CN212266742U - 一种模块化复合材料成型设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种模块化复合材料成型设备，包括至少一个压机单元、至少一个功能单元及至少一个工艺单元；压机单元包括压机本体、模具及集成控制单元；模具设置在压机本体上并与压机本体相连接；功能单元通过第一硬件接口与压机本体及模具相连接，通过第一控制接口与集成控制单元相连接；工艺单元通过第二硬件接口与压机本体及模具相连接，通过第二控制接口与集成控制单元相连接；每个功能单元和每个工艺单元分别集成在各自相应的可移动转移平台上。本申请能够适应复合材料生产的多元化发展，满足不同场合、不同规模的复合材料成型工艺的要求，且不同工艺成型设备之间能够低成本、快速化转换。

Description

一种模块化复合材料成型设备

技术领域

本申请涉及复合材料制造装备技术领域，尤其涉及一种模块化复合材料成型设备。

背景技术

复合材料广泛应用于航空航天、军工兵器、汽车、轨道交通、风电、体育用品等领域。随着复合材料应用领域的拓展，复合材料工业得到迅速发展，其成型工艺日臻完善，新的工艺不断涌现。复合材料规模化生产是降低复合材料应用成本的有效途径之一。目前，基于压机应用的复合材料成型设备主要采用单一工艺模块设计。

近年来，市场上也出现同时配置两种工艺模块的复合材料成型设备，由于特定的工艺，其对应的产品及市场也有一定限制。如果某一特定工艺成型产品市场拓展受限，订单无法持续，该工艺成型设备将闲置；如果此时另外一个特定工艺成型产品市场供不应求，由于无法实现不同工艺设备的低成本、快速化转换，也只能错失良机。对于产线投资有限的中小型复合材料制造企业，仅能建成单一或有限工艺的复合材料成型生产线，但是无法适应复合材料生产的多元化发展，同样也难以应对市场的瞬息万变。

为解决基于压机应用的复合材料成型设备功能单一，各种工艺之间无法低成本、快速化转换的问题，本申请提出了一种模块化复合材料成型设备。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种模块化复合材料成型设备。

本申请提供一种模块化复合材料成型设备，包括至少一个压机单元、至少一个功能单元以及至少一个工艺单元；所述压机单元包括压机本体、模具以及集成控制单元；所述模具设置在所述压机本体上并与所述压机本体相连接；所述功能单元通过第一硬件接口与所述压机本体及所述模具相连接，通过第一控制接口与所述集成控制单元相连接；所述工艺单元通过第二硬件接口与所述压机本体及所述模具相连接，通过第二控制接口与所述集成控制单元相连接；所述集成控制单元用于对所述压机本体、所述功能单元以及所述工艺单元进行集中控制；所述功能单元为模具加热模块和/或坯料加热模块；所述工艺单元为注胶模块、涂胶模块或注塑模块中的任意一种或多种；每个所述功能单元和每个所述工艺单元分别集成在各自相应的可移动转移平台上。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述压机单元还包括操作面板；所述操作面板与所述集成控制单元电连接，用于通过所述集成控制单元向所述功能单元和所述工艺单元发送操作指令。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述模具加热模块包括导热液体、恒温储罐、液体传输管路以及循环泵；所述导热液体置于所述恒温储罐内；所述恒温储罐与所述循环泵、所述循环泵与所述模具、所述模具与所述恒温储罐之间均通过所述液体传输管路相连接。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述坯料加热模块包括加热平台和传送装置；所述传送装置设置在所述加热平台与所述模具之间，用于将坯料从所述加热平台传送至所述模具。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述注胶模块包括两个注胶用储胶罐、注胶用混胶管、高压泵、注胶头以及注胶控制器；两个所述注胶用储胶罐内分别存储树脂和固化剂；所述注胶控制器用于控制树脂和固化剂按工艺配比进入所述注胶用混胶管；所述注胶用混胶管的一端设有注胶头；所述注胶头远离所述注胶用混胶管的一端与所述模具相连接。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述涂胶模块包括两个涂胶用储胶罐、涂胶用混胶管、涂胶头、涂胶平台、涂胶用传送装置、以及涂胶控制器；两个所述涂胶用储胶罐内分别存储树脂和固化剂；所述涂胶控制器用于控制树脂和固化剂按工艺配比进入所述涂胶用混胶管；所述涂胶用混胶管的一端设有涂胶头；所述涂胶头远离所述涂胶用混胶管的一端设有涂胶平台；所述涂胶平台上设有纤维预成型体；所述涂胶用传送装置设置在所述涂胶平台与所述模具之间，用于将所述纤维预成型体从所述涂胶平台传送至所述模具。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述注塑模块包括进料口、加热腔、螺杆、注塑口以及注塑控制器；所述进料口与所述加热腔相连接；所述注塑控制器用于将热塑性原料颗粒经所述进料口加入到所述加热腔内；所述加热腔内设有螺杆；所述加热腔上与所述螺杆相对应的位置设有注塑口；所述注塑口远离所述加热腔的一端与所述模具相连接。

