專利名稱：一種纖維預(yù)成型體的制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種纖維預(yù)成型體的制造裝置，主要適用于大型結(jié)構(gòu)件或復(fù)雜構(gòu)件復(fù)合材料預(yù)成型體的制造。
背景技術(shù)：
根據(jù)纖維預(yù)成型體結(jié)構(gòu)的整體性、纖維的直線性和連續(xù)性，現(xiàn)有的纖維預(yù)成型體可分成3類離散型、連續(xù)型(二維)和整體型(三維)。離散型預(yù)成型體采用隨機(jī)短切氈鋪設(shè)成型，其結(jié)構(gòu)性能較差，但原材料價格低；二維連續(xù)增強(qiáng)材料預(yù)成型體中的纖維體積含量最高，面內(nèi)力學(xué)性能最佳(尤其采用無波紋材料)，但層間性能差。這類結(jié)構(gòu)也可加工成三維預(yù)成型體，但由于沿厚度方向沒有增強(qiáng)纖維，故仍稱為“二維結(jié)構(gòu)”；整體預(yù)成型體采用三維取向的纖維，降低了平面內(nèi)的增強(qiáng)效果為代價改進(jìn)了層間性能和損傷容限。
依據(jù)上述現(xiàn)有的纖維預(yù)成型體結(jié)構(gòu)，目前所采用的纖維預(yù)成型設(shè)備通常為直接預(yù)成型設(shè)備或熱模壓預(yù)成型設(shè)備，其中，直接成型設(shè)備中由玻璃纖維的切斷及吹附裝置、吹附膠粘劑的裝置、轉(zhuǎn)臺、吸引裝置以及熱烘干爐，該設(shè)備適合生產(chǎn)批量多的產(chǎn)品，具有操作性強(qiáng)，工藝較為簡便，與模具貼合性強(qiáng)，增強(qiáng)材料不易偏離，膠粘劑流動阻礙小，產(chǎn)品表面凹凸少，外觀光滑等優(yōu)點(diǎn)，但其設(shè)備成本高；操作環(huán)境較差，纖維預(yù)成型的成型精度較差，不適合復(fù)雜形狀及大型結(jié)構(gòu)預(yù)成型體的制備；熱模壓預(yù)成型設(shè)備主體為一預(yù)成型模具，采用含有膠粘劑的片狀增強(qiáng)材料，增強(qiáng)材料主要為織物和玻璃纖維氈，將其剪裁后鋪貼在該模具上，通過加熱裝置加溫、熔化膠粘劑，加壓、冷卻和脫模等工序，靠物理作用固定其片狀增強(qiáng)材料。采用這種預(yù)成型設(shè)備成型其結(jié)構(gòu)，該設(shè)備適合形狀單一的產(chǎn)品加工，其加工周期短；可自動化，但不適合成型深度大的形狀，纖維預(yù)成型體表面上易留增強(qiáng)材料的花紋，且鋪貼的材料只能用一種，裁剪過程中有10％的材料損失，膠粘劑流動不均勻，因而導(dǎo)致材料成本高。
實用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種可操作性強(qiáng)，工藝簡便，與模具貼合性強(qiáng)、設(shè)備成本低，能夠滿足復(fù)合材料大型結(jié)構(gòu)件與復(fù)雜結(jié)構(gòu)件成型要求的纖維預(yù)成型體的制造裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種纖維預(yù)成型體的制造裝置，它包括模具成型結(jié)構(gòu)，其特征為它還包括有一纖維噴射結(jié)構(gòu)；模具成型結(jié)構(gòu)包括平行設(shè)置的上橫梁、下橫梁，其間垂接有支撐桿，上橫梁的四角分別設(shè)置有主液壓缸，支撐桿為主液壓缸的缸桿，該上橫梁在主液壓缸的推動下，沿主液壓缸缸桿升降移動，缸桿的下端與下橫梁固接；該下橫梁長度長于上橫梁，其延長段至少為上橫梁長度的一倍，在下橫梁上表面沿其長度方向嵌設(shè)有一軌道，一底面固有車輪的模具移動平臺位于軌道上，下橫梁內(nèi)至少設(shè)有1個推動模具移動平臺沿軌道水平移動的推動液壓缸；上橫梁下表面固接一上模，其經(jīng)管道與一外設(shè)的熱風(fēng)裝置連通；模具移動平臺上表面固接一下模，其經(jīng)管道與一外設(shè)的真空負(fù)壓裝置連通；纖維噴射結(jié)構(gòu)包括一噴射槍體與進(jìn)料控制裝置，該噴射槍體由一纖維紗短切噴射機(jī)切紗器與一膠粘劑自動噴槍鉸接為一體組成，其槍口部位相對于上橫梁延長段設(shè)置；進(jìn)料控制裝置為一膠粘劑自動送料壓力罐與一纖維紗架，膠粘劑自動送料壓力罐與膠粘劑自動噴槍連接，纖維紗架通過纖維原紗入口與纖維紗短切噴射機(jī)切紗器連接。
