CN218857730U - 一种热塑性层合材料成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热塑性层合材料成型装置，涉及复合材料成型技术领域，包括底座上设有滑轨，滑轨上依次安装有成型模具下模、加热单元和冷却单元；底座上还安装有驱动单元，驱动单元包括气缸和机械臂，气缸安装在底座上，机械臂与气缸活动连接；加热单元包括加热仓和加热器，加热器安装在加热仓的一侧面；冷却单元包括冷却仓和水冷设备，水冷设备安装在冷却仓的一侧面。本实用新型解决了现有热塑性层合材料成型仅能以人工半自动生产且材料受设备及模具影响有受热、压力不匀等问题，提高了生产效率。

Description

一种热塑性层合材料成型装置

技术领域

本实用新型涉及复合材料成型技术领域，尤其是涉及一种热塑性层合材料成型装置。

背景技术

热塑性特种工程塑料(如聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮酮等)具有优良的机械强度、尺寸稳定性、耐腐蚀性，被广泛应用于电子电气、机械工业、航空航天等领域。特种工程塑料为基体的热塑性层合材料成型过程中涉及裁切、铺层、加热固化、冷却脱模等多个流程，由于其熔点高，通常在180℃以，成型模具经历加热和冷却的过程通常需要较长工时，仅能以人工半自动生产且材料受设备及模具影响有受热、压力不匀等问题。

利用热塑织物预浸料成型异型结构件的方式以冲压成型为主，即将片状热塑织物预浸料裁切成坯料，然后在加热器内将坯料加热软化，装入模内，快速合模加压，冷却脱模。冲压成型工艺对设备、加工条件要求较高，且由于传统的热塑织物预浸料为具有一定硬度的片材，在成型小尺寸、多造型、高纵深的零件时存在诸多困难。

中国专利CN107351428A提供了一种热塑板材成型机，具体涉及碳纤维板材生产技术领域，包括机架和设于所述机架上的轨道以及机械手臂，所述机架上依次设有放料区、模具区和烘烤区，所述放料区与所述烘烤区通过所述轨道连接，所述烘烤区与所述模具区通过所述轨道连接；所述烘烤区设有陶瓷加热器和温度传感器，所述模具区设有若干个模具和与所述模具相连的极冷极热装置，所述机械手臂放置于所述烘烤区，在所述轨道上滑动。但是该需要依赖极冷极热装置进行加热或冷却操作，控制不当会影响最终的成型效果。

本实用新型所用预浸料为柔性热塑织物预浸料，铺层过程中可贴合成型模具下模，成型过程中不会因为预浸料柔软性、延伸性差而导致外观问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种热塑性层合材料成型装置。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种热塑性层合材料成型装置，包括底座；

所述底座上设有滑轨，所述滑轨上依次安装有成型模具下模、加热单元和冷却单元；

所述底座上还安装有驱动单元，所述驱动单元包括气缸和机械臂，所述气缸安装在底座上，所述机械臂与气缸活动连接；

所述加热单元包括加热仓和加热器，加热器安装在加热仓的一侧面；

所述冷却单元包括冷却仓和水冷设备，水冷设备安装在冷却仓的一侧面。

基于上述技术方案，更进一步地，所述加热仓内部为中空结构，且内设滑轨，加热仓内设有电加热丝，电加热丝与成型模具下模电连接。

基于上述技术方案，更进一步地，所述加热器为陶瓷加热器。

基于上述技术方案，更进一步地，所述冷却仓内部为中空结构，且内设滑轨，冷却仓内安装有冷却水循环系统。

基于上述技术方案，更进一步地，所述气缸根据实际情况调节所述手臂的张力。

基于上述技术方案，更进一步地，所述陶瓷加热器加热温度比树脂融化温度高10-20℃。

基于上述技术方案，更进一步地，所述成型模具下模、加热单元和冷却单元间隔设置，且成型模具下模、加热单元和冷却单元两两之间相互平行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果具体体现在：

本实用新型通过将铺层、加热、冷却结构设置在一个设备上，且三个流程均由设备完成，代替传统的铺层-热台热压成型-冷台冷却脱模的转移过程，解决了现有热塑性层合材料成型仅能以人工半自动生产且材料受设备及模具影响有受热、压力不匀等问题，提高了生产效率；且本装置中的成型模具下模设置有电加热丝和冷却设备，可以对模具进行加热及降温，可保证模具及其中材料受热均匀。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

附图标记：1.滑轨；2.机械臂；3.加热单元；4.加热器；5.冷却单元；6.水冷设备；7.成型模具下模；8.底座；9.气缸；10.加热仓；11.冷却仓。

具体实施方式

为使本实用新型的目的和技术方案更加清楚，下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。

实施例1

根据图1所示的一种热塑性层合材料成型装置，包括底座8；底座8上设有滑轨1，滑轨1上依次安装有成型模具下模7、加热单元3和冷却单元5，其中，成型模具下模7、加热单元3和冷却单元5三者并没有直接的连接关系，底座8上设有滑轨1，成型模具下模7可以在滑轨1上移动，加热时，机械臂2将成型模具下模7推入加热单元3，冷却时，推入冷却单元3；底座8上还安装有驱动单元，驱动单元包括气缸9和机械臂2，气缸9安装在底座8上，机械臂2与气缸9活动连接；气缸9根据实际情况调节手臂的张力。

