CN2885551Y - 一种纤维预成型体的制造装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纤维预成型体的制造装置，它包括模具成型结构，其特征为：它还包括有一纤维喷射结构；模具成型结构包括上横梁、下横梁与支撑杆；上横梁的四角分别设主液压缸，支撑杆为主液压缸的缸杆，缸杆下端与下横梁垂直固接；下横梁的长度长于上横梁，下横梁上表面沿其长度方向嵌设有一轨道，一底面固有车轮的模具移动平台位于其轨道上；在上横梁下表面固接一上模，其经管道与一外设的热风装置连通；模具移动平台上表面固接一下模，其经管道与一外设的真空负压装置连通；纤维喷射结构由喷射枪体与进料控制装置组成；该设备原料损耗小，成本低，工作效率高，可适合复杂形状以及深度大的形状的预成型体的制备，易于推广实施。

Description

一种纤维预成型体的制造装置

技术领域

本实用新型涉及一种纤维预成型体的制造装置，主要适用于大型结构件或复杂构件复合材料预成型体的制造。

背景技术

根据纤维预成型体结构的整体性、纤维的直线性和连续性，现有的纤维预成型体可分成3类：离散型、连续型(二维)和整体型(三维)。离散型预成型体采用随机短切毡铺设成型，其结构性能较差，但原材料价格低；二维连续增强材料预成型体中的纤维体积含量最高，面内力学性能最佳(尤其采用无波纹材料)，但层间性能差。这类结构也可加工成三维预成型体，但由于沿厚度方向没有增强纤维，故仍称为“二维结构”；整体预成型体采用三维取向的纤维，降低了平面内的增强效果为代价改进了层间性能和损伤容限。

依据上述现有的纤维预成型体结构，目前所采用的纤维预成型设备通常为直接预成型设备或热模压预成型设备，其中，直接成型设备中由玻璃纤维的切断及吹附装置、吹附胶粘剂的装置、转台、吸引装置以及热烘干炉，该设备适合生产批量多的产品，具有操作性强，工艺较为简便，与模具贴合性强，增强材料不易偏离，胶粘剂流动阻碍小，产品表面凹凸少，外观光滑等优点，但其设备成本高；操作环境较差，纤维预成型的成型精度较差，不适合复杂形状及大型结构预成型体的制备；

热模压预成型设备主体为一预成型模具，采用含有胶粘剂的片状增强材料，增强材料主要为织物和玻璃纤维毡，将其剪裁后铺贴在该模具上，通过加热装置加温、熔化胶粘剂，加压、冷却和脱模等工序，靠物理作用固定其片状增强材料。采用这种预成型设备成型其结构，该设备适合形状单一的产品加工，其加工周期短；可自动化，但不适合成型深度大的形状，纤维预成型体表面上易留增强材料的花纹，且铺贴的材料只能用一种，裁剪过程中有10％的材料损失，胶粘剂流动不均匀，因而导致材料成本高。

实用新型内容

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操作性强，工艺简便，与模具贴合性强、设备成本低，能够满足复合材料大型结构件与复杂结构件成型要求的纤维预成型体的制造装置。

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制造装置，它包括模具成型结构，其特征为：它还包括有一纤维喷射结构；模具成型结构包括平行设置的上横梁、下横梁，其间垂接有支撑杆，上横梁的四角分别设置有主液压缸，支撑杆为主液压缸的缸杆，该上横梁在主液压缸的推动下，沿主液压缸缸杆升降移动，缸杆的下端与下横梁固接；该下横梁长度长于上横梁，其延长段至少为上横梁长度的一倍，在下横梁上表面沿其长度方向嵌设有一轨道，一底面固有车轮的模具移动平台位于轨道上，下横梁内至少设有1个推动模具移动平台沿轨道水平移动的推动液压缸；上横梁下表面固接一上模，其经管道与一外设的热风装置连通；模具移动平台上表面固接一下模，其经管道与一外设的真空负压装置连通；纤维喷射结构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，其枪口部位相对于上横梁延长段设置；进料控制装置为一胶粘剂自动送料压力罐与一纤维纱架，胶粘剂自动送料压力罐与胶粘剂自动喷枪连接，纤维纱架通过纤维原纱入口与纤维纱短切喷射机切纱器连接。

