CN102527865A - 一种热塑性复合材料的成型输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热塑性复合材料的成型输送装置，用于输送热塑性复合材料经过上料区、加热区，然后进入冲压区，冲压后得到热塑性复合材料成型制件。该成型输送装置包括支架，导轨，包括底架、底架杆和夹具组成的底架输送部分以及由丝杆与伺服电机组成的驱动部分，在驱动部分的作用下，底架输送部分运载热塑性复合材料在支架的导轨上移动，依次经过上料区、加热区与冲压区，真正实现了集中一体式成型输送线，大大简化了现有的生产工艺输送过程，同时结合气缸的设置，能够自由调节承载热塑性复合材料的底架宽度以及夹持热塑性复合材料的夹具开合距离，从而适应不同尺寸和形状的热塑性复合材料，是一种结构简单，具有优良应用前景的成型输送装置。

Description

一种热塑性复合材料的成型输送装置

技术领域

发明属于热塑性复合材料技术领域，具体涉及一种热塑性复合材料的成型输送装置。

背景技术

热塑性复合材料具有较高的韧性、原材料可在室温下贮存、成型时间短等优点，其研究与应用早在上世纪80年代便受到美、日、欧等工业发达国家和地区的企业和科研机构的高度重视。为了节能减排，未来的飞机、新能源车等交通工具，将采用更加轻量化的结构，其中热塑性碳纤维增强复合材料在此领域发挥越来越重要的作用。

据统计，在热塑性复合材料价值链中，原材料、结构件制造、预浸料等中间产品的附加值分别为30％、55％和10％。其中，原材料与预浸料等中间产品的成本具有相对稳定性，因此降低结构件的制造成本已成为降低整个产业链成本的关键。

目前，市场上缺少经济、高效、可靠的热塑性复合材料的成型制造工艺。集中一体式的热塑性复合材料的成型输送线可望促进热塑性复合材料制件的大批量生产、降低成本。

发明内容

发明的技术目的是针对上述热塑性复合材料成型工艺的技术现状，提供一种热塑性复合材料的成型输送装置，该成型输送装置能够集中热塑性复合材料的上料、加热与冲压工艺为一体，实现热塑性复合材料的流水线式成型输送线。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种热塑性复合材料的成型输送装置，用于输送热塑性复合材料经过上料区、加热区，然后进入冲压区，该热塑性复合材料在冲压区进行冲压后得到热塑性复合材料成型制件；该成型输送装置包括支架，安装在支架上的导轨，安装在导轨上、通过驱动单元的驱动在导轨上相对支架移动的底架输送部分；

所述的驱动单元由丝杆与伺服电机组成，所述的丝杆安装在支架上并且与底架输送部分上的丝杠螺母固定连接，所述的伺服电机驱动丝杆沿平行于导轨的方向移动；

所述的底架输送部分包括承载热塑性复合材料的底架，设置在底架两侧、沿热塑性复合材料输送方向相对放置的底架杆，以及安装在底架杆上的用于夹持热塑性复合材料的夹具；

所述的底架设置有用于调整底架宽度的第一气缸；

所述的夹具由上夹部、下夹部，以及位于上夹部与下夹部之间、用于调整上夹部与下夹部之间的开合距离的第二气缸。

作为优选，所述的加热区的加热器集成在支架上，所述的加热器是上下对称密封布置的红外线辐射加热器，热塑性复合材料板随着底架输送部分的移动经过该加热器进行加热。

作为优选，所述的夹具通过锁紧螺母固定在底架杆上，能够手动调节该夹具在底架杆上的固定位置。

作为优选，所述的夹具与底架杆的连接处设置第三气缸，用于调整夹具的开孔端与底架杆之间的距离。

作为优选，所述的上料区与加热区交接处竖直安装定位板，用于调整热塑性复合材料的放置位置，使其按照规定的位置进入加热区进行加热；该定位板的一端竖直安装在第四气缸上，第四气缸安装在支架上，通过第四气缸的调节，该定位板能够在垂直底架的方向上下移动。

综上所述，本发明提供了一种热塑性复合材料的成型输送装置，该装置能够集中热塑性复合材料的上料、加热与冲压工艺为一体，实现热塑性复合材料的流水线式成型输送线，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)通过支架、导轨、驱动部分以及底架输送部分为结构，在驱动部分的作用下，底架输送部分运载热塑性复合材料在支架的导轨上移动，依次经过上料区、加热区与冲压区，真正实现了集中一体式成型输送线，大大简化了现有的生产工艺输送过程；

