CN218985822U - 一种可调控热塑性复合材料快速成型系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调控热塑性复合材料快速成型系统，包括一控制器、一水平输送装置，以及设置在水平输送装置上的一上料/下料平台、至少一热压成型机、至少一冷压成型机、至少一暂存平台；所述热压成型机和冷压成型机具体设置在水平输送装置侧边，所述水平输送装置上设置有停放位置，停放位置下方还设置有升降移载机构，实现模具在停放位置与热压成型机热压位置/冷压成型机冷压位置之间的相互转移；所述水平输送装置受控制器控制进行双向择一输送。通过分别设置热压成型机和冷压成型机配比数目，对热塑性复合材料实现热压机和冷压机的连续生产，从而提高生产节拍达到快速成形效果。

Description

一种可调控热塑性复合材料快速成型系统

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种可调控热塑性复合材料快速成型设备及方法。

技术背景

模压成型工艺是指将粉状、粒状或纤维状的塑料放入成型模具型腔中，然后闭模，经加热、加压使其成型固化，再冷却取出。由于目前的模压成型工艺，加热和冷却都在模压机上完成，模具的升降温速度会依据尺寸而局限，因此完成一模次所需时间较长，连续生产时模压机需要反复加热加压和冷却，生产效率低，还存在能耗浪费。CN112140578 A公开了一种热塑性复合材料一体化制品成型的生产设备及生产方法，通过设置闭合的传送链，以及在传送链上依次安装的红外辐射加热炉对经过其的纤维预浸板加热软化，再由机械手转移到模压模具进行模压。该方法虽然可以实现自动化，提升工作效率，但是通过机械手臂对软化的预浸料进行转运，存在一定的难度，且环形闭合的传送链，对场地和空间要求高。同时红外线加热也仅能适用薄型的产品，对于大型、厚型的产品，无法保证加热塑形过程中，材料内部压力的均匀施加，容易出现固化程度不均，脱层等问题。

CN113001859 A公开了一种热塑性复合材料快速成型装备，成型装备包括上模具移动式加热模块、上模具固定式冷却模块、上模具固定式冷却模块支撑体、上模具固定板、下模具移动式加热模块、下模具固定式冷却模块、下模具固定式冷却模块支撑体、下模具移动板及上下模具移动式加热模块移动平台；上(下) 模具固定式冷却模块、上(下)模具固定式冷却模块支撑体和上(下)模具固定板为整体结构，构成“工”字结构，其左右两侧空间提供上(下)模具移动式加热模块工作腔体。成型装备均共用一套加热模块；在某组装备进入冷却程序时，可将加热模块移至于另一组成型装备进行加热，进而实现了复合材料的快速成型，同时保证了生产的连续性。该装备采用仅上或下一套加热模块，升降温效率低，均匀度较差，不适应做大型件和厚件，适应产品种类比较单一。

CN113954275 A公开了一种热塑性复合材料一体化快速成型方法，通过确定热塑性预浸料树脂基体的玻璃化转变温度和熔点温度，预浸料裁剪铺层；预浸料焊接处理得到预浸板，将成型模具加热到热塑性预浸料树脂基体的玻璃化转变温度以上保温，铺放预浸板；将加热片组覆于预浸板上，预浸料树脂基体熔融后，移除加热片组，冲压合模，保压固化；泄压脱模，将高温制品转运至室温模具中合模降温，制品冷却至玻璃化转变温度以下后，脱模获得制品。该发明虽然将热压成型和冷却定性采用两个模具完成，避免了传统模压采用同一模具要相继完成热压成型和冷却定型两个过程，生产效率低的问题，但是由于将热压固化后的高温制品转移至室温模具，该转移过程不保压，会导致产品不致密等缺陷，同时制品与模具定位不准等操作困难，进而影响成品质量。而采用加热片加热，对于大件、厚件等制品，会加热不均，进而也影响产品质量。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提出一种适用于热塑性复合材料快速成型设备及方法，将热压成型和冷压成型分开，使热压机和冷压机分别连续作业，提高生产效率。