与现有技术相比，本申请的有益效果：该模块化复合材料成型设备能够适应复合材料生产的多元化发展，通过将压机单元、功能单元以及工艺单元的数量和类型进行灵活地配置，可以满足不同场合、不同规模的复合材料成型工艺的要求；通过设置可移动转移平台、第一硬件接口、第二硬件接口、第一控制接口以及第二控制接口，便于不同工艺成型设备之间低成本、快速化的转换，操作简单方便，有效解决了因为工艺变化而导致的技改成本高、周期长的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的模块化复合材料成型设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的模块化复合材料成型设备的模具加热模块的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的模块化复合材料成型设备的坯料加热模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的模块化复合材料成型设备的注胶模块的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的模块化复合材料成型设备的涂胶模块的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的模块化复合材料成型设备的注塑模块的结构示意图。

图中所述文字标注表示为：

10、压机本体；20、模具；30、集成控制单元；

40、模具加热模块；41、导热液体；42、恒温储罐；43、液体传输管路；44、循环泵；

50、坯料加热模块；51、加热平台；52、传送装置；

60、注胶模块；61、注胶用储胶罐；62、注胶用混胶管；63、注胶头；

70、涂胶模块；71、涂胶用储胶罐；72、涂胶用混胶管；73、涂胶头；74、涂胶平台；75、涂胶用传送装置；

80、注塑模块；81、进料口；82、加热腔；83、螺杆；84、注塑口。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

请参考图1，本申请提供一种模块化复合材料成型设备，包括至少一个压机单元、至少一个功能单元以及至少一个工艺单元；所述压机单元包括压机本体10、模具20以及集成控制单元30；所述模具20设置在所述压机本体10上并与所述压机本体10相连接；所述功能单元通过第一硬件接口与所述压机本体10及所述模具20相连接，通过第一控制接口与所述集成控制单元30相连接；所述工艺单元通过第二硬件接口与所述压机本体10及所述模具20相连接，通过第二控制接口与所述集成控制单元30相连接；所述集成控制单元30用于对所述压机本体10、所述功能单元以及所述工艺单元进行集中控制；所述功能单元为模具加热模块40和/或坯料加热模块50；所述模具加热模块40和所述坯料加热模块50分别可通过各自相应的第一硬件接口与所述压机本体10及所述模具20相连接，并且可分别通过各自相应的第一控制接口与所述集成控制单元30相连接；所述工艺单元为注胶模块60、涂胶模块或注塑模块80中的任意一种或多种；所述注胶模块60、所述涂胶模块70以及所述注塑模块80分别可通过各自相应的第二硬件接口与所述压机本体10及所述模具20相连接，并可分别通过各自相应的第二控制接口与所述集成控制单元30相连接；所述模具加热模块40、所述坯料加热模块50、所述注胶模块60、所述涂胶模块70以及所述注塑模块80分别集成在各自相应的可移动转移平台上，在使用时可以根据需要方便移动至压机单元的旁边实现连接。

所述压机单元还包括操作面板；所述操作面板与所述集成控制单元30电连接，所述集成控制单元30能够将与之相连接的功能单元以及工艺单元的信息发送至操作面板进行显示，所述操作面板用于通过所述集成控制单元30向所述功能单元和所述工艺单元发送操作指令，从而实现对压机单元、工艺单元以及功能单元的联动集中控制。

