曲率可調(diào)的高性能纖維彎曲型材生產(chǎn)線的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種曲率可調(diào)的高性能纖維彎曲型材生產(chǎn)線，所述的生產(chǎn)線主要由紗架（1）、去濕器（2）、喂料盒（3）、成型工藝機(jī)構(gòu)（5）、彎曲成型模具（6）、彎曲后固化箱（7）、彎曲整形機(jī)架（8）、彎曲牽引機(jī)（10）和切割機(jī)（11）組成，復(fù)合材料纖維從紗架（1）引入去濕器（2）進(jìn)入喂料機(jī)（3）浸膠后經(jīng)成型工藝機(jī)構(gòu)（5）收束整理進(jìn)入彎曲成型模具（6）成型并初步固化后進(jìn)入彎曲后固化箱（7）進(jìn)行固化，再經(jīng)過彎曲整形機(jī)架（8）整形至設(shè)定尺寸，最后由彎曲牽引機(jī)（10）牽引送入切割機(jī)（11）進(jìn)行定尺寸切割，最終進(jìn)行包裝入庫，所述的彎曲牽引機(jī)（10）的牽引曲率可調(diào)，并與彎曲成型模具（6）的曲率相配。本實用新型方法簡單，適應(yīng)性廣。
【專利說明】曲率可調(diào)的高性能纖維彎曲型材生產(chǎn)線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種復(fù)合材料設(shè)備制造技術(shù)，尤其是一種具有曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料型材的制造技術(shù)，具體地說是一種高性能纖維彎曲型材曲率可調(diào)的生產(chǎn)線。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，復(fù)合材料拉擠工藝成型具有如下特點:一.是工藝簡單、高效，適合于高性能纖維復(fù)合材料的大規(guī)模生產(chǎn)。拉擠線速度己達(dá)到4 m/min以上,更進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。二是通過拉擠能最好地發(fā)揮纖維的增強(qiáng)作用。在大多數(shù)復(fù)合材料制造工藝中纖維是不連續(xù)的，這使纖維強(qiáng)度損失極大，即使連續(xù)纖維纏繞，由于纖維的無張力、交迭等也使其強(qiáng)度有一定損失。在拉擠中，纖維不僅連續(xù)而且充分展直，是發(fā)揮纖維強(qiáng)度的理想形式，質(zhì)量波動小。在普通的拉擠工藝基礎(chǔ)上，因此，高性能纖維彎曲型材已經(jīng)在汽車、結(jié)構(gòu)用建材等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如:可用來生產(chǎn)汽車用弓形板簧，空客機(jī)倉骨架、航天飛行器內(nèi)骨架等航天航空器材。
[0003]據(jù) 申請人:所知，目前復(fù)合材料制造仍主要集中在棒材和輸電線材領(lǐng)域的應(yīng)用，缺少經(jīng)濟(jì)實用的彎曲型材的制造方法及成套生產(chǎn)線可供使用，在很大程度上限制了復(fù)合材料型材在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是針對目前因缺少復(fù)合材料型材生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)線而限制了其優(yōu)異性能在工業(yè)上應(yīng)用的問題，設(shè)計一種曲率可調(diào)的高性能纖維彎曲型材生產(chǎn)線。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種曲率可調(diào)的高性能纖維彎曲型材生產(chǎn)線,其特征是它包括紗架1、去濕器2、喂料盒3、成型工藝機(jī)構(gòu)5、彎曲成型模具6、彎曲后固化箱7、彎曲整形機(jī)架8、彎曲牽引機(jī)10和切割機(jī)11，去濕器2安裝在紗架I的出料端，喂料機(jī)3安裝在去濕器2的出料端一側(cè)，成型工藝機(jī)構(gòu)5安裝在喂料機(jī)3的出料端，彎曲成型模具6安裝在成型工藝機(jī)構(gòu)5的出料端，彎曲后固化箱7安裝在彎曲成型模具6的出料端，彎曲整形機(jī)架8安裝在彎曲后固化箱7的出料端，彎曲牽引機(jī)10安裝在彎曲整形機(jī)架8上，切割機(jī)11安裝在彎曲整形機(jī)架8的出料端，所述的彎曲牽引機(jī)10的牽引曲率可調(diào)，并與彎曲成型模具6的曲率相配。