上述的下横梁相对于上横梁部位的轨道上且与所述模具移动平台的车轮定位处开设有轮槽，该轮槽直径大于其车轮直径；在轮槽底部还设置有顶升液压缸。

上述的车轮设置有4个，所述轮槽对应开设4个，所述顶升液压缸的压力至少为10吨。

上述的下模为一带有筛孔的密闭真空模腔；上模为一带有筛孔的通热空气的模腔；其筛孔为表面均布，筛孔孔径为2～3mm，两孔间距为2～3cm。

上述的下横梁两侧设置有至少2对锁紧液压缸，其分别位于所述模具移动平台定位的二端；推动液压缸设为1个，安装位于所述下横梁任一端。

上述的热风装置由送风机、电热管与鼓风机组成，选用鼓风机为电热鼓风机，电热鼓风机与电热管装于一柜内，其热空气温度为40～80℃。

上述的真空负压装置选用大功率离心式轴流风机。

上述的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，所述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，所述鼓风装置位于气动切纱轮一侧；所述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；上述的纤维纱短切喷射机切纱器喷出的短纤维与所述胶粘剂自动喷枪喷出的胶粘剂在空中交织混合后落入下模的上表面，然后模具移动平台经轨道移动至上横梁下侧，落有预成型体原料的上模与下模完成和模。

与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：1、本实用新型采用将模具成型结构与纤维喷射结构的组合安装，解决了现有技术中单一设备无法解决的缺陷，能够使短切纤维与胶粘剂在一个枪口不同角度同时喷射，然后在空中交织混合后落入下模上表面，其喷射均匀性好，胶粘剂与短切纤维混合均匀，再通过上模的合模压制，有效提高了其制品的精度，适合复杂形状以及深度大的形状的预成型体的制备。2.在胶粘剂自动喷枪与胶粘剂自动送料压力罐之间安装有胶粘剂压力控制阀及胶粘剂流量控制阀，分别控制胶粘剂自动送料压力罐的出胶料以及胶粘剂自动喷枪喷出的胶量；纤维纱短切喷射机切纱器内设置的约束张力器、气动切纱轮、驱动电机与鼓风装置将纤维原纱由纤维纱架引入该切纱器内，经气动切纱轮切割成等距的短切纤维，在鼓风机的作用下吹出枪口，短切纤维与胶粘剂自动喷枪喷出的胶粘剂在空中交织混合，该装置可以很好地控制短切纤维与胶粘剂的混合量百分比，减少了原料损耗，使其成本降低。3.在模具移动平台定位的下横梁相对于上横梁部位的轨道上，开设有轮槽，模具移动平台在上模与下模合模时，模具移动平台下设的车轮与该部位的轨道落入轮槽内，车轮悬空于轮槽内，模具移动平台下表面与下横梁上表面接触，使其合模时上下模的压力由模具移动平台的车体承受，车轮不受力；当完成合模，由轮槽内设的顶升液压缸升起，顶出此处的轨道，轨道将车轮顶出，送入下横梁固定的轨道上，将模具移动平台移出上横梁与下横梁之间，进行脱模；该轮轨装置的设置减少了模具移动平台下车轮的磨损，延长了模具移动平台整体的使用寿命，提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图

