CN2855693Y - 一种纤维预成型体的成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纤维预成型体的成型装置，它包括模具成型部分与纤维喷射部分；模具成型部分包括模具移动平台和与其连接的轨道，其特征：轨道为圆形，轨道的圆心设有一圆形平台；模具移动平台设置3个，圆形轨道上有预成型、成型合模和固化脱模三个工位，以等角距位于圆形轨道上。模具移动平台内有模板，该模板下部沿周向设置加热管。模具移动平台通过风道及圆形平台内主风道与电热鼓风机连通；成型合模工位的上对应设有合模装置；纤维喷射部分包括喷射枪体与进料控制装置；喷射枪体枪口位于预成型工位上部；进料控制装置于圆形平台上。3个模具移动平台可三工位连续循环，采用此装置提高预成型体的合格率，降低成本，适应生产规模化、高质量化的生产。

Description

一种纤维预成型体的成型装置

技术领域

本实用新型涉及一种纤维预成型体的成型装置，主要用于车用复合材料大型结构件的纤维预成型体的成型。

背景技术

目前，树脂传递模塑工艺作为一种新型的复合材料结构件预成型工艺已经应用于结构件，特别是大型或复杂结构件的成型工艺中。该工艺在低温、低压下可实现液体树脂一步浸渍，一次整体成型带有夹芯、加筋、预埋件的大型结构功能部件，较大幅度降低了模具、高能耗设备的投资；由于采用了闭模成型，环境污染小，产品尺寸稳定，性能可靠等特点已经发展成为一类高性能低成本制造技术，实现其提高增强材料的铺覆效率，保证增强体分布和性能的稳定起到了重要作用。但该预成型体的成型仍存在由于纤维增强体的不充分浸润而造成的空隙和干区的缺陷，纤维增强体铺放不均匀，使得注射过程中树脂流动冲模不完整，以导致增强体材料滑移错排和内部的纤维屈曲等缺陷；可重复性较差，废品率高达20～30％，同时也严重影响其制品的物理性能、机械性能及表面质量。如何能将增强体材料制成稳定的预成型体，而后可一次装模，从而保证预成型体装模的可靠性和可重复性的研究一直是玻璃钢行业科技人员重点研究的课题。

发明内容

为了解决上述现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种可以有效提高预成型体的合格率，降低了制造成本的纤维预成型体的成型装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种纤维预成型体的成型装置，它包括模具成型部分与纤维喷射部分；模具成型部分包括模具移动平台和与其连接的轨道，其特征在于：该轨道为圆形轨道，位于圆形轨道的圆心处设有一圆形平台；模具移动平台至少设置3台，均与圆形轨道轮接；位于该圆形轨道上等角距相应设置有预成型工位、成型合模工位及固化脱模工位；模具移动平台内安装有成型工装，该成型工装中部设有漏斗型框架，漏斗型框架上部内壁固接一模板，下部外壁沿周向并列设置有多根加热管，底部端口与一风道相接，该风道与圆形平台内设的主风道出口连通，主风道进口通过一风管与外设的电热鼓风机相接；位于成型合模工位的模具移动平台上表面对应设置有合模装置；纤维喷射部分包括一喷射枪体与进料控制装置；该喷射枪体由一纤维纱短切喷射机切纱器与一胶粘剂自动喷枪铰接为一体组成，其枪口相对位于预成型工位的模具移动平台上表面设置；进料控制装置包括一胶粘剂自动送料压力罐与一纤维纱架，其中，胶粘剂自动送料压力罐与胶粘剂自动喷枪管道连接，纤维纱架的纱线由安装于纤维纱短切喷射机切纱器尾部的纤维原纱入口引入其内。

上述进料控制装置固定于圆形平台上；该圆形平台外缘还套设一绕该圆形平台中心旋转的环形台，环形台与模具移动平台由连接架固定且同步旋转。

上述喷射枪体跟踪位于预成型工位的模具移动平台移动，纤维纱短切喷射机切纱器喷出的短纤维与胶粘剂自动喷枪喷出的胶粘剂在空中交织混合后落入该模具移动平台上表面。

上述模板为带有若干筛孔的玻璃钢模板，其筛孔为表面均布，孔径为2～3mm，两孔中心距为2～3cm；多根加热管并联后与外设的稳压电源连接；成型工装上表面设置有定位槽，两侧外壁上端分别设有定位装置。

