[发明专利]一种纤维增强树脂基复合材料板热冲压成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料成形技术领域，具体涉及一种纤维增强树脂基复合材料板热冲压成形装置及方法。

背景技术

纤维增强复合材料具有质轻、比强度高、比模量大、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳和良好阻尼性能等优异特性，作为结构件已经广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。但由于传统复合材料成形工艺复杂，设备造价昂贵，生产周期长，难以满足汽车制造等民用行业对复合材料结构件的大批量需求。特别是近些年国家对结构轻量化和节能减排的要求，如何能够高效、低成本的制造出复合材料件成为非常关键的问题。因此，针对纤维增强树脂基复合材料的热冲压技术就出现了，其原理利用热塑性树脂在一定温度下所产生的软化现象，随着模具的运动，树脂产生流动，进而成形出复合材料零件。现有热冲压成形方法是先将复合材料板材在一个外置恒温环境中加热至树脂软化，然后将加热的板材转移至模具间，在室温环境下进行冲压成形。该方法虽然利用了热冲压成形的优势，提高了成形效率，但由于模具温度较低，板材接触模具时产生的较大温降难以避免，从而影响成形质量。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种纤维增强树脂基复合材料板热冲压成形装置及方法，能够满足纤维增强树脂基复合材料板的热冲压成形，保证成形的效率和质量。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种纤维增强树脂基复合材料板热冲压成形装置，包括凹模组件、凸模组件、压边圈及支撑装置、热油加热系统、模具水喷淋冷却系统，凹模组件与压力机滑块连接，凸模组件安装在底座2-7上，凹模组件、凸模组件及底座2-7的中心线为同一中心线A-A，压边圈及支撑装置安装在底座2-7上，围绕凸模3-1均匀分布。

所述的凹模组件包括凹模1-1，凹模1-1安装在凹模垫板1-7下面，凹模1-1和凹模垫板1-7的四周罩有凹模耐热玻璃罩1-4，凹模1-1上面安装有凹模热油支管道1-2，凹模热油支管道1-2通过凹模U形管道卡扣1-3固定在凹模1-1上，凹模支撑立柱1-9竖立，上下分别与凹模1-1和凹模垫板1-7连接，凹模冷却水喷管1-8安装在凹模垫板1-7中心，喷射方向正对着凹模1-1，凹模冷却水喷管1-8的进水端连接到置于凹模垫板1-7上面的凹模主冷却水管道1-5，凹模热油支管道1-2两端分别与置于凹模垫板1-7上面的凹模进油管道1-6和凹模出油管道1-11相连接，凹模进油管道1-6和凹模出油管道1-11均接入热油加热系统，凹模冷却水排水管1-10穿过凹模玻璃罩1-4底部，与凹模1-1上的排水槽连接。

所述凸模组件包括凸模3-1，凸模3-1由凸模支撑立柱3-4支撑，凸模支撑立柱3-4竖立在凸模垫板3-8上，凸模3-1与凸模垫板3-8四周罩有凸模玻璃罩3-5，凸模3-1上安装着凸模热油支管道3-2，凸模热油支管道3-2通过凸模U形管道卡扣3-3固定到凸模3-1上，凸模冷却水喷管3-6安装在凸模垫板3-8中心，喷射方向向上正对着凸模3-1，凸模冷却水喷管3-6进水端连接到置于凸模垫板3-8下面的凸模主冷却水管3-9，凸模热油支管道3-2两端分别与置于凸模垫板3-8下面的凸模进油管道3-10和凸模出油管道3-11相连接，凸模进油管道3-10和凸模出油管道3-11均接入热油加热系统，凸模冷却水排水管3-7穿过凸模玻璃罩3-5，与凸模垫板3-8上的排水槽相连接，凸模垫板3-8安装在底座2-7上面。

所述压边圈及支撑装置包括由压边圈上板2-1和压边圈下板2-3组成的对扣式压边圈，压边圈热油支管道2-2安装在对扣式压边圈内，压边圈热油支管道进油端接入压边圈进油管道2-8，出油端接入压边圈出油管道2-9，压边圈下板2-3下面安装有绝热板2-4，绝热板2-4下面与氮气缸2-5连接，氮气缸2-5下面固定在底座2-7上，氮气缸2-5与底座2-7之间垫有垫块2-6。

所述热油加热系统包括伺服电机5-1驱动的热油泵5-2，热油泵5-2出油端接入热油输入管5-4，热油输入管5-4出油端分别与凹模组件中的凹模进油管道1-6、凸模组件中的凸模进油管道3-10、压边圈及支撑装置中的压边圈进油管道2-8连接，凹模组件中的凹模出油管道1-11、凸模组件中的凸模出油管道3-11、压边圈及支撑装置中的压边圈出油管道2-9分别与热油加热系统中的热油输出管5-6输入端相连接，热油输出管5-6输出端接入热油加热箱5-5进油端，热油加热箱5-5出油端接入热油保温箱5-3进油端，热油保温箱5-3出油端与热油泵5-2进油端连接。