为达到上述目的，本发明一方面提供一种热塑性复合材料快速成型系统，包括控制器、水平输送装置，以及设置在水平输送装置上的上料/下料平台、至少一热压成型机、至少一冷压成型机、至少一暂存平台；所述控制器分别连接控制水平输送装置、上料/下料平台、热压成型机、冷压成型机、暂存平台；所述热压成型机和冷压成型机具体设置在水平输送装置侧边，与其对应的水平输送装置上还设置停放位置和升降移载机构，通过升降移载机构，实现加工单元在热压成型机停放位置与热压机热压位置的转移，以及在冷压成型机停放位置与冷压机冷压位置的相互转移；所述水平输送装置受控制器控制进行双向择一输送。所述加工单元是指完成铺料、合模的模具。

在另一实施例中，所述至少一热压成型机和至少一冷压成型机的配置台数根据产品热压时间和冷压时间设定，具体实施方法为热压成型机台数：冷压成型机台数=冷压时间：热压时间。

在另一实施例中，所述至少一热压成型机和至少一冷压成型机均为多台设置，每台热压成型机和每台冷压成型机可独立控制开启或关闭。因此在生产时，可以根据生产产品具体热压时间和冷压时间，从而开启相应机台数以满足热压成型机和冷压成型机的连续生产，从而适应不同产品工艺。

在另一实施例中，一种热塑性复合材料快速成型系统，包括水平输送装置，以及通过水平输送装置依次连接的一上料/下料平台、一冷压成型机、一热压成型机以及一暂存平台，所述冷压机和热压机具体设置在水平输送装置侧边；在所述水平输送装置上，与热压成型机和冷压成型机相对应的位置上设置有停放位置和升降移载机构。所述上料/下料平台，用于上料合模和开模取料，在上料/下料平台完成铺料合模的加工单元经过水平输送装置自动化转运至热压成型机停放位置，再通过升降移载机构将加工单元转运至热压成型机热压位置进行热压成型，热压成型完成后，加工单元通过升降移载机构从热压位置转运至热压停放位置，等待水平输送装置将其运送至冷压成型停放位置，再经过水平移载平台将其转运至冷压成型机冷压位置，进行冷压定型；完成冷压定型后，通过升降移载机构转运至冷压停放位置，等待水平输送装置运送至上料/下料平台取料；所述暂存区起周转模具的作用，当铺好料的模具从上料/下料平台输送过来时热压成型机正在热压上一模，则当前完成铺料的模具进入暂存区，等待热压成型机热压。

在另一实施例中，所述上料/下料平台、冷压成型机停放位置、热压成型机停放位置、暂存位置等距设置。

在另一实施例中，水平输送系统移动速度为1-5m/min。

在另一实施例中，所述热塑性复合材料快速成型系统，还包括设置在热压成型机之前的预热装置，可对模具在进入热压成型机之前先预热升温。

通过本发明的系统制备热塑性复合材料，包括以下步骤：

步骤一、在上料/下料平台上进行的铺料合模；

步骤二、将完成铺料合模的加工单元经水平输送装置输送至热压成型机停放位置（在热压成型机有热压任务时，输送往暂存区等待，当热压成型机完成上一模热压进程时，暂存区的模具可转运至热压成型机进行热压进程）；