图2为本实用新型的模具成型结构结构示意图

图3为本实用新型的喷射枪体示意图

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本实用新型由模具成型结构、模具移动平台2、纤维喷射结构、真空负压装置5、热风装置6组成，模具成型结构由平行设置的上横梁1、下横梁10，其间垂接有支撑杆12组成，其中，上横梁1四角分别设置有主液压缸(图中未示)，支撑杆12为主液压缸的缸杆，上横梁1在主液压缸的推动下，沿其缸杆升降移动；缸杆的下端与下横梁10固接，上横梁1的下表面还固定安装有一上模8；下横梁10的长度长于上横梁的长度，其延长段至少为上横梁1长度的一倍，模具移动平台2可以整体移出上横梁1与下横梁10相对位置；在下横梁10上表面沿其长度方向嵌装有一条轨道22，轨道22上设置有一带有4个车轮的模具移动平台2，模具移动平台2的上表面固定安装有一下模9，模具移动平台2的长度小于上横梁1的长度，当模具移动平台2位于上横梁1与下横梁10相对位置时，其4个车轮所在的轨道22位置上分别开设有4个轮槽，轮槽的深度大于车轮直径，轮槽底部安装有顶升液压缸(图中未示)；在下横梁10两侧分别设置有锁紧液压缸(图中未示)，其目的是为了将模具移动平台2定位于下横梁10与上横梁1的合模位置或定位于移出上横梁1的下横梁10延长段位置上，锁紧液压缸可以设置2对，也可以设置4对，还可以依据其模具移动平台2的定位需要设置多对；为了保证模具移动平台2的左右移动，在下横梁10内还设置有推动液压缸(图中未示)，推动液压缸设置1个，可安装于下横梁10的任一端，牵引模具移动平台2在轨道22上左右移动；推动液压缸的安装个数也可以根据产品成型的推力大小调整；位于上横梁1下表面的上模8为一个密闭且带筛孔的可加热的模腔，其模腔通过管道与一外设的热风装置6连通，热风装置6由一送风机7、电热管(图中未示)与鼓风机(图中未示)组成，电热管与鼓风机安装在一矩形柜中，送风机7位于该矩形柜外，鼓风机采用标准的电热鼓风机，其热空气温度设为40～80℃。位于模具移动平台2上表面的下模9为一密闭且带筛孔的真空腔，腔内伸出一管道与一外设的真空负压装置5连通，真空负压装置5采用大功率离心式轴流风机；上模8与下模9的形状对应设置，上模8与下模9的筛孔为表面均布，其孔径设置为2～3mm，两孔之间的间距设置为2～3cm。

纤维喷射结构包括一喷射枪体与进料控制装置，该喷射枪体是美国公司(VENUS-GUSMER，INC)生产的型号为CG1S1 Chopper Gun Assy 5101-01-01喷枪的基础上改进的，该喷射枪体由一纤维纱短切喷射机切纱器31与一胶粘剂自动喷枪32的铰接为一体组成，其喷射角度可以通过铰接调节；枪口部位相对于下横梁的延长段设置，纤维纱短切喷射机切纱器31内设置有约束张力器、气动切纱轮、驱动电机与鼓风装置(图中均未示)，约束张力器位于纤维纱短切喷射机切纱器31的尾部，气动切纱轮位于纤维纱短切喷射机切纱器31的中部，鼓风装置位于气动切纱轮一侧(图中未示)；进料控制装置为一胶粘剂自动送料压力罐41与一纤维纱架42，胶粘剂自动送料压力罐41通过胶管34与胶粘剂自动喷枪32尾部连接，纤维纱架42通过纤维原纱与约束张力器连接，约束张力器将纤维纱架42上的纤维原纱通过纤维原纱入口33引入纤维纱短切喷射机切纱器31内，通过气动切纱轮将纤维原纱切割成等距的短切纤维，在鼓风装置的作用下吹出枪口；胶粘剂自动喷枪32内由后至前分别设置有胶粘剂压力控制阀(图中未示)及胶粘剂流量控制阀(图中未示)，胶粘剂压力控制阀控制胶粘剂自动送料压力罐41的出料速度，胶粘剂流量控制阀控制枪口胶粘剂的喷出量；纤维纱短切喷射机切纱器31喷出的短切纤维与胶粘剂自动喷枪32喷出的胶粘剂在空中交织混合后落入下模9上表面。

当下模9内按照产品设计要求的厚度均匀落满混合后的短切纤维与胶粘剂时，模具移动平台2沿其轨道22水平移动至上横梁1与下横梁10之间，此时，上模8与下模9相对，进行上模8与下模9的合模压制；合模压制完成后，顶升液压缸21将其车轮由轮槽中顶出，入轨道22后整体移出上横梁1以外的下横梁10延长段位置进行脱模处理，依次循环进入下一操作。