[0007]所述的彎曲牽引機(jī)10至少由三臺組成，三臺彎曲牽引機(jī)10分別位于彎曲型材弧線的兩端和中間段上，每個彎曲牽引機(jī)10均與驅(qū)動絲桿13相連，驅(qū)動絲桿13由伺服電機(jī)14驅(qū)動彎曲牽引機(jī)10沿徑向?qū)к壸鲝较蛞苿?，三臺彎曲牽引機(jī)10的三根驅(qū)動絲桿13均同時樞裝在同一根樞軸15上，伺服電機(jī)14帶動驅(qū)動絲桿13轉(zhuǎn)動，驅(qū)動絲桿13帶動彎曲牽引機(jī)10沿驅(qū)動絲桿13作徑向移動，從而根據(jù)彎曲型材的曲率調(diào)整彎曲牽引機(jī)10在驅(qū)動絲桿13上的位置，實現(xiàn)利用三臺彎曲牽引機(jī)適用各種不同曲率的彎曲型材的牽引。
[0008]所述的彎曲牽引機(jī)10安裝有三個位置可調(diào)的夾持輥16，其中一個夾持輥16與彎曲型材17的內(nèi)凹面相抵，另兩個位于彎曲型材13的外凸面相抵，所述的三個夾持輥16成等腰三角型布置。
[0009]所述的三臺彎曲牽引機(jī)10的驅(qū)動絲桿之間的夾角可調(diào)。
[0010]所述的彎曲成型模具6為透明鋼化玻璃模具，以便觀察纖維與高分材料在模具體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)、物理變化及材料的凝固狀態(tài)，幫助研究模內(nèi)固化動力學(xué)；同時便于減少彎曲型材與模具脫模成型固化后的摩擦系數(shù)，同進(jìn)降低模具制造成本。
[0011]所述的喂料盒3連接有電子配料混料機(jī)4。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]本實用新型適用于各種高性能纖維(碳纖維、芳綸)與高分子材料(熱塑性及熱固性材料)復(fù)合的彎曲型材的制造，通過采用彎曲拉擠復(fù)合成型技術(shù)實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)。
[0014]本實用新型適用性廣，利用一條生產(chǎn)線可生產(chǎn)不同曲率的高性能型材，規(guī)格型號和生產(chǎn)節(jié)拍調(diào)整方便，是一種柔性化制造生產(chǎn)線。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例的彎曲型材結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實用新型的工藝流程示意圖。
[0017]圖3是本實用新型的生產(chǎn)線組成示意圖。
[0018]圖4是本實用新型的彎曲牽引機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中Rl、R2分別表示彎曲牽引機(jī)位于不同位置時的半徑。
[0019]圖5是本實用新型的彎曲牽引機(jī)上的夾持輥的安裝示意圖。
[0020]圖6是本實用新型的密封式非均勻喂料盒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6中18為膠棍，19為含膠量測定儀，20表示反饋到膠輥控制器(兩組)。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0023]實施例一。
[0024]如圖1、2所示。
[0025]一種高性能纖維彎曲型材生產(chǎn)方法，它包括以下步驟:
