機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及塑料加工成型領(lǐng)域，特指一種可實(shí)現(xiàn)纖維預(yù)浸料片材成型的機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，擠出成型、注射成型等常規(guī)塑料成型技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)塑料制品的要求也越來(lái)越高，由于傳統(tǒng)的塑料成型方式存在許多不足，其成型制品已經(jīng)不能滿(mǎn)足社會(huì)的需求。因此近年來(lái)，各種新型的塑料成型方式被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如壓縮吹塑成型、熱壓成型、吸塑成型等。
[0003]對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料制件，目前能夠使用注塑成型方法來(lái)成型，但是模具制造成本太大，而且模具必須配以模板、拉桿等輔助機(jī)構(gòu)，更加劇了注射系統(tǒng)的復(fù)雜性，使成本進(jìn)一步增加。
[0004]對(duì)于纖維增強(qiáng)材料的成型，目前已有的技術(shù)包括手糊成型、噴射成型、纖維纏繞成型、模壓成型等。其中，手糊成型屬于早期成型方法，成型效率低，制品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高；噴射成型存在制品強(qiáng)度低，污染大的缺點(diǎn)；纖維纏繞成型設(shè)備較為復(fù)雜，技術(shù)難度大，工藝程序相對(duì)繁多；模壓成型是目前纖維預(yù)浸料片材加工成型常用的方法，在專(zhuān)利“預(yù)浸料模壓成型方法”(201110273346.5)中提及了一種預(yù)浸料模壓成型方法，但采用雙模仍然加大了成本，而且壓機(jī)的投資也很高。專(zhuān)利“填充0°碳纖維預(yù)浸料預(yù)成型工裝及預(yù)成型工藝”(201410072102.4)中對(duì)預(yù)浸料采用了真空壓實(shí)成型方法，但成型周期過(guò)長(zhǎng)，并且對(duì)于加工復(fù)雜的制品相對(duì)困難。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，專(zhuān)利提出機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置及方法，用于實(shí)現(xiàn)纖維預(yù)浸料復(fù)合材料的成型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置及方法，無(wú)需傳統(tǒng)的注射設(shè)備，采用單模系統(tǒng)即可完成纖維預(yù)浸料材料的成型，特別適用于外形復(fù)雜的塑料制品的加工。本裝置所涉及的單模是相對(duì)于傳統(tǒng)模具提出的概念，傳統(tǒng)模具由凹模和凸模組成，單模即只采用凸?；虬寄Ｓ靡约庸こ尚汀?br>[0007]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是，機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置，主要由送料預(yù)熱裝置、剪切壓緊裝置、壓熨裝置、單模系統(tǒng)、模具加熱裝置和取件機(jī)器手組成，送料預(yù)熱裝置位于整個(gè)成型裝置前端，送料預(yù)熱裝置的輸送底座上裝有放卷輥，頂部裝有輸送電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸送輥，靠近單模系統(tǒng)的輸送輥兼做預(yù)熱輥，為方便壓熨成型，下方輸送輥的輥?lái)斔谄矫媾c單模系統(tǒng)的單模上表面設(shè)定在同一高度，剪切壓緊裝置、壓熨裝置和模具加熱裝置均安裝在單模系統(tǒng)上，壓熨裝置處于單模系統(tǒng)頂部，其滑塊機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)三軸向運(yùn)動(dòng)以方便壓熨時(shí)的調(diào)整，模具加熱裝置位于單模系統(tǒng)側(cè)邊，裝有真空吸盤(pán)的取件機(jī)器手位于整個(gè)成型裝置的后端。
[0008]本發(fā)明涉及的機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置，在加工成型開(kāi)始時(shí)，送料預(yù)熱裝置的放卷輥將纖維預(yù)浸料展開(kāi)放卷，輸送電機(jī)帶動(dòng)輸送輥對(duì)卷曲的纖維預(yù)浸料進(jìn)行輸送，纖維預(yù)浸料經(jīng)預(yù)熱輥預(yù)熱后進(jìn)入單模；此時(shí)輸送停止，剪切壓緊裝置下移，剪切并壓緊纖維預(yù)浸料；然后壓熨裝置對(duì)其進(jìn)行壓熨，成型結(jié)束后頂出機(jī)構(gòu)頂出制品；最后取件機(jī)器手取出制品，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