(2)通过设置第一气缸与第二气缸，实现底架宽度自由调节，以及夹具开合距离的自由调节，从而适应不同尺寸和形状的热塑性复合材料；

(3)通过优选设置第三气缸，实现夹具开口端与底架杆之间距离的自由调节，能够使热塑性复合材料保持表面平整地经过加热区进入冲压区，从而解决了现有技术中由于热塑性复合材料由于受热容易产生表面弯曲，导致热塑性复合材料表面平整度差影响定型效果的问题；

(4)优选集成一组标准陶瓷红外线辐射加热器，组成热塑性复合材料的加热通道。通过对该加热器的温度进行成组模块化PLC精确控制，可以实现对热塑性复合材料的均匀快速加热，为后续的冲压成型作好准备；该预热装置设计成封闭形式，以确保能源利用的效率高，散热小；

(5)优选集成智能传感与远程集成化参数自动控制，实现对输送速度、加热温度、移动位置、成型模具高度等工作参数的有效集成控制；同时为监控系统和/或操作员提供相关信息，以提高工作效率及减少维护成本；友好的人机界面方便进行操作和数据记录、分析、统计；

另外，本发明的热塑性复合材料的成型输送装置结构简单、易于实现，通过本发明成型输送装置能够快速、高效、大批量地生产热塑性复合材料的成型制件，具有优良的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例中热塑性复合材料成型输送线的正视图；

图2是本发明实施例中热塑性复合材料的成型输送装置的俯视图；

图3是本发明实施例中热塑性复合材料的成型输送装置中底架输送部分的俯视图；

图4是本发明实施例中热塑性复合材料的成型输送装置中夹具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

图1至图4中的附图标记为：1为丝杠，2为导轨，3为支撑脚轮，4为丝杠螺母，5为伺服电机，6为支架，7为进料口，8为底架输送部分，9为底架杆，10为夹具，11为热塑性复合材料，12为红外线辐射加热器，13为上模具，14为液压机，15为下模具，16为第一气缸，17为锁紧螺栓，18为第二气缸，19为上夹部，19′为下夹部。

本实施例中，如图1所示，热塑性复合材料11的成型输送线包括上料区、加热区以及冲压区。热塑性复合材料11通过进料口7进入成型输送线，由热塑性复合材料成型输送装置输送，经过上料区进入加热区加热，然后进入冲压区进行冲压后，得到热塑性复合材料成型制件。

如图1与2所示，热塑性复合材料成型输送装置包括带支撑脚轮3的支架6，导轨1，底架输送部分8，丝杠1和伺服电机5，以及控制部分。导轨1安装在支架6上，底架输送部分8安装在导轨1上。丝杆1安装在支架6上，并且与导轨6平行。丝杠1与底架输送部分8通过丝杠螺母4固定连接，在支架6的前端有一支撑板，上面装有伺服电机5，伺服电机5连接丝杠1构成驱动部分。

底架输送部分8包括承载热塑性复合材料11的底架，设置在底架两侧、沿热塑性复合材料11的输送方向相对放置的底架杆9，以及安装在底架杆9上的用于夹持热塑性复合材料11的夹具10，夹具10通过锁紧螺母17固定在底架杆9上，能够手动调节该夹具10在底架杆9上的固定位置。

如图2与3所示，底架部分设置着用于调整底架宽度的第一气缸16，可根据热塑性复合材料11的实际宽度，通过第一气缸16的调节使底架宽度能够达到容纳热塑性复合材料11的目的。

如图4所示，夹具10由上夹部19、下夹部19′，以及位于上夹部19与下夹部19′之间、用于调整上夹部19与下夹部19′之间的开合距离的第二气缸18。通过第二气缸18实现夹具10的加紧与放松，上夹部19与下夹部19′的相对面加工有斜刺面，可增大夹具10与热塑性复合材料11之间的摩擦力。

本实施例中，加热区的加热器是红外线辐射加热器12，该红外线辐射加热器12集成在支架6上，上下对称密封布置。热塑性复合材料11随着底架输送部分8的移动经过该红外线辐射加热器12进行加热。

本实施例中，冲压区的冲压装置是液压机14，支架6与液压机14之间通过一张连接钢板非刚性连接，钢板上面装有滑动托板，当底架输送部分8运载热塑性复合材料11经过加热区进入冲压区后，热塑性复合材料11通过滑动托板输送进入液压机14进行液压。

本实施例中，上料区与加热区交接处优选竖直安装定位板，用于调整热塑性复合材料11的放置位置，使其按照规定的位置进入加热区进行加热。该定位板的一端竖直安装在定位板气缸上，定位板气缸安装在支架6上，随着定位板气缸的调节，该定位板能够在垂直底架的方向上下移动。

在加热区进行加热的过程中，热塑性复合材料11由于受热容易产生表面弯曲，本实施例中优选在夹具10与底架杆9连接处设置第三气缸，通过调节该第三气缸使夹具10的开口端与底架杆9之间的距离可调，从而能够调整受热弯曲的热塑性复合材料11表面。

