[发明专利]一种生产纤维增强型复合材料预成型的冲压方法及设备

摘要

本发明公开了一种生产纤维增强型复合材料预成型的冲压方法及设备。现有的纤维铺设技术可以用来生产二维和简单的三维预成型，而对于更为复杂的几何形状，例如汽车B柱，现有的铺设技术无法应用。本方法利用冲压技术，制造具有复杂几何形状的预成型；预成型通过高压釜、树脂注入等工艺可以制作成为超轻超强的复合材料零部件，大幅降低零部件生产成本，使之应用于民用产品，例如轿车车架；此方法亦可用于碳纤维、玻璃纤维等编织物的冲压成型过程。该过程模拟手工成型，全程给予铺层均匀的平面内和平面外的支撑，大幅度减少冲压过程中纤维丝的过度侧向滑移、皱褶以及纤维断裂，在保证产品质量的同时，提高生产效率，实现自动化、数字化和无人值守。

主权项

一种用冲压设备生产纤维增强型复合材料预成型的方法，其特征在于，所述冲压设备包括支架（1）、支架上的立柱（2）、电机（3）、曲轴（4）、总冲压块（5）、上模块（6）、下模块（7）、支撑架 （21）以及上固定滑道（8）和下固定滑道（9），所述上固定滑道（8）和下固定滑道（9）分别与上模块（6）和下模块（7）连接，其中上固定滑道（8）固定在支架（1）的上端、立柱（2）的下方，所述下固定滑道（9）固定在支架（1）的底端，所述支撑架（21）固定在支架（1）上、位于上模块（6）与下模块（7）之间；所述总冲压块（5）连接在立柱（2）的上方通过曲轴（4）与电 机（3）连接，电机（3）固定在支架（1）上方；所述上模块（6）和下模块（7）分别包括多个冲压块（10）和多个滑轴（11），所述上模块（6）和下模块（7）上的冲压块（10）形状对等 ；所述冲压块（10）的末端与滑轴（11）连 接，所述滑轴（11）分别与上固定滑道（8）或下固定滑道（9）连接；所述支撑架（21）包含上支架（211）和下支架（212）两部分；所述设备还包括材料薄膜（12），所述材料薄膜（12）铺在上模块（6）与平面预成型之间以及下模块（7）与平面预成型之间，所述平面预成型为预先涂好定型剂的碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维、其它纤维铺层或者各种纤维编织物铺层；所述设备还包括加热系统（15）和制冷系统（16），所述加热系统（15）和制冷系统（16）内置或外置于冲压设备；所述设备还包括装有自动夹具的机械臂（17），所述装有自动夹具的机械臂（17）外置于冲压设备；所述材料薄膜（12）为硅胶薄膜或者其它弹性薄膜；所述设备还包括弹性装置（13）和微调系统（14），所述弹性装置（13）设在上固定滑道（8）与上模块（6）之间以及下模块（7）与下固定滑道（9）之间的滑轴（11）上 ；所述微调系统（14）设在滑轴（11）的末端、分别与上固定滑道（8）和下固定滑道（9）连接；所述弹性装置（13）为弹簧、气缸或气囊；所述微调系统（14）为可调螺栓；所述装有自动夹具的机械臂（17）的末端设有真空吸盘（19）；该方法包括如下步骤 ： 1）加热：利用外置加热系统（15）加热已喷涂好定型剂的平面预成型至100℃以上，然后通过人工或自动夹具机械臂（17）放入冲压设备中；或先将平面预成型通过人工或自动夹具机械臂（17）放入冲压设备中开启内置加热系统（15）加热平面预 成型至100℃以上；2）冲压：在初始位置，调节微调系统，上下冲压块在中间轻轻接触，和位于其间的平面预成型形成多点接触，当冲压过程开始后，上方的冲压块依次向下按压，推动平面预成型和下方冲压块下降，对加热好的平面预成型进行冲压，同时开启加热系统（15），保证整个冲压系 统的温度在 70℃以上，为了保证系统的清洁可以在上下冲压块（10）和平面预成型之间放入材料薄膜（12）； 3）定型 ：运用制冷系统（16）对冲压好的预成型进行降温； 4）脱模，然后通过人工或自动夹具机械臂（17）的真空吸盘（19）搬运预成型，储藏。