本实用新型的工作原理如下：先打开真空负压装置5，将模具移动平台2上安装的带筛孔的具有真空腔的下模9抽成真空状，在下模9表面产生负压；打开纤维喷射结构向外喷射短切纤维与胶粘剂，短切纤维与胶粘剂在空中交织混合后，胶粘剂附着在短切纤维上共同落入下模9表面上，均匀铺覆；下模9表面的短切纤维与胶粘剂的混合物落入至设计的预成型体的厚度时，停止喷射；模具移动平台2在推动液压缸的带动下，水平移动到上、下横梁之间位置，上横梁1带动上模8在主液压缸的推动下向下移动，上模8与下模9和模后，真空负压装置5停止工作，上横梁1给上模8与下模9组成的模具施加10～15吨/平方米的压力；打开热风装置6向上模8模腔内鼓40-80°的热风，使胶粘剂溶剂在高温下挥发；达到设定的时间后，上横梁1带动上模8在主液压缸的拉动下向上移动，回至初始位置以后停止，模具移动平台2在推动液压缸的带动下，水平向外移出上横梁1，下横梁10延长段位置以便脱模；脱模采用专用夹具将制作好的纤维预成型体分开，完成纤维预成型体的制造。

Claims (10)

1、一种纤维预成型体的制造装置，它包括模具成型结构，其特征在于：它还包括有一纤维喷射结构；所述模具成型结构包括平行设置的上横梁(1)、下横梁(10)，其间垂接有支撑杆(12)，所述上横梁(1)的四角分别设置有主液压缸，所述支撑杆(12)为主液压缸的缸杆，该上横梁(1)在主液压缸的推动下，沿其缸杆升降移动，其缸杆的下端与所述下横梁(10)垂直固接；所述下横梁(10)长于所述上横梁(1)，其延长段长度至少为上横梁(1)长度的一倍，在其下横梁(10)上表面沿其长度方向嵌设有一轨道(22)，一底面固有车轮的模具移动平台(2)位于其轨道(22)上，所述下横梁(10)内至少设有1个推动所述模具移动平台(2)沿轨道(22)水平移动的推动液压缸；所述上横梁(1)下表面固接一上模(8)，其经管道与一外设的热风装置(6)连通；所述模具移动平台(2)上表面固接一下模(9)，其经管道与一外设的真空负压装置(5)连通；所述纤维喷射结构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(31)与一胶粘剂自动喷枪(32)铰接为一体组成，其枪口部位相对于所述上横梁的延长段设置；所述进料控制装置为一胶粘剂自动送料压力罐(41)与一纤维纱架(42)，该胶粘剂自动送料压力罐(41)与所述胶粘剂自动喷枪(32)连接，所述纤维纱架(42)通过纤维原纱入口(33)与所述纤维纱短切喷射机切纱器(31)连接。

2、如权利要求1所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述下横梁(10)相对于上横梁(1)部位的轨道(22)上且与所述模具移动平台(2)的车轮定位处开设有轮槽，该轮槽直径大于其车轮直径，轮槽底部还设置有顶升液压缸(21)。

3、如权利要求2所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述车轮设置有4个，所述轮槽对应开设4个，所述顶升液压缸(21)的压力至少为10吨。

4、如权利要求1所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述下模(9)为一带有筛孔的密闭真空模腔；所述上模(8)为一带有筛孔的通热空气的模腔。

5、如权利要求4所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述筛孔为表面均布，其孔径设为2～3mm，两孔间距设为2～3cm。

6、如权利要求1或2所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述下横梁(10)两侧设置有至少2对锁紧液压缸，其分别位于所述模具移动平台(2)定位的二端；所述推动液压缸设为1个，位于所述下横梁(10)任一端。

7、如权利要求1所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述热风装置(6)由送风机(7)、电热管与鼓风机组成，所述鼓风机为电热鼓风机，其热空气温度为40～80℃。

8、如权利要求1所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述真空负压装置(5)为大功率离心式轴流风机。

9.如权利要求1所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述纤维纱短切喷射机切纱器(31)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(31)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(32)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。

10.如权利要求1或9所述的纤维预成型体的制造装置，其特征在于：所述下模(9)上表面覆有一层由所述短切纤维与所述胶粘剂交织后的混合层。

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