上述的下橫梁相對于上橫梁部位的軌道上且與所述模具移動平臺的車輪定位處開設(shè)有輪槽，該輪槽直徑大于其車輪直徑；在輪槽底部還設(shè)置有頂升液壓缸。
上述的車輪設(shè)置有4個，所述輪槽對應(yīng)開設(shè)4個，所述頂升液壓缸的壓力至少為10噸。
上述的下模為一帶有篩孔的密閉真空模腔；上模為一帶有篩孔的通熱空氣的模腔；其篩孔為表面均布，篩孔孔徑為2～3mm，兩孔間距為2～3cm。
上述的下橫梁兩側(cè)設(shè)置有至少2對鎖緊液壓缸，其分別位于所述模具移動平臺定位的二端；推動液壓缸設(shè)為1個，安裝位于所述下橫梁任一端。
上述的熱風(fēng)裝置由送風(fēng)機(jī)、電熱管與鼓風(fēng)機(jī)組成，選用鼓風(fēng)機(jī)為電熱鼓風(fēng)機(jī)，電熱鼓風(fēng)機(jī)與電熱管裝于一柜內(nèi)，其熱空氣溫度為40～80℃。
上述的真空負(fù)壓裝置選用大功率離心式軸流風(fēng)機(jī)。
上述的纖維紗短切噴射機(jī)切紗器內(nèi)設(shè)置有約束張力器、氣動切紗輪、驅(qū)動電機(jī)與鼓風(fēng)裝置，所述約束張力器位于該纖維紗短切噴射機(jī)切紗器的尾部，其與氣動切紗輪連接，所述鼓風(fēng)裝置位于氣動切紗輪一側(cè)；所述膠粘劑自動噴槍內(nèi)由后至前分別設(shè)置有膠粘劑壓力控制閥及膠粘劑流量控制閥；上述的纖維紗短切噴射機(jī)切紗器噴出的短纖維與所述膠粘劑自動噴槍噴出的膠粘劑在空中交織混合后落入下模的上表面，然后模具移動平臺經(jīng)軌道移動至上橫梁下側(cè)，落有預(yù)成型體原料的上模與下模完成和模。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有益效果如下1、本實用新型采用將模具成型結(jié)構(gòu)與纖維噴射結(jié)構(gòu)的組合安裝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中單一設(shè)備無法解決的缺陷，能夠使短切纖維與膠粘劑在一個槍口不同角度同時噴射，然后在空中交織混合后落入下模上表面，其噴射均勻性好，膠粘劑與短切纖維混合均勻，再通過上模的合模壓制，有效提高了其制品的精度，適合復(fù)雜形狀以及深度大的形狀的預(yù)成型體的制備。2.在膠粘劑自動噴槍與膠粘劑自動送料壓力罐之間安裝有膠粘劑壓力控制閥及膠粘劑流量控制閥，分別控制膠粘劑自動送料壓力罐的出膠料以及膠粘劑自動噴槍噴出的膠量；纖維紗短切噴射機(jī)切紗器內(nèi)設(shè)置的約束張力器、氣動切紗輪、驅(qū)動電機(jī)與鼓風(fēng)裝置將纖維原紗由纖維紗架引入該切紗器內(nèi)，經(jīng)氣動切紗輪切割成等距的短切纖維，在鼓風(fēng)機(jī)的作用下吹出槍口，短切纖維與膠粘劑自動噴槍噴出的膠粘劑在空中交織混合，該裝置可以很好地控制短切纖維與膠粘劑的混合量百分比，減少了原料損耗，使其成本降低。3.在模具移動平臺定位的下橫梁相對于上橫梁部位的軌道上，開設(shè)有輪槽，模具移動平臺在上模與下模合模時，模具移動平臺下設(shè)的車輪與該部位的軌道落入輪槽內(nèi)，車輪懸空于輪槽內(nèi)，模具移動平臺下表面與下橫梁上表面接觸，使其合模時上下模的壓力由模具移動平臺的車體承受，車輪不受力；當(dāng)完成合模，由輪槽內(nèi)設(shè)的頂升液壓缸升起，頂出此處的軌道，軌道將車輪頂出，送入下橫梁固定的軌道上，將模具移動平臺移出上橫梁與下橫梁之間，進(jìn)行脫模；該輪軌裝置的設(shè)置減少了模具移動平臺下車輪的磨損，延長了模具移動平臺整體的使用壽命，提高了工作效率。


圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型的模具成型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實用新型的噴射槍體示意圖具體實施方式
如圖1、圖2及圖3所示，本實用新型由模具成型結(jié)構(gòu)、模具移動平臺2、纖維噴射結(jié)構(gòu)、真空負(fù)壓裝置5、熱風(fēng)裝置6組成，模具成型結(jié)構(gòu)由平行設(shè)置的上橫梁1、下橫梁10，其間垂接有支撐桿12組成，其中，上橫梁1四角分別設(shè)置有主液壓缸(圖中未示)，支撐桿12為主液壓缸的缸桿，上橫梁1在主液壓缸的推動下，沿其缸桿升降移動；缸桿的下端與下橫梁10固接，上橫梁1的下表面還固定安裝有一上模8；下橫梁10的長度長于上橫梁的長度，其延長段至少為上橫梁1長度的一倍，模具移動平臺2可以整體移出上橫梁1與下橫梁10相對位置；在下橫梁10上表面沿其長度方向嵌裝有一條軌道22，軌道22上設(shè)置有一帶有4個車輪的模具移動平臺2，模具移動平臺2的上表面固定安裝有一下模9，模具移動平臺2的長度小于上橫梁1的長度，當(dāng)模具移動平臺2位于上橫梁1與下橫梁10相對位置時，其4個車輪所在的軌道22位置上分別開設(shè)有4個輪槽，輪槽的深度大于車輪直徑，輪槽底部安裝有頂升液壓缸(圖中未示)；在下橫梁10兩側(cè)分別設(shè)置有鎖緊液壓缸(圖中未示)，其目的是為了將模具移動平臺2定位于下橫梁10與上橫梁1的合模位置或定位于移出上橫梁1的下橫梁10延長段位置上，鎖緊液壓缸可以設(shè)置2對，也可以設(shè)置4對，還可以依據(jù)其模具移動平臺2的定位需要設(shè)置多對；為了保證模具移動平臺2的左右移動，在下橫梁10內(nèi)還設(shè)置有推動液壓缸(圖中未示)，推動液壓缸設(shè)置1個，可安裝于下橫梁10的任一端，牽引模具移動平臺2在軌道22上左右移動；推動液壓缸的安裝個數(shù)也可以根據(jù)產(chǎn)品成型的推力大小調(diào)整；位于上橫梁1下表面的上模8為一個密閉且?guī)ШY孔的可加熱的模腔，其模腔通過管道與一外設(shè)的熱風(fēng)裝置6連通，熱風(fēng)裝置6由一送風(fēng)機(jī)7、電熱管(圖中未示)與鼓風(fēng)機(jī)(圖中未示)組成，電熱管與鼓風(fēng)機(jī)安裝在一矩形柜中，送風(fēng)機(jī)7位于該矩形柜外，鼓風(fēng)機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的電熱鼓風(fēng)機(jī)，其熱空氣溫度設(shè)為40～80℃。位于模具移動平臺2上表面的下模9為一密閉且?guī)ШY孔的真空腔，腔內(nèi)伸出一管道與一外設(shè)的真空負(fù)壓裝置5連通，真空負(fù)壓裝置5采用大功率離心式軸流風(fēng)機(jī)；上模8與下模9的形狀對應(yīng)設(shè)置，上模8與下模9的篩孔為表面均布，其孔徑設(shè)置為2～3mm，兩孔之間的間距設(shè)置為2～3cm。
纖維噴射結(jié)構(gòu)包括一噴射槍體與進(jìn)料控制裝置，該噴射槍體是美國公司(VENUS-GUSMER，INC)生產(chǎn)的型號為CG1S1 Chopper Gun Assy 5101-01-01噴槍的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，該噴射槍體由一纖維紗短切噴射機(jī)切紗器31與一膠粘劑自動噴槍32的鉸接為一體組成，其噴射角度可以通過鉸接調(diào)節(jié)；槍口部位相對于下橫梁的延長段設(shè)置，纖維紗短切噴射機(jī)切紗器31內(nèi)設(shè)置有約束張力器、氣動切紗輪、驅(qū)動電機(jī)與鼓風(fēng)裝置(圖中均未示)，約束張力器位于纖維紗短切噴射機(jī)切紗器31的尾部，氣動切紗輪位于纖維紗短切噴射機(jī)切紗器31的中部，鼓風(fēng)裝置位于氣動切紗輪一側(cè)(圖中未示)；進(jìn)料控制裝置為一膠粘劑自動送