一种湿法模压快速成型装置及其快速准确成型方法

技术领域

本发明涉及湿法模压技术领域，具体涉及一种湿法模压快速成型装置及其快速准确成型方法。

背景技术

湿法模压工艺是以干纤维和液态树脂为原料，将液态树脂以喷涂、浇注或涂刷等方法涂覆到干纤维表面，再经过合模升温升压、保压固化成型。常规的湿法模压成型多使用环氧树脂基树脂和碳纤维，针对于环氧树脂基树脂来说，在每一个成型周期内均需要对模具按照不同的温度要求进行调整，且在固化和脱模时耗时较长，从而影响了整体的成型周期。另外，对于这类工艺来说，预浸料片均需要低温保存，贮存温度需要控制在-5℃～0℃，需要搭建冻库以满足原材料贮存要求，而在裁剪时需要醒料至室温(26℃)。由此，原料的保存和预处理限制了其应用场景，而且进一步影响了生产周期。

进一步地，环氧树脂基树脂对于调配比例要求严格，尤其在生产2-5kg的小型产品时，各配方的添加量均需要精确到克以满足批量化生产的工艺要求，否则在模压过程中可能出现产品表面质量不佳以及未完全固化等问题。特别是对于薄壁件的生产来说，其对于调配比例以及混合的均匀程序要求更高。

而现有的湿法模压方法是直接一次将树脂注入到模腔内，没有根据增强层铺设情况进行多次涂覆，对于生产小件且薄壁的工件来说，容易出现涂胶不均匀，尤其是四周容易出现少料现象，除了影响产品质量外，还不易脱模。而且对于湿法模压装置来说，为了满足工艺需求(如树脂需要均匀涂覆在干纤维表面)，一般将调配好的树脂在规定的时间内以喷涂或涂刷的方式涂覆到干纤维表面，再通过合模升温升压完成固化成型。在以喷涂或涂刷的方式涂覆树脂时，涂覆层以及涂覆层之间不可避免的会残留空气，由于多次涂覆，残留的空气会聚焦形成气泡，并在后续模压的过程中如不能及时排出将会使得气泡残留在工件中，从而影响产品的质量，特别是对于小件、薄壁件来说，其影响更大。现有的湿法模压装置在合模固化的过程中，由于需要保证合模效果，在模压时多为封闭结构，残留的空气无法被及时排出，进而影响产品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种湿法模压快速成型装置及其快速准确成型方法，以解决现有技术中的成型方法不能均匀将涂覆层涂覆在增强层表面，以及模压装置不能去除气泡和快速脱模的技术问题。

在本发明第一个方面，提供了一种湿法模压快速成型装置，包括基座，在所述基座上安装有模具本体和机械手，其中，所述机械手在所述模具本体开启时按照程序控制自动涂覆；

所述模具本体包括相对设置的上模和下模，在所述下模侧壁的封闭区间内设置有多个与真空泵连通的抽气孔，且所述上模在合模时插入所述下模以形成封闭空间，所述上模与所述下模模压时，所述上模刚好堵住抽气孔，使得下模内部涂覆层不会从抽气孔溢出，在所述下模内壁底部设置有气动顶出结构。

进一步地，所述上模与下模之间设有密封结构，使得上模与下模之间能够形成封闭空间，所述密封结构包括密封环和密封槽，所述密封环固定连接在上模底部，所述密封槽开设在下模顶部；

当所述上模下移时，所述密封环卡接在密封槽内。

进一步地，所述下模内壁底部设置有顶升通道，所述气动顶出结构包括设置在所述顶升通道内的顶升杆，在所述顶升杆顶部固定安装有与所述顶升通道开口完全封闭的顶升块，所述顶升块的侧壁和顶部分别设置有脱模气孔和顶升气孔，在固化完成脱模时首先通过顶升气孔喷气来撼动工件以使得所述顶升块在顶升杆的驱动下发生顶升暴露所述脱模气孔，所述脱模气孔从侧面喷出气体以使工件与下模分离。

