[发明专利]一种高分子板料热辐射柔性化成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种高分子板料热辐射柔性化成形装置，包括加热箱和用于加工高分子板料的工具头，加热箱顶部安装有支撑板，支撑板通过螺钉活动连接有固定板，支撑板和固定板之间固定夹紧高分子板料，还公开了一种高分子板料热辐射柔性化成形方法，包括：将高分子板料固定在加热箱内，在加热箱内部加热至预设温度并保温；根据需要加工的形状设定工具头的轨迹，将工具头沿设定的轨迹向竖直方向逐层递增向下运动，将高分子板料加工以获得不同形状的零件，还在低载荷、低转速的工艺条件下，对于任何一种具有热敏感性的高分子板料成形出复杂的形状，降低了成本，缩短了生产周期，更加灵活的制造所需的产品。

技术领域

本发明涉及高分子材料成形技术领域，具体而言，本发明涉及一种高分子板料热辐射柔性化成形装置及方法。

背景技术

在制造业中，高分子材料的应用日益广泛，不同的高分子材料具有质量轻，强度高，耐腐蚀性强，温度敏感性高，易于加工等优点，因而近几年来在汽车领域，医疗领域，航空领域得到了广泛的应用，对于一些形状复杂的零件，诸如颅骨植入物和飞机的腔槽类零件，都属于小批量零件，尤其是颅骨植入物，每个形状都存在差异性，若采用传统的注塑方法，模具的制造成本很高，加工周期长，只适合大批量生产零件，不便于生产小批量，形状具有差异性的零件。

目前主要是通过常温下的加工方式进行，而常温下渐进成形的加工方法，最早适用于金属板料的成形，今年来，也逐步应用于高分子板料的成形，由于常温下工艺的限制，想要获得成形质量好的零件，需要对工艺参数提出较高的要求，诸如提高工具头转速等，而且常温下板料变形所需要的载荷较大，这无形中增加了工具头材料以及设备负载能力的要求，而且零件成形质量差且报废率高，且对于高分子板料的种类及厚度也有一定的局限性，这也增加了加工周期和成本，因此目前的加工方法已经无法满足需求。

发明内容

为了寻找更为有效的实现方案，本发明提供了一种高分子板料热辐射柔性化成形装置及方法，结合高分子板料对温度的敏感性，通过控制温度室不同的温度变化，使高分子板料达到不同的软化程度，以便于在低载荷，低转速的工艺条件下，对于任何一种具有热敏感性的高分子板料成形出复杂的形状，降低了成本，缩短了生产周期，更加灵活的制造所需的产品。

为实现上述目的，本发明公开了一种高分子板料热辐射柔性化成形装置，包括加热箱和用于加工高分子板料的工具头，所述工具头沿着Z轴从上到下沿着设定的轨迹运动，所述加热箱顶部安装有支撑板，所述支撑板通过螺钉活动连接有固定板，所述支撑板和固定板之间固定夹紧高分子板料，所述加热箱通过底部的热辐射板对高分子板料加热并保温，所述支撑板内壁末端设置有成形面，所述高分子板料和成形面之间形成成形角度，所述高分子板料和成形面之间形成的成形角度为高分子板料的目标形状截面倾斜角度。

优选地，所述高分子板料的目标形状截面侧边为直线，所述成形面截面为倾斜平面，所述成形角度为成形面和高分子板料之间的夹角

优选地，还包括所述高分子板料的目标形状截面侧边为弧形，所述成形面截面为倾斜圆弧，所述成形角度为成形面的切线和高分子板料之间的夹角。

优选地，所述加热箱内壁还设置有隔热层，所述加热箱底部通过三分力仪连接有机架，所述加热箱内部还设置有用于检测温度的温度传感器。

本发明还公开了一种高分子板料热辐射柔性化成形方法，包括：

将高分子板料固定在加热箱内，在加热箱内部将高分子板料加热至预设温度并保温；

根据需要的高分子板料的目标形状设定工具头的运动轨迹，将工具头沿运动轨迹向Z轴方向从上到下运动完成加工，得到不同形状的高分子板料。

优选地，所述高分子板料为热塑性塑料，所述热塑性塑料的玻璃化温度为0～200℃。

优选地，所述将高分子板料固定在加热箱内包括：