料壓力罐41與一纖維紗架42，膠粘劑自動送料壓力罐41通過膠管34與膠粘劑自動噴槍32尾部連接，纖維紗架42通過纖維原紗與約束張力器連接，約束張力器將纖維紗架42上的纖維原紗通過纖維原紗入口33引入纖維紗短切噴射機(jī)切紗器31內(nèi)，通過氣動切紗輪將纖維原紗切割成等距的短切纖維，在鼓風(fēng)裝置的作用下吹出槍口；膠粘劑自動噴槍32內(nèi)由后至前分別設(shè)置有膠粘劑壓力控制閥(圖中未示)及膠粘劑流量控制閥(圖中未示)，膠粘劑壓力控制閥控制膠粘劑自動送料壓力罐41的出料速度，膠粘劑流量控制閥控制槍口膠粘劑的噴出量；纖維紗短切噴射機(jī)切紗器31噴出的短切纖維與膠粘劑自動噴槍32噴出的膠粘劑在空中交織混合后落入下模9上表面。
當(dāng)下模9內(nèi)按照產(chǎn)品設(shè)計要求的厚度均勻落滿混合后的短切纖維與膠粘劑時，模具移動平臺2沿其軌道22水平移動至上橫梁1與下橫梁10之間，此時，上模8與下模9相對，進(jìn)行上模8與下模9的合模壓制；合模壓制完成后，頂升液壓缸21將其車輪由輪槽中頂出，入軌道22后整體移出上橫梁1以外的下橫梁10延長段位置進(jìn)行脫模處理，依次循環(huán)進(jìn)入下一操作。
本實用新型的工作原理如下先打開真空負(fù)壓裝置5，將模具移動平臺2上安裝的帶篩孔的具有真空腔的下模9抽成真空狀，在下模9表面產(chǎn)生負(fù)壓；打開纖維噴射結(jié)構(gòu)向外噴射短切纖維與膠粘劑，短切纖維與膠粘劑在空中交織混合后，膠粘劑附著在短切纖維上共同落入下模9表面上，均勻鋪覆；下模9表面的短切纖維與膠粘劑的混合物落入至設(shè)計的預(yù)成型體的厚度時，停止噴射；模具移動平臺2在推動液壓缸的帶動下，水平移動到上、下橫梁之間位置，上橫梁1帶動上模8在主液壓缸的推動下向下移動，上模8與下模9和模后，真空負(fù)壓裝置5停止工作，上橫梁1給上模8與下模9組成的模具施加10～15噸/平方米的壓力；打開熱風(fēng)裝置6向上模8模腔內(nèi)鼓40-80°的熱風(fēng)，使膠粘劑溶劑在高溫下?lián)]發(fā)；達(dá)到設(shè)定的時間后，上橫梁1帶動上模8在主液壓缸的拉動下向上移動，回至初始位置以后停止，模具移動平臺2在推動液壓缸的帶動下，水平向外移出上橫梁1，下橫梁10延長段位置以便脫模；脫模采用專用夾具將制作好的纖維預(yù)成型體分開，完成纖維預(yù)成型體的制造。
權(quán)利要求1.一種纖維預(yù)成型體的制造裝置，它包括模具成型結(jié)構(gòu)，其特征在于它還包括有一纖維噴射結(jié)構(gòu)；所述模具成型結(jié)構(gòu)包括平行設(shè)置的上橫梁(1)、下橫梁(10)，其間垂接有支撐桿(12)，所述上橫梁(1)的四角分別設(shè)置有主液壓缸，所述支撐桿(12)為主液壓缸的缸桿，該上橫梁(1)在主液壓缸的推動下，沿其缸桿升降移動，其缸桿的下端與所述下橫梁(10)垂直固接；所述下橫梁(10)長于所述上橫梁(1)，其延長段長度至少為上橫梁(1)長度的一倍，在其下橫梁(10)上表面沿其長度方向嵌設(shè)有一軌道(22)，一底面固有車輪的模具移動平臺(2)位于其軌道(22)上，所述下橫梁(10)內(nèi)至少設(shè)有1個推動所述模具移動平臺(2)沿軌道(22)水平移動的推動液壓缸；所述上橫梁(1)下表面固接一上模(8)，其經(jīng)管道與一外設(shè)的熱風(fēng)裝置(6)連通；所述模具移動平臺(2)上表面固接一下模(9)，其經(jīng)管道與一外設(shè)的真空負(fù)壓裝置(5)連通；所述纖維噴射結(jié)構(gòu)包括一噴射槍體與進(jìn)料控制裝置，該噴射槍體由一纖維紗短切噴射機(jī)切紗器(31)與一膠粘劑自動噴槍(32)鉸接為一體組成，其槍口部位相對于所述上橫梁的延長段設(shè)置；所述進(jìn)料控制裝置為一膠粘劑自動送料壓力罐(41)與一纖維紗架(42)，該膠粘劑自動送料壓力罐(41)與所述膠粘劑自動噴槍(32)連接，所述纖維紗架(42)通過纖維原紗入口(33)與所述纖維紗短切噴射機(jī)切紗器(31)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述下橫梁(10)相對于上橫梁(1)部位的軌道(22)上且與所述模具移動平臺(2)的車輪定位處開設(shè)有輪槽，該輪槽直徑大于其車輪直徑，輪槽底部還設(shè)置有頂升液壓缸(21)。
