上设置有射嘴，所述的射嘴与所述的注塑模具之间通过第二输料管相连通。

4.如权利要求3所述的一种纤维增强复合材料产品的生产系统，其特征在于所述的挤出机为双螺杆挤出机。

5.如权利要求3所述的一种纤维增强复合材料产品的生产系统，其特征在于所述的喂料机构包括至少两个喂料斗，多个所述的喂料斗沿着出料方向依次前后连通设置在所述的挤出机上。

6.如权利要求3所述的一种纤维增强复合材料产品的生产系统，其特征在于所述的在线混炼注塑装置还包括物料输送缓冲机构，所述的物料输送缓冲机构包括物料缓冲存放筒，所述的物料缓冲存放筒位于所述的注射筒的上方，所述的物料缓冲存放筒的下部通过竖向设置的第三输料管与所述的注射筒相连通，所述的第一输料管连接设置在所述的挤出机与所述的第二输料管之间，且所述的第一输料管与所述的第三输料管相连通。

7.如权利要求6所述的一种纤维增强复合材料产品的生产系统，其特征在于所述的第一输料管上设置有第一换向阀，所述的第一换向阀位于所述的挤出机与所述的第三输料管之间，所述的第一输料管与所述的第三输料管的连接处设置有第二换向阀，所述的第二输料管上设置有第三换向阀，所述的第三换向阀设置在所述的射嘴与所述的注塑模具之间。