上述定位槽为3条并列设置的半圆形凹槽，位于两侧的半圆形凹槽的槽宽均为10mm，其两槽之间的中心距为40mm；半圆形凹槽位于两槽间距的中线上，其槽宽为20mm；在该半圆形凹槽上覆盖有带有筛孔的铝条，该铝条厚度为2mm；铝条与其被覆盖的半圆形凹槽之间形成一真空通道，其底部连接一真空管通过圆形平台内设的主真空管与外设的大功率离心式轴流风机相联。

上述进料控制装置内还设有空气压缩装置，空气压缩装置驱动胶粘剂自动送料压力罐将胶粘剂经胶粘剂自动喷枪喷出；纤维纱短切喷射机切纱器内设置有约束张力器、气动切纱轮、驱动电机与鼓风装置，约束张力器位于该纤维纱短切喷射机切纱器的尾部，其与气动切纱轮连接，鼓风装置位于气动切纱轮一侧；胶粘剂自动喷枪内由后至前分别设置有胶粘剂压力控制阀及胶粘剂流量控制阀。

本实用新型中的合模装置可以采用两种形式，以保证预成型体满足需要的成型厚度。

其一，采用玻璃钢上压模与密封条的组合，密封条截面为圆形，其直径为10mm密封条嵌装于半圆形凹槽内；玻璃钢上压模的厚度为3～5mm，其左右两端分别由模具移动平台上设定的定位装置固定。其作用是对模板上落下的短纤维与胶粘剂交织的混合物提供所需要的形面和将蓬松料压实。

其二，采用软质的硅橡胶软模，其厚度为5～8mm，在该软模的下表面沿其周边设置有2排半圆形凸起，2排半圆形凸起之间的平面位于模具移动平台上表面两侧安装的铝条上，其凸起部分别落入其半圆形凹槽内。铝条的作用是为防止真空状态下，硅橡胶上压模出现塌陷。

本实用新型由于采用上述技术方案，其具有益效果如下：

1、预成型体的成型装置采用模具通用部分与产品成型面的组合设计，改变了现有技术中针对每种产品都需要制造通用部分的缺陷，本实用新型采用在玻璃钢模具上开筛孔，热气流从玻璃钢模具的背面吹向预成型体，实现固化预成型体的目的，因而使该预成型设备具有很好的通用性，对不同的产品，只需要更换筛孔模板就能满足其生产要求，固此，大大降低了设备投入及制造成本。

2、通过模具移动平台的设置与喷射装置的设置实现了其模具移动与喷纱喷胶自动化，实现其纤维短切纱与胶粘剂的均匀混合，该预成型装置具有很强的适应性和变形性，克服了现有技术中纤维增强体的不充分浸润而造成的空隙和干区的缺陷，具有可重复性，成品率提高20～30％，还能较好的适应形状多样、性能要求差异较大的汽车部件的成型要求。

3、本实用新型采用了多工位循环设置，在工作中共享加热和风道系统的操作平台，可实现一工位喷射，另一工位压制定型，过渡区域冷却脱模的方式。大大节约了成型时间，降低了能量的消耗，保证了产品的质量和批量生产的需要。

4、利用该装置铺设增强材料短切纤维时，借助纤维纱短切喷射机切纱器自动剪裁功能和胶粘剂自动喷射功能能完成复杂曲面的汽车部件预成型体的喷射。提高了增强材料预铺放模板的准确度，可以避免增强材料出现皱缩、变薄、撕裂等问题，同时保证了增强材料在向下滑移时不发生跑边的现象，对于深度较大，外形复杂的产品效果更加明显。

