[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复材非等温成形装置及工艺

说明书

本发明涉及一种连续纤维增强热塑性复材非等温成形装置及工艺，包括凸模组件、凹模组件、压边组件、支承与导向组件、脱模组件、温度控制组件，模具凹模座与凸模预热，并把坯料置于凹模与压边圈之间，三者共同放入外界加热装置中预热至目标温度后放入凹模座，凸模下行使坯料完成变形，再分离加热镶块，进行液体循环以冷却模具与制件，最后开模取出制件。本发明简化传统复合材料热压成形工艺，降低设备要求的同时避免了加热器件的高低温循环的工作条件，保证成形质量。

技术领域

本发明属于连续纤维增强热塑性树脂基体复合材料的热冲压成形的技术领域，特别涉及一种连续纤维增强热塑性复材非等温成形装置及工艺。

背景技术

在交通、航空航天等领域不断追求轻量化的今天，热塑性树脂基复合材料以其轻质高强、抗冲击、存储时间长及可回收等优点逐渐受到人们的重视。相较于短纤维及中长纤维等增强复合材料，连续纤维增强复合材料在制件中的某些方向维持了成形前的纤维完整性，极大提高了制件在该方向的力学性能。但对于材料连续纤维对于单件或小批量生产，采用大型设备会造成成本大幅上升，且对于不同复合材料，对预热方式的要求亦不相同。传统复合材料模压成形多采用将包括模具在内的设备和坯料置于恒热环境中进行成形的方法，对成形设备材质、体积等要求较高。另外，模具整体加热和整体冷却的方式，成型后需将模具整体降至常温再取出制件，因此不仅造成模具大部分部件因处在高低温循环环境下而影响模具寿命，也极大延长了加热和冷却时间，降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术需求而提供一种连续纤维增强热塑性复材非等温成形装置及工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种连续纤维增强热塑性复材非等温成形装置，其特征在于：包括凸模组件、凹模组件、压边组件、支承与导向组件、脱模组件、温度控制组件；

所述凸模组件包括上模板、凸模垫板、凸模、凸模固定板，所述凸模固定于凸模固定板的顶部凹槽内，凸模固定板通过螺钉与上模板相连，所述凸模垫板设于上模板和凸模固定板之间；

所述凹模组件包括下模板、凹模垫板、隔热板、凹模座和凹模，所述凹模固定于凹模座顶部凹槽内，凹模座通过螺钉与下模板相连，下模板上铺设所述凹模垫板，所述隔热板设于凹模座与凹模垫板之间；

所述压边组件包括压边螺钉、压边弹簧、垫圈和压边圈，所述压边圈底面的凸缘与凹模顶面的凹槽配置卡合，压边圈上设有预留孔，凹模上与所述预留孔相对应的位置设有预留槽，压边螺钉依次穿过垫圈和压边弹簧后连接在凸模固定板上，所述预留孔和预留槽与压边螺钉的头部相配置；

所述支承与导向组件包括导套和导柱，所述导套固定于上模板底面上，所述导柱固定于下模板顶面上，导套与导柱相对应设置；

所述脱模组件包括顶杆和脱模弹簧，所述顶杆设于凹模座的中心通孔内，所述脱模弹簧设于顶杆与凹模垫板之间；

所述温度控制组件包括加热机构、冷却机构和测温机构，所述加热机构包括保温盒、凸模加热管组、凹模加热管组、加热镶块和连接螺杆，所述保温盒由左右盒体拼接组成，对称设于凹模座两侧，左右盒体均固定于下模板上，左右盒体内部空腔分别设有所述加热镶块，所述连接螺杆穿过左右盒体侧壁上的通孔与加热镶块相螺接，凹模左右两侧设有定位槽，所述定位槽与加热镶块相配置，所述凸模加热管组设于凸模内部，所述凹模加热管组设于加热镶块内部；所述冷却机构为设于凹模座内部的冷却液体管道；所述测温机构包括凸模热电偶组和凹模热电偶组，所述凸模、凹模热电偶组分别设于凸模及凹模座上。

按上述方案，所述隔热板和保温盒由石棉板制成。

按上述方案，所述凸模组件和凹模组件均为铝合金材质。

一种连续纤维增强热塑性复材非等温成形工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1)将复合材料坯料裁剪、清洁和干燥后叠层，放入压边圈与凹模间型槽内；