[0026]首先，由張力紗架控制每束纖維(可為碳纖維、芳綸等復(fù)合材料纖維)的均張力，張力控制在0.5千N?4千N，勻速放紗；
[0027]其次，使從紗架上放出的纖維進(jìn)入去濕器降低纖維含水率，去濕溫度控制在40°C?80°C ；
[0028]第三，將經(jīng)過去濕的纖維經(jīng)過密封式非均勻喂料盒(如圖6)進(jìn)行浸膠，控制型材內(nèi)外側(cè)膠量，為彎曲拉擠做準(zhǔn)備；
[0029]第四，使經(jīng)過浸膠的纖維通過成型工藝機(jī)構(gòu)(主要是進(jìn)行集束和根據(jù)型材特點進(jìn)行分配纖維束的走向，可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn))處理后成束通過彎曲成型模具中進(jìn)行成型并進(jìn)行初步固化，初步固化溫度分為三個階段:第一階段:50°C?100°C ;第二階段:120°C?200°C ;第三階段:110°C?180°C ;彎曲成型模具為透明鋼化玻璃模具，以便觀察纖維與高分材料在模具體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)、物理變化及材料的凝固狀態(tài)，幫助研究模內(nèi)固化動力學(xué)；同時便于減少彎曲型材與模具脫模成型固化后的摩擦系數(shù)，同進(jìn)降低模具制造成本；
[0030]第五，使初步固化的彎曲型材進(jìn)入彎曲后固化箱中進(jìn)行固化，并使固化度先達(dá)到70% ?90% ；
[0031]第六，使經(jīng)過后固化箱固化的彎曲型材再次進(jìn)入固化箱中進(jìn)行最終固化，并分二個階段加熱固化，第一階段:100°c?180°C ;第二階段:180°C?200°C，形成固化完全型材；
[0032]最后，利用使固化后的彎曲型材經(jīng)過彎曲調(diào)整機(jī)架和彎曲牽引機(jī)對彎曲型材進(jìn)行整形，使彎曲型材的曲度滿足設(shè)計要求并引入切割設(shè)備中進(jìn)行分切、包裝即可得到圖1所示的復(fù)合材料彎曲型材。在生產(chǎn)每個規(guī)格的彎曲型材前可先調(diào)整彎曲牽引機(jī)的曲率，使之與彎曲型材的曲率相配，如圖4所示。
[0033]實施例二。
[0034]如圖3-6所示。
[0035]一種曲率可調(diào)的高性能纖維彎曲型材生產(chǎn)線，它主要由紗架1、去濕器2、喂料盒
3、成型工藝機(jī)構(gòu)5、彎曲成型模具6、彎曲后固化箱7、彎曲整形機(jī)架8、彎曲牽引機(jī)10和切割機(jī)11組成，如圖3所示，喂料盒3連接有電子配料混料機(jī)4以提高用膠的準(zhǔn)確性，如圖6所示。復(fù)合材料纖維從紗架I引入去濕器2進(jìn)入喂料機(jī)3浸膠后經(jīng)成型工藝機(jī)構(gòu)5收束整理進(jìn)入彎曲成型模具6成型并初步固化后進(jìn)入彎曲后固化箱7進(jìn)行固化，再經(jīng)過彎曲整形機(jī)架8整形至設(shè)定尺寸，最后由彎曲牽引機(jī)10牽引送入切割機(jī)11進(jìn)行定尺寸切割，最終進(jìn)行包裝入庫，所述的彎曲牽引機(jī)10的牽引曲率可調(diào)，并與彎曲成型模具6的曲率相配。所述的彎曲牽引機(jī)10至少由三臺組成，如圖4三臺彎曲牽引機(jī)10分別位于彎曲型材弧線的兩端和中間段上，每個彎曲牽引機(jī)10均與驅(qū)動絲桿13相連，驅(qū)動絲桿13由伺服電機(jī)14驅(qū)動彎曲牽引機(jī)10沿徑向?qū)к壸鲝较蛞苿?，三臺彎曲牽引機(jī)10的三根驅(qū)動絲桿13均同時樞裝在同一根樞軸15上，伺服電機(jī)14帶動驅(qū)動絲桿13轉(zhuǎn)動，驅(qū)動絲桿13帶動彎曲牽引機(jī)10沿驅(qū)動絲桿13作徑向移動，從而根據(jù)彎曲型材的曲率調(diào)整彎曲牽引機(jī)10在驅(qū)動絲桿13上的位置，實現(xiàn)利用三臺彎曲牽引機(jī)適用各種不同曲率的彎曲型材的牽引，所述的三臺彎曲牽引機(jī)10的驅(qū)動絲桿之間的夾角可調(diào)。