步骤三、热压成机型停放位置上的加工单元经升降移载机构转移至热压成型机热压位置，进行热压成型，热压成型时间根据具体树脂体系和产品厚度等做相应设计；

步骤四、完成热压成型的加工单元经升降移载机构转移至热压成型机停放位置，等待水平输送装置载走；

步骤五、已完成热压的加工单元经水平输送装置输送至冷压成型机停放位置；

步骤六、通过移载平台将加工单元从冷压机停放位置转运至冷压机冷压位置，进行冷压，冷压定性时间根据具体树脂体系和产品厚度进行设计；

步骤七、将完成冷压的加工单元经移载平台转运至冷压机停放位置，等待水平输送装置载走；

步骤八、将完成冷压的加工单元经水平输送装置输送至上料/下料平台，进行开模取料。

以上为每一模的生产流程，在连续自动化生产中，当第一模进入热压机后，热压成型过程中，操作人员即可对第二模进行铺料合模，并将铺好料的加工单元输送至暂存平台，等待第一模完成热压成型后，将加工单元从热压机中转移至热压机停放位置，通过水平输送装置输送往冷压机停放位置时，暂存平台的第二模同步从暂存平台输送往热压机停放位置；当第一模从冷压成型机停放位置转运至冷压成型机冷压位置时，第二模同时从热压成型机停放位置转运至热压成型机热压位置，此时热压成型机和冷压成型机同时在工作，期间第三模完成铺料并转运至暂存位置，等待热压；当第一模完成冷压，从冷压机转运出来载向上料/下料平台，第二模同时从热压机出来被转运往冷压机进行冷压，第三模开始进入热压成型机。在第二模冷压，第三模热压过程中，完成第一模的取料和第四模的上料及转运至暂存区，依次循环。

有益效果：通过分别设置热压成型机和冷压成型机，将在热压成型机中完成热压的单元（模具和制件）迅速转移至冷压成型机进行冷压，无需在热压成型机上冷却降温，热压成型机可继续热压下一个单元，从而提高生产节拍；同时在转移过程中，产品都处于锁紧的模具中，可保证制件保持成型所需压力，不在转移过程产生质量问题和操作困难。可设置多热多冷多工位，可根据产品热压和冷压需求，启用相应的热压成型机和冷压成型机，实现热塑性复合材料的连续化生产和快速成型。

附图说明

附图1为本发明的热塑性复合材料快速成型系统示意图；

附图2为本发明的热塑性复合材料快速成型系统和工作流程示意图；

附图3为本发明另一种热塑成型复合材料快速成型系统和工作流程示意图；

其中：1-水平输送装置；2-上料/下料平台；3-热压成型机；4-冷压成型机；5-暂存平台；6-控制器；7-水平移载机构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本发明的热塑性复合材料快速成型系统，包括控制器、水平输送装置，以及设置在水平输送装置上的上料平台、至少一热压成型机、至少一冷压成型机、至少一暂存平台、下料平台；所述控制器分别连接控制水平输送装置、上料/下料平台、热压成型机、冷压成型机、暂存平台；所述热压成型机和冷压成型机具体设置在水平输送装置侧边，与其对应的水平输送装置上还设置停放位置和升降移载机构，通过升降移载机构，实现加工单元在热压成型机停放位置与热压机热压位置的转移，以及在冷压成型机停放位置与冷压机冷压位置的相互转移；所述水平输送装置受控制器控制进行双向择一输送，所述上料平台和下料平台为同一平台。

实施例1

本发明涵盖的其中一种热塑性复合材料快速成型系统，参照附图1，包括控制器6、水平输送装置1、以及依次设置在水平输送装置1上的上料/下料平台2、一冷压成型机4、一热压成型机3、一暂存平台5；所述控制器6分别连接控制水平输送装置1、上料/下料平台2、热压成型机3、冷压成型机4、暂存平台5；所述上料/下料平台2和暂存平台5分别设置在水平输送装置1首尾两端；所述一冷压成型机4与一热压成型机3设置在水平输送装置1侧边；所述与热压成型机3、冷压成型机4对应的水平输送装置1上还设置有停放位置和升降移载机构7；所述升降移载机构7可将加工单元在停放位置与热压成型机3/冷压成型机4间进行转移。

参照附图2，一种热塑性复合材料快速成型系统，其工作流程为在上料/下料平台2完成铺料合模，然后将铺好料的模具（加工单元）通过水平输送装置1转运至热压成型机3停放位置，再通过水平移载机构7转运至热压成型机3的热压位置进行热压（如果热压成型机3的热压位置有热压任务，则进一步转运至暂存平台5，等待热压成型机3完成上一模的热压任务，再从暂存平台5转运至热压成型机3进行热压），完成热压后，进一步转运至冷压成型机4进行冷压，完成冷压后的加工单元转运至上料/下料平台2进行开模取料。

采用附图1所示成型系统，制备一种热塑性PP碳纤维复合材料，铺料5min，热压成型温度为200℃，热压时间为40min,在冷压机中冷却温度为80℃，冷却时间为40min，出模10min。以前三模为例，其自动化连续生产过程如表1。