请参考图2，所述模具加热模块40用于复合材料成型过程中模具的加热及保温，包括导热液体41、恒温储罐42、液体传输管路43以及循环泵44，导热液体41置于恒温储罐42内，一般为油或者水，恒温储罐42、循环泵44以及模具20相互之间通过液体传输管路43连通，通过循环泵44将导热液体41在恒温储罐42以及模具20之间循环。

请参考图3，所述坯料加热模块50用于复合材料坯料预加热，促进坯料达到或接近成型工艺所需的温度，避免坯料温度过低导致模具温度剧烈下降，影响成型质量及效率；所述坯料加热模块50包括加热平台51和传送装置52；所述传送装置52设置在所述加热平台51与所述模具20之间；所述加热平台51的加热模式可为电阻加热、红外加热或微波加热等；所述传送装置52为传送带或机器人手臂，实现将坯料从加热平台51到模具20之间的高效准确传送。

请参考图4，所述注胶模块60包括两个注胶用储胶罐61、注胶用混胶管62、高压泵、注胶头63以及注胶控制器，两个所述注胶用储胶罐61内分别存储树脂和固化剂；所述注胶控制器用于控制树脂和固化剂按工艺配比进入注胶用混胶管62；所述注胶用混胶管62的一端设有注胶头63；所述注胶头63远离所述注胶用混胶管62的一端与所述模具20相连接树脂和固化剂在混胶管内进行混合，并在高压泵的作用下，经由注胶头63注入模具20，实现复合材料成型。

请参考图5，所述涂胶模块70包括两个涂胶用储胶罐71、涂胶用混胶管72、涂胶头73、涂胶平台74、涂胶用传送装置75、以及涂胶控制器；两个所述涂胶用储胶罐71内分别存储树脂和固化剂；所述涂胶控制器用于控制树脂和固化剂按工艺配比进入所述涂胶用混胶管72；所述涂胶用混胶管72的一端设有涂胶头73；所述涂胶头73远离所述涂胶用混胶管72的一端设有涂胶平台74；所述涂胶平台74上设有纤维预成型体；树脂和固化剂在涂胶用混胶管72内进行混合后经由涂胶头73喷涂在纤维预成型体上；所述涂胶用传送装置75设置在所述涂胶平台74与所述模具20之间，用于将喷涂好的所述纤维预成型体从所述涂胶平台74传送至所述模具20，为后续湿法模压工艺做好准备。

请参考图6，所述注塑模块80用于热塑性材料的注塑成型，包括进料口81、加热腔82、螺杆83、注塑口84以及注塑控制器；所述进料口81与所述加热腔82相连接；所述注塑控制器用于将热塑性原料颗粒经所述进料口81加入到所述加热腔82内；热塑性原料颗粒在加热腔82内熔融；所述加热腔82内设有螺杆83；所述加热腔82上与所述螺杆83相对应的位置设有注塑口84；所述注塑口84远离所述加热腔82的一端与所述模具20相连接；所述热塑性原料颗粒在螺杆83转动的作用下，经由所述注塑口84注入所述模具20，实现结构成型。

下文将通过具体个例来对该模块化复合材料成型设备进行具体说明，需要说明的是，将不再具体说明各个功能单元通过各自匹配的第一硬件接口与压机本体10及模具20相连接、通过各自匹配的第一控制接口与集成控制单元30相连接，以及各个工艺单元通过各自匹配的第二硬件接口与压机本体10及模具20相连接、通过各自匹配的第二控制接口与集成控制单元30相连接。

在一优选实施例中，模块化复合材料成型设备配置为一套湿法模压成型设备，包括一个压机单元、一个功能单元和一个工艺单元，其中功能单元为模具加热模块40，工艺单元为涂胶模块70。

在一优选实施例中，模块化复合材料成型设备配置为一套HP-RTM成型设备，包括一个压机单元、一个功能单元和一个工艺单元，其中功能单元为模具加热模块40，工艺单元为注胶模块60。