5、本实用新型的可操作性强，产品与模具贴合好；对灌注时的工艺影响小；产品表面凹凸少，外观平整，适宜于推广实施。

6、在RTM树脂传递模塑工艺成型工艺中关键和困难的一步为铺模之前需预先预成型体，该技术解决了如何将纤维迅速而有效地装入模具中，而不必在产品模具上将增强体逐层剪切和整形以符合模具表面地复杂曲面形状。在RTM工艺流程中采用预成型体的预成型装置将有利于提高增强材料的装配效率，减小成型工艺中的缺陷，能制备成无加工余量的高品质复合材料，适应生产的规模化、批量化、高质量化的预成型体制造要求。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图

图2为预成型平台的结构示意图

图3为图2的A-A向截面示意图

图4为硅橡胶软模定位结构示意图

图5为硅橡胶软模的截面示意图

图6为玻璃钢上压模与密封条安装结构的截面示意图

图7为密封条的截面示意图

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型设有3个底部安装有车轮的模具移动平台，模具移动平台以等角度形式安装于一圆形轨道4上，圆形轨道4上与模具移动平台对应的位置分别设置为预成型工位、成型合模工位和固化脱模工位，圆形轨道4的中心处固定有一圆形平台5，进料控制装置固定于该圆形平台5上；圆形平台5的外缘还套设有一环形台，环形台与3台模具移动平台由连接架固定在一起且同步旋转，环形台由外接的电动机提供动力。

模具移动平台内设置有成型工装61，其内具有一漏斗型框架6，在漏斗型框架6上部为一巨型框，其内固接一模板62，模板62采用带有筛孔的玻璃钢模板；漏斗型框架6下部为一四棱锥体；该锥体外壁沿周向并列设置有多根加热管7，加热管7的数量根据具体的预埋件以及漏斗型框架6情况确定，在本实施例中，大约选用200W左右功率的加热管共24根。均匀分布于该锥体外壁，多根加热管并联后与外设的稳压电源连接；该锥体底部端口与一风道8相接，该风道8与圆形平台5内设的主风道出口端连通，主风道进口端通过一风管与外设的电热鼓风机14连接；电热鼓风机14的热风给漏斗型框架6提供吸力，以使短纤维与胶粘剂以一定比例混合后均匀附到玻璃钢模板的表面；

玻璃钢模板厚度为5～8mm，若干筛孔在表面为均布状态，筛孔的孔径为2～3mm，两孔中心距为2～3cm；多根加热管7并联后与外设的稳压电源连接，成型工装61上表面周边设置有定位槽，两侧外壁上端分别设有定位装置611与定位装置611’。定位槽开设3条，其形状为半圆形凹槽，分别为半圆形凹槽612、半圆形凹槽612’以及半圆形凹槽612”，位于中间的半圆形凹槽612槽宽为20mm，与它相邻的两侧半圆形凹槽612’、半圆形凹槽612”稍窄，其槽宽为10mm，这两个槽中心距为40mm；半圆形凹槽位于两槽间距的中线上，其槽宽为20mm；在该半圆形凹槽612上覆盖有带有筛孔的铝条613，其厚度为2mm，该铝条613与其被覆盖的半圆形凹槽612之间形成一真空通道，其下部通过一真空管10经圆形平台5内设的主真空管与外设的大功率离心式轴流风机11相联；进料控制装置内还设有空气压缩装置13，空气压缩装置13驱动胶粘剂自动送料压力罐131将胶粘剂经所述胶粘剂自动喷枪122喷出。

纤维喷射部分包括一喷射枪体12与进料控制装置；喷射枪体12由一纤维纱短切喷射机切纱器121与一胶粘剂自动喷枪122铰接为一体组成，其枪口部位相对于预成型工位的模具移动平台上部设置；纤维纱短切喷射机切纱器121内设置有约束张力器、气动切纱轮、驱动电机与鼓风装置，约束张力器位于该纤维纱短切喷射机切纱器121的尾部，其与气动切纱轮连接，鼓风装置位于气动切纱轮一侧；进料控制装置包括一胶粘剂自动送料压力罐131与一纤维纱架132。胶粘剂自动送料压力罐131与胶粘剂自动喷枪122连接，纤维纱架132通过纤维原纱入口与纤维纱短切喷射机切纱器121连接；胶粘剂自动喷枪122内由后至前分别设置有胶粘剂压力控制阀及胶粘剂流量控制阀。