进一步地，所述顶升块设置为圆台形状，所述顶升块竖截面形状设置为梯形，且所述顶升块顶部直径大于其底部直径，所述脱模气孔设置在顶升块外表面；

所述顶升通道内壁固定连接有环形支撑筒，所述支撑筒顶部设有向下倾斜的倾斜面，所述倾斜面与顶升块底部相贴合；

所述环形支撑筒顶部的倾斜面用于支撑顶升块，当所述上模与所述下模合模时，使得所述支撑顶升块顶部与所述下模内壁底部在同一平面。

在本发明第二个方面，提供了一种湿法模压快速准确成型方法，采用上述湿法模压快速成型装置，包括如下步骤：

步骤100、对增强层进行预处理，并将预处理后的增强层放入模具型腔中；

步骤200、采用数控方式对涂覆层混胶总量、配比、涂胶路径、涂胶流量进行程序控制；

步骤300、叠加抽真空序列进入加压成型状态对增强层和涂覆层进行加热恒温固化压制；

步骤400、以气动顶升的方式取出工件并进入下一个制备循环。

进一步地，所述增强层具体为编织玻璃纤维干布，所述涂覆层具体为聚氨酯基树脂。

进一步地，采用数控方式对涂覆层进行程序控制的具体方法为：

确定目标产品的规格，并根据所述目标产品的规格分别计算增强层和涂覆层的用品；

获取预处理后的每一片增强层的参数，基于所述增强层的参数和所述目标产品的规格计算增强层的搭配角度和整体、局部拼接方式形成增强层铺设模型；

根据所述增强层铺设模型的差异化特征定向调配涂覆层，并调教涂覆层的涂覆指引。

进一步地，所述涂覆指引包括涂覆路径以及对应每条涂覆路径上的涂胶流量变化，在每完成一层涂覆后还包括增强路径以及对应每条增强路径上的涂胶流量变化；

其中，在所述涂覆路径和所述增强路径上的涂胶流量变化与所述增强层铺设模型的差异化特征一一对应均由所述增强层铺设模型计算得出。

进一步地，采用叠加抽真空序列进入加压成型状态具体方法为：

上模下压与下模刚接触时，模具本体内形成封闭空间；

上模继续下压的同时，抽气孔在真空泵作用下按照抽真空序列对封闭空间进行抽真空以除去涂覆层内的气泡并将封闭空间内的气体排出；

上模下压越过封闭空间后，真空泵完成抽真空作业，上模继续下压进行模压固化。

进一步地，采用气动顶升的方式取出工件的具体方法为：

上模上移恢复至原来位置，得以暴露成型工件；

顶升块向上顶升并使得顶升块顶部部分工件与下模脱离，同时暴露出脱模气孔；

脱模气孔从侧面喷出气体以使工件与下模完全分离。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本发明重点优化涂覆层，采用聚氨酯基树脂以及数控涂覆的方式，结合聚氨酯基树脂自身的特性并针对产品成型要求确定涂胶配比、路径以及流量等，从而使其在制备的过程中可以适应小件、薄壁工件的制备，同时降低了对产品存储以及预处理的工序，提高了生产效率；

2、.本发明提供的成型装置根据程序控制机械手自动涂覆涂覆层，在合模过程中，模具本体内形成封闭空间，通过将抽气孔连接真空泵抽取封闭空间内空气，从而除去涂覆层内部气泡，使得产品表面光滑无气泡，且能适用于气动的快速脱模，且能综合利用聚氨酯基树脂固化成型无需保持多个温度的特点，提高产品的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的结构示意图；

图2为本发明图1中A部分结构放大图；

图3为本发明快速准确成型方法的流程示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-模具本体；2-上模；3-下模；4-机械手；5-抽真空结构；6-抽气孔；7-气动顶出结构；8-顶升块；9-脱模气孔；10-密封结构；11-密封环；12-密封槽；13-顶升杆；14-顶升通道；15-环形支撑筒；16-倾斜面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在生产小件薄壁产品时为了保证产品质量往往会多层涂覆涂覆层，但多层涂覆会使大量空气被包裹在涂覆层内形成气泡，影响最终模压产品质量，因此，研发出一款能够排出涂覆层内部空气的湿法模压装置很有必要。

如图1所示，本发明提供了一种湿法模压快速成型装置，主要通过抽气孔6抽取模具本体1内封闭空间气体，减少产品气泡。其包括基座，在所述基座上安装有模具本体1和机械手4，其中，所述机械手4在所述模具本体1开启时按照程序控制自动涂覆。

所述模具本体1包括相对设置的上模2和下模3，在所述下模3侧壁的封闭区间内设置有多个与真空泵连通的抽气孔6，且所述上模2在合模时插入所述下模3以形成封闭空间，所述上模2与所述下模3模压时，所述上模2刚好堵住抽气孔6，使得下模3内部涂覆层不会从抽气孔6溢出，在所述下模3内壁底部设置有气动顶出结构7。

本发明提供的成型装置根据程序控制机械手4自动涂覆涂覆层，在合模过程中，模具本体1内形成封闭空间，通过将抽气孔6连接真空泵抽取封闭空间内空气，从而除去涂覆层内部气泡，模压之后通过气动顶出结构7取件，使得生产出的小件薄壁产品表面光滑无气泡，能快速脱模。

若抽气孔6在下模3内设置高度过高，则在上模2与下模3合模时，上模2与下模3行程的封闭空间还未达到负压状态，则抽气孔6就被上模2堵住，不能除去涂覆层内部气泡。

若抽气孔6在下模3内设置高度过低，则在除去涂覆层内部气泡后，上模2与下模3模压时，涂覆层会从抽气孔6溢出，容易堵住抽气孔6，且使得最终模压产品较薄，影响质量。

本实施例的具体实施方式为：

步骤1：放料，在上模2与下模3分开时，将增强层放入下模3中，并根据预设程序通过机械手4精准涂胶，且多层涂覆；

步骤2：形成封闭空间，在上模2与下模3合模过程中，上模2与下模3形成封闭空间，且涂覆层在封闭空间内；

步骤3：除气泡，使抽气孔6与真空泵相连通，通过此抽气孔6对上模2与下模3形成的封闭空间内抽真空，使涂覆层内部气泡破裂，从而除去涂覆层内部气泡，并除去封闭空间内部空气；