3.如權(quán)利要求2所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述車輪設(shè)置有4個，所述輪槽對應(yīng)開設(shè)4個，所述頂升液壓缸(21)的壓力至少為10噸。
4.如權(quán)利要求1所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述下模(9)為一帶有篩孔的密閉真空模腔；所述上模(8)為一帶有篩孔的通熱空氣的模腔。
5.如權(quán)利要求4所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述篩孔為表面均布，其孔徑設(shè)為2～3mm，兩孔間距設(shè)為2～3cm。
6.如權(quán)利要求1或2所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述下橫梁(10)兩側(cè)設(shè)置有至少2對鎖緊液壓缸，其分別位于所述模具移動平臺(2)定位的二端；所述推動液壓缸設(shè)為1個，位于所述下橫梁(10)任一端。
7.如權(quán)利要求1所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述熱風(fēng)裝置(6)由送風(fēng)機(jī)(7)、電熱管與鼓風(fēng)機(jī)組成，所述鼓風(fēng)機(jī)為電熱鼓風(fēng)機(jī)，其熱空氣溫度為40～80℃。
8.如權(quán)利要求1所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述真空負(fù)壓裝置(5)為大功率離心式軸流風(fēng)機(jī)。
9.如權(quán)利要求1所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述纖維紗短切噴射機(jī)切紗器(31)內(nèi)設(shè)置有約束張力器、氣動切紗輪、驅(qū)動電機(jī)與鼓風(fēng)裝置，所述約束張力器位于該纖維紗短切噴射機(jī)切紗器(31)的尾部，其與氣動切紗輪連接，所述鼓風(fēng)裝置位于氣動切紗輪一側(cè)；所述膠粘劑自動噴槍(32)內(nèi)由后至前分別設(shè)置有膠粘劑壓力控制閥及膠粘劑流量控制閥。
10.如權(quán)利要求1或9所述的纖維預(yù)成型體的制造裝置，其特征在于所述下模(9)上表面覆有一層由所述短切纖維與所述膠粘劑交織后的混合層。
專利摘要本實用新型公開了一種纖維預(yù)成型體的制造裝置，它包括模具成型結(jié)構(gòu)，其特征為它還包括有一纖維噴射結(jié)構(gòu)；模具成型結(jié)構(gòu)包括上橫梁、下橫梁與支撐桿；上橫梁的四角分別設(shè)主液壓缸，支撐桿為主液壓缸的缸桿，缸桿下端與下橫梁垂直固接；下橫梁的長度長于上橫梁，下橫梁上表面沿其長度方向嵌設(shè)有一軌道，一底面固有車輪的模具移動平臺位于其軌道上；在上橫梁下表面固接一上模，其經(jīng)管道與一外設(shè)的熱風(fēng)裝置連通；模具移動平臺上表面固接一下模，其經(jīng)管道與一外設(shè)的真空負(fù)壓裝置連通；纖維噴射結(jié)構(gòu)由噴射槍體與進(jìn)料控制裝置組成；該設(shè)備原料損耗小，成本低，工作效率高，可適合復(fù)雜形狀以及深度大的形狀的預(yù)成型體的制備，易于推廣實施。
文檔編號B29B11/16GK2885551SQ200520142368
公開日2007年4月4日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者薛忠民, 高國強(qiáng), 孟弋潔, 李松 申請人:北京玻鋼院復(fù)合材料有限公司