在一优选实施例中，模块化复合材料成型设备配置为一套注塑成型设备，包括一个压机单元、一个功能单元和一个工艺单元，其中功能单元为模具加热模块40，工艺单元为注塑模块80。

在一优选实施例中，模块化复合材料成型设备配置为一套压注成型设备，包括一个压机单元、两个功能单元和一个工艺单元，其中两个功能单元分别为模具加热模块40和坯料加热模块50，工艺单元为注塑模块80。

在上述实施例中，通过将一个压机单元与功能单元以及工艺单元单一配合，可实现某一特定复合材料成型工艺的小规模生产。

在一优选实施例中，该模块化复合材料成型设备包括一个压机单元、两个功能单元和三个工艺单元，两个功能单元分别为模具加热模块40和坯料加热模块50，三个工艺单元分别为注胶模块60、涂胶模块70以及注塑模块80，通过将压机单元可选地与不同的功能单元、工艺单元进行连接，可以满足湿法模压工艺、HP-RTM工艺、注塑工艺、压注工艺等多种工艺的设备要求。模具加热模块40、坯料加热模块50、注胶模块60、涂胶模块70以及注塑模块80分别配置相应的可移动转移平台，便于移动至压机单元附近指定位置，并与之连接。

在上述实施例中，通过将一个压机单元与不同的功能单元、工艺单元进行组合，可以配置至少两套具有不同功能的复合材料成型设备，适用于复合材料工艺科研单位以及复合材料产品试制单位；可移动转移平台、第一硬件接口、第二硬件接口、第一控制接口以及第二控制接口的设置，便于不同工艺成型设备之间低成本、快速化的转换，操作简单方便。

在一优选实施例中，模块化复合材料成型设备配置为多套具有相同功能的成型设备，并且多套成型设备可以同时工作，除此之外还额外备一套与之相同的功能单元和工艺单元，比如三套能够同时工作的HP-RTM成型设备，即包括三个压机单元，三个模具加热模块40以及三个注胶模块60，此外还有备用的一个模具加热模块40和一个注胶模块60。

在本申请的其他实施例中，也可以将模块化复合材料成型设备配置为能够同时工作的多套具有其他功能的成型设备，比如注塑成型设备、压注成型设备等，具体的套数根据生产规模来确定，还可以为除三套以外的任意多套。

在上述实施例中，通过为多个压机单元配置相同的功能单元和工艺单元，可以实现某一特定复合材料成型工艺的规模化生产，同时通过额外配备一套相同的功能单元和工艺单元，能够有效规避功能单元或工艺单元因故障维修及定期保养停线带来的损失，各个功能单元和各个工艺单元分别配置相应的可移动转移平台，便于移动至压机单元附近指定位置，并与之连接，可移动转移平台、第一硬件接口、第二硬件接口、第一控制接口以及第二控制接口的设置，便于相同的工艺单元或者相同的功能单元之间低成本、快速化的转换，操作简单方便。

在一优选实施例中，模块化复合材料成型设备配置为多套具有互不相同功能的成型设备，并且多套成型设备可以同时工作，比如包括三个压机单元，为第一个压机单元配置模具加热模块40和涂胶模块70，构成一套湿法模压成型设备，为第二个压机单元配置模具加热模块40和注胶模块60，构成一套HP-RTM成型设备，为第三个压机单元配置模具加热模块40和注塑模块80，构成一套注塑成型设备，配置的湿法模压成型设备、HP-RTM成型设备以及注塑成型设备分别可独立工作。

在上述实施例中，通过配置多套具有不同功能单元和工艺单元的成型设备，能够满足不同复合材料成型工艺需求，适应复合材料生产的多元化发展。当市场对某一特定工艺成型产品的需求增加，而对另外一种特定工艺成型产品需求急剧减少时，通过采购相应的工艺模块及功能模块，实现低成本、快速化转换，迅速投入市场需求增加的产品生产，最大限度减少设备闲置，灵活应对市场的变化。