[0009]本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置的送料預(yù)熱裝置下方預(yù)熱輥的頂部所在平面與單模上表面在同一水平面上，輸送電機(jī)在定量輸送物料后暫時(shí)停止輸送，實(shí)現(xiàn)一個(gè)成型周期循環(huán)。
[0010]本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置的剪切壓緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，采用帶刃凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，在單模上的下刃槽要比刃本身高度要高，保證在切斷物料后對(duì)物料進(jìn)行壓緊固定。
[0011]本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置的單模系統(tǒng)包含單模和頂出機(jī)構(gòu)。單模與物料接觸面為工作面，用以成型加工物料，賦予物料需要的形狀和尺寸；單模由模具加熱系統(tǒng)對(duì)其加熱，可采用電加熱元件實(shí)現(xiàn)。
[0012]本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置中，壓熨裝置的壓熨頭能在三自由度導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)三軸向運(yùn)動(dòng)，并對(duì)物料進(jìn)行充分壓熨。壓熨頭結(jié)構(gòu)從外至內(nèi)依次為:緊固圈、彈性外筒、包覆膜、內(nèi)筒、電磁鐵、絕熱層和電加熱棒。磁流體通過(guò)包覆膜包覆，膜緊固在內(nèi)筒上，內(nèi)筒與滑塊機(jī)械手相連，內(nèi)筒裝有電磁鐵和電加熱棒，兩者通過(guò)絕熱層隔開(kāi)。壓熨過(guò)程中，電加熱棒和電磁鐵通電，加熱磁流體使其與纖維預(yù)浸料溫度接近從而方便壓熨，提高制品質(zhì)量；磁流體在電磁鐵的磁場(chǎng)作用下滲透作用加強(qiáng)，會(huì)對(duì)纖維預(yù)浸料產(chǎn)生額外的壓力，進(jìn)一步壓實(shí)預(yù)塑件。
[0013]本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型方法，采用磁流體對(duì)纖維預(yù)浸體進(jìn)行壓熨。磁流體具有一定的耐高溫性能，包覆磁流體的包覆膜具有柔性以及耐高溫性，可根據(jù)加工物料的不同選擇合適的磁流體基體和膜材料。
[0014]本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型方法，壓熨頭內(nèi)部有電磁鐵，通電后能在磁流體內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，并使磁流體形狀隨設(shè)定磁場(chǎng)的變化而變化。壓熨頭內(nèi)部裝有電加熱棒，能對(duì)磁流體進(jìn)行加熱。
[0015]本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型方法，所選用磁流體推薦為HJOl ;選用膜材料推薦為聚酰亞胺即PI，該材料耐熱性高，強(qiáng)度也較高。
[0016]本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置的有益效果為:采用單模，無(wú)需注射，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低、自動(dòng)化程度高、可成型形狀復(fù)雜制品的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置的示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置的送料預(yù)熱裝置示意圖。
[0019]圖3是壓熨裝置、單模系統(tǒng)、模具加熱裝置的裝配體正視圖。
[0020]圖4是本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置的壓熨裝置壓熨頭的分解正視圖。
[0021]圖5是本發(fā)明機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置適宜加工的制品人臉模型舉例。
[0022]圖中:1.送料預(yù)熱裝置，2.剪切壓緊裝置，3.壓熨裝置，4.單模系統(tǒng)，5.模具加熱裝置，6.取件機(jī)器手。
[0023]其中:1-1.輸送底座，1-2.放卷輥，1-3.纖維預(yù)浸料，1-4輸送電機(jī)，1-5.輸送輥，1-6.預(yù)熱輥，3-1.滑塊機(jī)械手，3-2.導(dǎo)軌，3-3電加熱棒，3_4內(nèi)筒，3_5彈性外筒，3_6緊固圈，3-7電磁鐵，3-8絕熱層，3-9包覆膜，4-1.單模，4-2.頂出機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明提出了機(jī)械手操控磁流體壓熨成型裝置，如圖1所示，主要由送料預(yù)熱裝置1、剪切壓緊裝置2、壓熨裝置3、單模系統(tǒng)4、模具加熱裝置5和取件機(jī)器手6等組成。送料預(yù)熱裝置I的放卷輥1-2固定在輸送底座1-1上，頂部裝有輸送電機(jī)1-4驅(qū)動(dòng)的輸送輥1-5，輸送末端的輸送