上述热塑性复合材料成型输送装置在工作状态时的具体过程如下：

首先，根据热塑性复合材料11的实际宽度调节第一气缸16，使底架宽度调整到能够放置热塑性复合材料11的宽度；同时，调节定位气缸使定位板上移，竖直立在上料区与加热区交接处；并且，调节第二气缸18，使夹具10的上夹部19与下夹部19′之间的距离增大到大于热塑性复合材料11的厚度，使该热塑性复合材料11能够穿过夹具10的开口端；

然后，通过进料口7送入热塑性复合材料11，使该热塑性复合材料11穿过夹具10的开口端，放置在底架输送装置8；接着，启动伺服电机5，在伺服电机5的驱动下，丝杆1进动，带动底架输送装置8沿导轨2在支架6上滑动，使热塑性复合材料11通过上料区；

当底架输送装置8经过上料区，到达上料区与加热区交接位置时，热塑性复合材料11的一端紧靠到定位板的侧面，这时，调节第二气缸18，使夹具10的上夹部19与下夹部19′之间的距离减小到能够夹紧热塑性复合材料11，使其不能相对夹具10移动；接着，调整定位气缸，使定位板下移离开热塑性复合材料11的移动平面，底架输送装置8运载开热塑性复合材料11进入加热区；

在加热区进行加热的过程中，夹具10夹持的热塑性复合材料11由于受热容易产生表面弯曲，这时，调节夹具10与底架杆9连接处的第三气缸，使夹具10的开口端与底架杆9之间的距离减小，从而使受热弯曲的热塑性复合材料11保持表面平整地经过加热区，进入冲压区；

进入冲压区后，调节第二气缸18，使夹具10的上夹部19与下夹部19′之间的距离增大到大于热塑性复合材料11的厚度，使该热塑性复合材料11能够穿过夹具10的开口端，通过滑动托板输送进入液压机14进行液压；在伺服电机5的驱动下，丝杆1反方向进动，带动底架输送装置8沿导轨2在支架6上反向滑动至初始位置；

以上是热塑性复合材料成型输送装置的一次完整输送过程，通过该流水线式过程集完成了热塑性复合材料的上料、加热与冲压，得到了成型后的是热塑性复合材料制件。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种热塑性复合材料的成型输送装置，用于输送热塑性复合材料(11)经过上料区、加热区，然后进入冲压区，所述的热塑性复合材料(11)在冲压区进行冲压后得到热塑性复合材料成型制件；其特征是：所述的成型输送装置包括支架(6)，安装在支架(6)上的导轨(2)，安装在导轨(2)上、通过驱动单元的驱动在导轨(2)上相对支架(6)移动的底架输送部分(8)；

所述的驱动单元由丝杆(1)与伺服电机(5)组成，所述的丝杆(1)安装在支架(6)上并且与底架输送部分(8)上的丝杠螺母(4)固定连接，所述的伺服电机(5)驱动丝杆(1)沿平行于导轨(2)的方向移动；

所述的底架输送部分(8)包括承载热塑性复合材料(11)的底架，设置在底架两侧、沿热塑性复合材料(11)的输送方向相对放置的底架杆(9)，以及安装在底架杆(9)上的用于夹持热塑性复合材料(11)的夹具(10)；

所述的底架设置有用于调整底架宽度的第一气缸(16)；

所述的夹具(10)由上夹部(19)、下夹部(19′)，以及位于上夹部(19)与下夹部(19′)之间、用于调整上夹部(19)与下夹部(19′)之间的开合距离的第二气缸(18)。

2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料的成型输送装置，其特征是：所述的夹具(10)与底架杆(9)的连接处设置第三气缸，用于调整夹具(10)的开口端与底架杆(9)之间的距离。

3.根据权利要求1或2所述的热塑性复合材料的成型输送装置，其特征是：所述的夹具(10)通过锁紧螺母(17)固定在底架杆(9)上。

4.根据权利要求1或2所述的热塑性复合材料的成型输送装置，其特征是：所述的加热区的加热器集成在支架(6)上，所述的加热器是上下对称密封布置的红外线辐射加热器(12)，热塑性复合材料(11)随着底架输送部分(8)的移动经过该红外线辐射加热器(12)进行加热。

5.根据权利要求1或2所述的热塑性复合材料的成型输送装置，其特征是：所述的上料区与加热区交接处竖直安装用于调整热塑性复合材料(11)的放置位置的定位板；所述的定位板的一端竖直安装在第四气缸上，所述的第四气缸安装在支架(6)上，通过第四气缸的调节，所述的定位板能够在垂直底架的方向上下移动。

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