在实际操作中，3台模具移动平台，分别位于预成型工位、成型合模工位和固化脱模工位，3个模具移动平台各距120°角设置，在圆形平台5的环形台带动下作匀速移动，喷射枪体12与圆形平台5上的进料控制装置为管道连接，喷射枪体12跟踪预成型工位的模具移动平台移动，圆形平台5上设置的纤维纱短切喷射机切纱器121喷出的短纤维与所述胶粘剂自动喷枪122喷出的胶粘剂在空中交织混合后落入模具移动平台上表面。

本实用新型采用预成型工位、成型合模工位和固化脱模工位的多工位循环同步工作，在运行中通过各自的风道连通至圆形平台5的主风道内，共享风道系统的操作平台，可实现在预成型工位喷射、成型合模工位上合模压制定型、固化脱模工位冷却脱模的方式循环工作，大大节约了成型时间，热量可通过风道循环使用，降低了能量的消耗，保证了产品的质量和批量生产的需要。

如图1、图3、图4、图5、图6、图7所示，本实用新型设置的合模装置9可有两种方式：

其一：合模装置9采用硅橡胶软模91，其厚度为5～8mm；该硅橡胶软模91下表面沿其周边设置有2排半圆形凸起，2排半圆形凸起之间的平面位于铝条613上，其凸起部分别落入半圆形凹槽612’、612”内。

其二：合模装置9采用玻璃钢上压模92与密封条93的组合，密封条93的截面为圆形，其直径为10mm，该密封条93嵌装于成型工装61上表面的半圆形凹槽612’、612”内；玻璃钢上压模92的厚度为3～5mm，其左右两端分别由定位装置611、611’固定连接。本实用新型采用的玻璃钢上压模不需要像制备正式产品的玻璃钢模具需要很好的刚度和强度，而只需要提供所需的形面和压实蓬松的刚度而已。

本实用新型的工作原理如下：

1)利用具有负压热流的、带筛孔的玻璃钢模板，模板的厚度、外形根据产品的大小设计，一般应控制在5～8mm。

2)选用廉价的玻璃纤维粗纱经纤维纱短切喷射机切纱器切割成50～80mm长度的短纤维。

3)胶粘剂通过胶粘剂自动喷枪均匀吹附并雾化。

4)在有热气流负压吸附作用下，短纤维与胶粘剂按以一定比例均匀吸附到玻璃钢模板的表面。

5)短纤维与胶粘剂的混合物沉积到模板表面一定厚度时，放置预埋件。

6)继续重复2)～4)，将预埋件覆盖住，并使沉积的附有胶粘剂的短纤维达到产品要求的厚度。

7)采用薄玻璃钢上压模与密封条配合使用或用硅橡胶软模与经处理后的模具移动平台两端连接件固接，然后实现合模。

8)通过多根加热管电热加温，开启电热鼓风机同时抽风，加大热风流量，促进胶粘剂软化，短切纤维与胶粘剂混合材料与玻璃钢模板贴实，蓬松的沉积短切纤维被压制到产品需要的厚度。

9)在热压状态下持续加热固化，其固化温度为60～80℃；固化时间为3～5分钟。

10)冷却至室温后，脱模。

Claims (9)

1、一种纤维预成型体的成型装置，它包括模具成型部分与纤维喷射部分；所述模具成型部分包括模具移动平台和与其连接的轨道，其特征在于：该轨道为圆形轨道(4)，位于圆形轨道(4)的圆心处设有一圆形平台(5)；所述模具移动平台至少设置3台，均与所述圆形轨道(4)轮接；位于该圆形轨道(4)上等角距相应设置有预成型工位、成型合模工位及固化脱模工位；所述模具移动平台内安装有成型工装(61)，该成型工装(61)中部设有漏斗型框架(6)，漏斗型框架(6)上部框架内固接一模板(62)，下部外壁沿周向并列设置有多根加热管(7)，底部端口与一风道(8)相接，该风道(8)与所述圆形平台(5)内设的主风道出口连通，主风道进口通过一风管与外设的电热鼓风机(14)相接；位于所述成型合模工位的模具移动平台上表面还对应设置有一合模装置(9)；所述纤维喷射部分包括一喷射枪体(12)与进料控制装置；该喷射枪体(12)由一纤维纱短切喷射机切纱器(121)与一胶粘剂自动喷枪(122)铰接为一体组成，其枪口相对位于所述预成型工位的模具移动平台上表面设置；所述进料控制装置包括一胶粘剂自动送料压力罐(131)与一纤维纱架(132)，其中，胶粘剂自动送料压力罐(131)与所述胶粘剂自动喷枪(122)管道连接，所述纤维纱架(132)的纱线由安装于所述纤维纱短切喷射机切纱器(121)尾部的纤维原纱入口引入其内。