本申请所提供的模块化复合材料成型设备，能够适应复合材料生产的多元化发展，通过灵活地、科学地、经济地匹配压机单元与功能单元及工艺单元的数量及类型，可以满足不同场合、不同规模的复合材料成型工艺的要求，形成规模化及系列化的复合材料生产线，能够最大限度降低功能单元或工艺单元的闲置及浪费，并灵活应对市场环境对不同工艺产品需求的快速变化；通过额外配置功能单元和工艺单元能够快速替代产线中发生故障以及需要定期保养的相应的功能单元和工艺单元，避免长时间的停线导致产能减少，进而避免公司减少产值及利润；通过设置可移动转移平台、第一硬件接口、第二硬件接口、第一控制接口以及第二控制接口，便于不同工艺成型设备之间低成本、快速化的转换，操作简单方便，有效解决了因为工艺变化而导致的技改成本高、周期长的问题。

本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种模块化复合材料成型设备，其特征在于，包括：至少一个压机单元、至少一个功能单元以及至少一个工艺单元；

所述压机单元包括压机本体、模具以及集成控制单元；所述模具设置在所述压机本体上并与所述压机本体相连接；

所述功能单元通过第一硬件接口与所述压机本体及所述模具相连接，通过第一控制接口与所述集成控制单元相连接；

所述工艺单元通过第二硬件接口与所述压机本体及所述模具相连接，通过第二控制接口与所述集成控制单元相连接；

所述集成控制单元用于对所述压机本体、所述功能单元以及所述工艺单元进行集中控制；

所述功能单元为模具加热模块和/或坯料加热模块；

所述工艺单元为注胶模块、涂胶模块或注塑模块中的任意一种或多种；

每个所述功能单元和每个所述工艺单元分别集成在各自相应的可移动转移平台上。

2.根据权利要求1所述的一种模块化复合材料成型设备，其特征在于，所述压机单元还包括操作面板；所述操作面板与所述集成控制单元电连接，用于通过所述集成控制单元向所述功能单元和所述工艺单元发送操作指令。

3.根据权利要求1所述的一种模块化复合材料成型设备，其特征在于，所述模具加热模块包括导热液体、恒温储罐、液体传输管路以及循环泵；所述导热液体置于所述恒温储罐内；所述恒温储罐与所述循环泵、所述循环泵与所述模具、所述模具与所述恒温储罐之间均通过所述液体传输管路相连接。

4.根据权利要求1所述的一种模块化复合材料成型设备，其特征在于，所述坯料加热模块包括加热平台和传送装置；所述传送装置设置在所述加热平台与所述模具之间，用于将坯料从所述加热平台传送至所述模具。

5.根据权利要求1所述的一种模块化复合材料成型设备，其特征在于，所述注胶模块包括两个注胶用储胶罐、注胶用混胶管、高压泵、注胶头以及注胶控制器；两个所述注胶用储胶罐内分别存储树脂和固化剂；所述注胶控制器用于控制树脂和固化剂按工艺配比进入所述注胶用混胶管；所述注胶用混胶管的一端设有注胶头；所述注胶头远离所述注胶用混胶管的一端与所述模具相连接。

6.根据权利要求1所述的一种模块化复合材料成型设备，其特征在于，所述涂胶模块包括两个涂胶用储胶罐、涂胶用混胶管、涂胶头、涂胶平台、涂胶用传送装置、以及涂胶控制器；两个所述涂胶用储胶罐内分别存储树脂和固化剂；所述涂胶控制器用于控制树脂和固化剂按工艺配比进入所述涂胶用混胶管；所述涂胶用混胶管的一端设有涂胶头；所述涂胶头远离所述涂胶用混胶管的一端设有涂胶平台；所述涂胶平台上设有纤维预成型体；所述涂胶用传送装置设置在所述涂胶平台与所述模具之间，用于将所述纤维预成型体从所述涂胶平台传送至所述模具。

7.根据权利要求1所述的一种模块化复合材料成型设备，其特征在于，所述注塑模块包括进料口、加热腔、螺杆、注塑口以及注塑控制器；所述进料口与所述加热腔相连接；所述注塑控制器用于将热塑性原料颗粒经所述进料口加入到所述加热腔内；所述加热腔内设有螺杆；所述加热腔上与所述螺杆相对应的位置设有注塑口；所述注塑口远离所述加热腔的一端与所述模具相连接。

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