表格1

 表1（续）

从表1可以看出，整个生产进程，由于制件的热压成型和冷压成型在不同机台上完成，所以当热压成型机完成热压成型并输送走一个加工单元后，下一个等待热压成型的加工单元可紧接着进入热压成型机进行热压成型，实现了热压成型机的连续工作；同理，当冷压成型机完成当前加工单元的冷压成型并输送走后，刚从热压机输送出来的加工单元可紧接着进入冷压机继续冷压成型，实现冷压机的连续生产，实现3组加工单元同时在生产系统上周转。

参看表2，为本发明与现有技术连续生产情况下，所需时间对比。

表2

由上表可看出，本发明与现有技术相比，二者生产第一模时，所需时间相同，但是连续生产后，本发明提升生产效率优势凸显。现有技术连续生产2模次所需的时间，本发明可生产出3模次，生产效率提高50%；现有技术连续生产3模次所需的时间内，本发明可生产5模次，生产效率提高约67%。对于生产的量越大，本发明提高生产效率越明显。

实施例2

一种可调控热塑性复合材料快速成型系统，包括多台热压成型机和多台冷压成型机。参照附图3，具体包括水平输送装置1、以及依次设置在水平输送装置1上的上料/下料平台2、2组冷压成型机4、两台热压成型机3、一暂存平台5；所述上料/下料平台2和暂存平台5分别设置在水平输送装置1首尾两端；所述两台热压成型机3分别设置在水平输送装置1两侧，所述两台冷压成型机4分别设置在水平输输送装置1两侧，且冷压成型机4设置在上料/下料平台2与热压成型机3之间；所述与热压成型机3、冷压成型机4对应的水平输送装置1上还设置有停放位置和升降移载机构7；所述升降移载机构7可将加工单元在停放位置与热压成型机3/冷压成型机4间进行转移。两台热压成型机同时启用，配合启用一台冷压成型机，实现连续化生产。对于热压时间和冷压时间相同情况下，该系统中两台热压成型机和2台冷压成型机同时工作，实现连续生产；当制品热压时间是冷压时间2倍时，可配置两台热压机与1台冷压成型机同时工作，实现连续生产。

以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即但凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。

Claims (7)

1.一种可调控热塑性复合材料快速成型系统，其特征在于，包括控制器、水平输送装置，以及设置在水平输送装置上的至少一上料/下料平台、至少一热压成型机、至少一冷压成型机、至少一暂存平台；所述控制器分别连接控制水平输送装置、上料/下料平台、热压成型机、冷压成型机、暂存平台；所述热压成型机和冷压成型机具体设置在水平输送装置侧边，所述水平输送装置上设置有停放位置，停放位置下方还设置有升降移载机构，实现加工单元在停放位置与热压成型机热压位置/冷压成型机冷压位置之间的相互转移；所述水平输送装置受控制器控制进行双向择一输送。

2.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料快速成型系统，其特征在于所述至少一热压成型机和至少一冷压成型机可分别受控制器独立控制。

3.根据权利要求1所述的一种可调控热塑性复合材料快速成型系统，其特征在于包括水平输送装置，以及依次设置在水平输送装置上的一上料/下料平台、一热压成型机、一冷压成型机、一暂存平台；所述上料/下料平台和一暂存平台分别设置在水平输送装置两端；所述热压成型机和冷压成型机分别设置在水平输送装置侧边。

4.根据权利要求3所述的一种可调控热塑性复合材料快速成型系统，其特征在于所述冷压成型机设置在上料/下料平台与热压成型机之间。

5.根据权利要求2所述的一种可调控热塑性复合材料快速成型系统，其特征在于所述上料/下料平台、热压成型机、冷压成型机、暂存平台在水平输送装置上等距离设置。

6.根据权利要求1所述的一种可调控热塑性复合材料快速成型系统，其特征在于所述热压成型机与冷压成型机的台数配置与其热压时间和冷压时间成反比。

7.根据权利要求1所述的一种可调控热塑性复合材料快速成型系统，其特征在于，还包括预热装置，可对进入热压成型机之前的模具进行预热。

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