2、如权利要求1所述纤维预成型体的成型装置，其特征在于：所述进料控制装置固装于所述圆形平台(5)上，该圆形平台(5)的外缘还套设一可旋转的环形台，所述模具移动平台通过其两端设置的连接架与该环形台固接且同步旋转。

3、如权利要求2所述纤维预成型体的成型装置，其特征在于：所述喷射枪体(12)跟踪位于所述预成型工位的模具移动平台移动，所述纤维纱短切喷射机切纱器(121)喷出的短纤维与所述胶粘剂自动喷枪(122)喷出的胶粘剂在空中交织混合后落入该模具移动平台上表面。

4、如权利要求3所述纤维预成型体的成型装置，其特征在于：所述模板(62)为带有若干筛孔的玻璃钢模板，其筛孔为表面均布，孔径为2～3mm，两孔中心距为2～3cm；所述多根加热管(7)并联后与外设的稳压电源连接；所述成型工装(61)上表面设置有定位槽，两侧外壁上端分别设有定位装置(611、611’)。

5、如权利要求4所述纤维预成型体的成型装置，其特征在于：所述定位槽为3条并列设置的半圆形凹槽(612、612’、612”)，位于两侧的半圆形凹槽(612’、612”)的槽宽均为10mm，其两槽之间的中心距为40mm；所述半圆形凹槽(612)位于两槽间距的中线上，其槽宽为20mm；在该半圆形凹槽(612)上覆盖有带有筛孔的铝条(613)，该铝条(613)厚度为2mm；所述铝条(613)与其被覆盖的半圆形凹槽(612)之间形成一真空通道，其底部连接一真空管(10)通过所述圆形平台(5)内设的主真空管与外设的大功率离心式轴流风机(11)相联。

6、如权利要求5所述纤维预成型体的成型装置，其特征在于：所述进料控制装置内还设有空气压缩装置(13)，空气压缩装置(13)驱动所述胶粘剂自动送料压力罐(131)将胶粘剂经所述胶粘剂自动喷枪(122)喷出；所述纤维纱短切喷射机切纱器(121)内设置有约束张力器、气动切纱轮、驱动电机与鼓风装置，所述约束张力器位于该纤维纱短切喷射机切纱器(121)的尾部，其与气动切纱轮连接，所述鼓风装置位于气动切纱轮一侧；所述胶粘剂自动喷枪(122)内由后至前分别设置有胶粘剂压力控制阀及胶粘剂流量控制阀。

7、如权利要求4或5或6所述纤维预成型体的成型装置，其特征在于：所述合模装置(9)为一硅橡胶软模(91)，其厚度为5～8mm；该硅橡胶软模(91)下表面沿其周边设置有2排半圆形凸起，2排半圆形凸起之间的平面位于所述铝条(613)上，其凸起部分别落入所述半圆形凹槽(612’、612”)内，其左右两端分别由所述定位装置(611、611’)固定。

8、如权利要求4或5或6所述纤维预成型体的成型装置，其特征在于：所述合模装置(9)为玻璃钢上压模(92)与密封条(93)的组合，所述密封条(93)的截面为圆形，其直径为10mm，该密封条(93)嵌装于所述成型工装(61)上表面的半圆形凹槽(612’、612”)内；所述玻璃钢上压模(92)的厚度为3～5mm，其左右两端分别由所述定位装置(611、611’)固定。

9、如权利要求8所述纤维预成型体的成型装置，其特征在于：所述密封条(93)为硅橡胶密封条。

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