彎曲牽引機(jī)10安裝有三個位置可調(diào)的夾持輥16，其中一個夾持輥16與彎曲型材17的內(nèi)凹面相抵，另兩個位于彎曲型材13的外凸面相抵，所述的三個夾持輥16成等腰三角型布置，如圖5所示。所述的彎曲成型模具6為透明鋼化玻璃模具，以便觀察纖維與高分材料在模具體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)、物理變化及材料的凝固狀態(tài)，幫助研究模內(nèi)固化動力學(xué)；同時便于減少彎曲型材與模具脫模成型固化后的摩擦系數(shù)，同進(jìn)降低模具制造成本。
[0036]本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種曲率可調(diào)的高性能纖維彎曲型材生產(chǎn)線，其特征是它包括紗架(I)、去濕器(2)、喂料盒(3)、成型工藝機(jī)構(gòu)(5)、彎曲成型模具(6)、彎曲后固化箱(7)、彎曲整形機(jī)架(8)、彎曲牽引機(jī)(10)和切割機(jī)(11)，去濕器(2)安裝在紗架(I)的出料端，喂料機(jī)(3)安裝在去濕器(2)的出料端一側(cè)，成型工藝機(jī)構(gòu)(5)安裝在喂料機(jī)(3)的出料端，彎曲成型模具(6 )安裝在成型工藝機(jī)構(gòu)(5 )的出料端，彎曲后固化箱(7 )安裝在彎曲成型模具(6 )的出料端，彎曲整形機(jī)架(8)安裝在彎曲后固化箱(7)的出料端，彎曲牽引機(jī)(10)安裝在彎曲整形機(jī)架(8)上，切割機(jī)(11)安裝在彎曲整形機(jī)架(8)的出料端，所述的彎曲牽引機(jī)(10)的牽引曲率可調(diào)，并與彎曲成型模具(6)的曲率相配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的彎曲牽引機(jī)(10)至少由三臺組成，三臺彎曲牽引機(jī)(10)分別位于彎曲型材弧線的兩端和中間段上，每個彎曲牽引機(jī)(10)均與驅(qū)動絲桿(13)相連，驅(qū)動絲桿(13)由伺服電機(jī)(14)驅(qū)動彎曲牽引機(jī)(10)沿徑向?qū)к壸鲝较蛞苿?，三臺彎曲牽引機(jī)(10)的三根驅(qū)動絲桿(13)均同時樞裝在同一根樞軸(15)上，伺服電機(jī)(14)帶動驅(qū)動絲桿(13)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動絲桿(13)帶動彎曲牽弓丨機(jī)(10)沿驅(qū)動絲桿(13)作徑向移動，從而根據(jù)彎曲型材的曲率調(diào)整彎曲牽引機(jī)(10)在驅(qū)動絲桿(13)上的位置，實現(xiàn)利用三臺彎曲牽引機(jī)適用各種不同曲率的彎曲型材的牽引。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的彎曲牽引機(jī)(10)安裝有三個位置可調(diào)的夾持輥(16)，其中一個夾持輥(16)與彎曲型材(17)的內(nèi)凹面相抵，另兩個位于彎曲型材(13)的外凸面相抵，所述的三個夾持輥(16)成三角型布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的三臺彎曲牽引機(jī)(10)的驅(qū)動絲桿之間的夾角可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的彎曲成型模具(6)為透明鋼化玻璃模具。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的喂料盒(3)連接有電子配料混料機(jī)(4)。
【文檔編號】B29C53/02GK203410019SQ201320326863
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】程正琿, 程逸建 申請人:南京諾爾泰復(fù)合材料設(shè)備制造有限公司