加热单元3包括加热仓10和加热器4，加热器4安装在加热仓10的一侧面；加热仓10内部为中空结构，且内设滑轨1，加热仓10内设有电加热丝，电加热丝与成型模具下模7电连接，具体的，加热仓为一个壳体结构，内部中空，且加热仓内部穿过有滑轨，其结构内部可升温加热，且电热丝与成型模具下模连接，在成型模具下模推入加热仓时开始共同加热，其中，加热仓两侧都设有开口，方便成型模具下模7被推入和推出。加热器4为陶瓷加热器4。陶瓷加热器4加热温度为比树脂融化温度高10-20℃。成型模具下模7、加热单元3和冷却单元5间隔设置，且成型模具下模7、加热单元3和冷却单元5两两之间相互平行。

冷却单元5包括冷却仓11和水冷设备6，水冷设备6安装在冷却仓11的一侧面。冷却仓11内部为中空结构，且内设滑轨1，冷却仓11内安装有冷却水循环系统，其中，冷却仓两端同样设有开口，方便加热仓处的成型模具下模7进入冷却以及冷却后推出脱模。水冷设备6的冷却原理与油式模温机间接冷却原理相同，主要包括冷却塔、交换阀等，其冷却介质的热量被热介质吸收后直接进入到交换阀内。具体的，采用冷却回路与主回路分开，冷却介质的热量被热介质吸收后直接进入到交换阀内，使用此种冷却方式时一定要保证冷却水的清洁，以免杂质将管道堵塞进而影响到机器的控温性能。采用此种方式冷却的优点是，温控精度高、适应性强。其中的，冷却水循环系统原理类似于模温机间接冷却过程，冷却塔等设备放置在设备外，冷却水循环系统放置在冷却单元5内，有循环冷却装置连接在成型模具下模7上，待模具被推入冷却单元5后开始冷却。

本装置的工作原理为：利用机械臂2将预浸料按照所需层数在成型模具下模7上铺层，闭合上模后将成型模具推入加热区域，加热至树脂融化温度以上10～20℃，例如PPS加热至310℃，PC加热至260℃，PEEK加热至360℃等，由机械臂2抓取已经在加热单元3内预热至树脂融化温度的成型模具上模，并将成型模具上模盖至成型模具上方，加压保持一段时间后，由机械臂2将其推入冷却单元5，冷却至树脂软化温度以下进行脱模。具体的，加压保持的时间以及压力范围根据实际生产情况进行相应调整，例如3-5层预浸料压力通常30bar，保压1min；7-10层预浸料层合压力通常50-70bar，保压1-2min；压力及时间通常随着预浸料层数的增加而增加。

而本装置的加热和冷却过程类似于模温机加热和冷却循环过程，具体为，加热器4和冷却管路与模具油道连接构成回路，导热油在泵的作用下进行循环。温度传感器将数据传送到外部连接的控制系统，自动调整加热或冷却动作，控制导热油温度。升温时的原理：升温时，温控表根据温度传感器的数据自动分析，控制加热器4状态，从而达到设定的温度。冷却时的原理：降温冷却时，加热器4停止加热，温控表控制冷却电磁阀状态，冷却水进入到热交换器，对导热油进行降温。为保证设备工作的安全性和稳定性，还需要设置一些安全系统。比如在系统压力过高时，压力控制器将数据传给控制器，加热器4停止加热；异常加热时，超温保护器根据温度传感器的数据，自动切断电源等。

以上仅为本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种热塑性层合材料成型装置，其特征在于，包括底座(8)；

所述底座(8)上设有滑轨(1)，所述滑轨(1)上依次安装有成型模具下模(7)、加热单元(3)和冷却单元(5)；

所述底座(8)上还安装有驱动单元，所述驱动单元包括气缸(9)和机械臂(2)，所述气缸(9)安装在底座(8)上，所述机械臂(2)与气缸(9)活动连接；

所述加热单元(3)包括加热仓(10)和加热器(4)，加热器(4)安装在加热仓(10)的一侧面；

所述冷却单元(5)包括冷却仓(11)和水冷设备(6)，水冷设备(6)安装在冷却仓(11)的一侧面。

2.根据权利要求1所述的一种热塑性层合材料成型装置，其特征在于，所述加热仓(10)内部为中空结构，且加热仓(10)内设有电加热丝，电加热丝与成型模具下模(7)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种热塑性层合材料成型装置，其特征在于，所述加热器(4)为陶瓷加热器。

4.根据权利要求1所述的一种热塑性层合材料成型装置，其特征在于，所述冷却仓(11)内部为中空结构，冷却仓(11)内安装有冷却水循环系统。

5.根据权利要求1所述的一种热塑性层合材料成型装置，其特征在于，成型模具下模(7)、加热单元(3)和冷却单元(5)间隔设置，且成型模具下模(7)、加热单元(3)和冷却单元(5)两两之间相互平行。

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