[发明专利]RTM注射设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种注射设备，特别地涉及一种RTM注射设备。

背景技术

由于树脂传递模塑成型(RTM)技术和轻质RTM成型技术不仅可以使制件双面光滑、表面质量好、制品尺寸精度可控，而且具有更高的纤维体积分数和力学性能，因此此两项技术备受青睐。RTM成型工艺通常在较高压力(3-10bar)下将液态的树脂注入到模具内部，加热固化成型。为了保证产品的批次质量和表面质量可控，必须要求树脂在注射阶段的温度、压力和流量可定量控制。

目前国内外的RTM注射设备均采用压缩空气气动或者伺服电机驱动丝杠与活塞运行方式等动力方式进行注射。

气动方式是指采用压缩空气(通常3-7bar)推动树脂向模具内注射。气动方式的有以下缺点：气动动力源波动较大，压力很难稳定控制，如果要解决气源问题需要采用大功率压缩机和压力缓冲罐，增加了整个设备的复杂性和占地体积；另外因为气体的可压缩性较大，压力反馈延时较大，响应速度低，很难精确地根据实时压力来调节模具内注入的液体压力值；压缩空气在推动树脂注射时会在树脂里引入空气，造成缺陷影响产品的力学性能和表观质量；树脂注射的流量也很难精确计量和控制。目前对于流量的计量有体积或者质量两种，计量质量的办法通常是在注射管道里面安装齿轮流量计，但RTM成型工艺的特点是针对结构复杂的零件，注射流量一般较低，约为50-500ml/min，低流量的流量计价格较昂贵，而且树脂混有固化剂如果操作不恰当会有流量计内树脂固化的风险。采用体积计量的方法主要采用位移传感器测量树脂液面下降的高度从而得出注射量，这种方式的缺点是树脂注射流量较小，采用高精度小量程的位移传感器的价格昂贵，也存在反应速度慢的问题。因此目前国内外采用此种动力类型的设备都不能有效的计量树脂注射流量和精确控制注射速度。

伺服电机驱动丝杠与活塞运行的具体技术原理是伺服电机的轴承通过进给丝杆联接器与丝杠连接，完成丝杠行程与位移的动作，丝杠的顶端与活塞、活塞筒连接，将注射原料倒入活塞筒中，通过控制伺服电机的转速来控制注射流量和速度。伺服电机驱动丝杠带动活塞运行的动力方式较气动动力方式而言有较大提升，但是采用这种方式的精密丝杠制造成本较高，需要精确控制每分钟的的行程量最小值约为1mm左右，长期工作的机械磨损会影响控制精度。并且人工操作要求较高，不恰当的操作会引起丝杠变形，如果注射筒清理不干净以及泄露可能导致注射原料残留在丝杠的螺纹上面会影响丝杠运行状况。另外一个缺点是在RTM成型工艺的定压保压阶段稳定性有待提高，当注射压力值达到设定值后，伺服电机停止工作，丝杠也同步停止运行，停留在当前位置，丝杠受到液体的反压力作用，行程会发生缓慢的移动，同时液体的压力会逐渐下降，伺服电机接收压力值的反馈相应速度较慢，很难及时重新启动驱动丝杠运行，稳定当前压力值。

因此现有的RTM注射设备动力方式不能保证设备长期运行的稳定性和精确的定量定压注射。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有新型动力的RTM注射设备。该设备由液压系统提供动力，伺服电机可以高效控制液压泵的转速和启停时间，实现液压泵的流量、压力的伺服控制，精确智能地实现整个设备的压力、速度和位置的数字化控制。

本发明的目的通过下列技术方案实现：

一种RTM注射设备，包括注射筒、动力系统和电气数控系统，动力系统包括伺服电机和伺服电机驱动的液压注射单元，液压注射单元包括在注射筒内运动的液压活塞；电气数控系统包括控制器、压力传感器和位移传感器，压力传感器设置在注射筒内，用于检测注射筒内的压力以产生压力信号，位移传感器设置在所述液压活塞上，传感活塞的行程和位置，并产生位移信号，由此精确计量和控制树脂注入量，控制器设置为接收压力信号和位移信号，并根据所接收的信号控制伺服电机。

进一步地，电气数控系统还包括设置在注射筒内的温度传感器，用于产生温度信号。控制器接收温度信号，使电气数控系统可以实时感测到注射筒内的温度。

进一步地，还包括用于加热注射筒的加热系统，控制器控制该加热系统，并根据接收到的温度信号及时进行加热，以保证注射筒内的树脂的温度。

进一步地，压力传感器设置在注射筒的注射盖上。

进一步地，液压活塞包括活塞头和活塞杆，活塞头和活塞杆通过旋转轴承相互连接。这样活塞头可相对于活塞杆自由旋转，当活塞进行移动时，可以通过活塞头的自由旋转进行位置的微调，以便减小活塞头与注射筒内壁的摩擦力。

进一步地，位移传感器设置在活塞杆内。