步骤4：模压，随着上模2下移，抽气孔6被上模2封堵，之后继续合膜，完成模压，使产品成型；

步骤5：取件，模压结束之后，通过气动顶出结构7使工件快速脱模。本装置在面对需要多层涂覆的小件薄壁产品时，能够在模压过程中去除涂覆层内部气泡，避免气泡对最终成型产品的影响。

若上模2与下模3之间密封不严，有漏气现象的话，则上模2与下模3之间的封闭空间内就很难达到负压环境，造成去除气泡效果较差，为了解决上模2与下模3密封效果不好的问题，进一步地，如图1所示，所述上模2与下模3之间设有密封结构10，使得上模2与下模3之间能够形成封闭空间，所述密封结构10包括密封环11和密封槽12，所述密封环11固定连接在上模2底部，所述密封槽12开设在下模3顶部；

当所述上模2下移时，所述密封环11卡接在密封槽12内。

在模压腔外侧设置密封结构10，在不影响模压效果的同时，还能保证上模2与下模3之间形成封闭空间的密封性。

在模压结束之后，由于之前是通过抽真空除去涂覆层内部气泡，上模2与下模3之间形成的封闭空间内仍是处于负压状态，上模2通过外力取出之后，模压产品与下模3内壁仍贴合较紧密，不易脱模取出。

为了解决产品脱模问题，进一步地，如图2所示，所述下模3内壁底部设置有顶升通道14，所述气动顶出结构7包括设置在所述顶升通道14内的顶升杆13，在所述顶升杆13顶部固定安装有与所述顶升通道14开口完全封闭的顶升块8，所述顶升块8的侧壁和顶部分别设置有脱模气孔9和顶升气孔(顶升气孔在图2中未画出)，在固化完成脱模时首先通过顶升气孔喷气来撼动工件以使得所述顶升块8在顶升杆13的驱动下发生顶升暴露所述脱模气孔9，所述脱模气孔9从侧面喷出气体以使工件与下模3分离。

准备脱模时，首先通过顶升气孔喷气来撼动工件以使得所述顶升块8在顶升杆13的驱动下发生顶升暴露所述脱模气孔9，之后顶升杆13向上顶升一定距离，使得脱模气孔9从侧面暴露出来，顶升杆13向上顶升时，会使得该部分的工件与下模3分离，之后通过脱模气孔9从侧面喷出气体以使工件整体与下模3分离，达到快速脱模效果，最后使顶升杆13继续顶升，完成工件取件过程。

由于在上模2与下模3合模时，上模2对下模3的挤压力较大，若顶升块8底部没有支撑力，则顶升块8会出现下陷现象，从而使得模压产品出现瑕疵。

为了使顶升块8顶部始终与下模3内壁底部保持同一水平面，进一步地，如图2所示，所述顶升块8设置为圆台形状，所述顶升块8竖截面形状设置为梯形，且所述顶升块8顶部直径大于其底部直径，所述脱模气孔9设置在顶升块8外表面。

所述顶升通道14内壁固定连接有环形支撑筒15，所述支撑筒顶部设有向下倾斜的倾斜面16，所述倾斜面16与顶升块8底部相贴合；

所述环形支撑筒15顶部的倾斜面16用于支撑顶升块8，当所述上模2与所述下模3合模时，使得所述支撑顶升块8顶部与所述下模3内壁底部在同一平面。

由于环形支撑筒15始终对顶升块8支撑，使得顶升块8在模压过程中不会出现下陷现象，且顶升块8设置为圆台形状，脱模气孔9在顶升块8侧面，使得顶升块8顶部对脱模气孔9保护，且便于顶升块8在顶升后顺利下移并恢复至原来位置。

以下结合上述湿法模压快速成型装置，如图3所示，提供了一种湿法模压快速准确成型方法，包括如下步骤：

步骤100、对增强层进行预处理，并将预处理后的增强层放入模具型腔中；

步骤200、采用数控方式对涂覆层混胶总量、配比、涂胶路径、涂胶流量进行程序控制；

步骤300、叠加抽真空序列进入加压成型状态对增强层和涂覆层进行加热恒温固化压制；

步骤400、以气动顶升的方式取出工件并进入下一个制备循环。

本发明提供的成型方法通过数控方式涂覆，针对增强层铺设情况来相对应的控制涂胶路径和流量，保证了涂胶配比、总量、涂胶路径和涂胶流量，即使是小件薄壁产品，也能精准控制涂胶量，避免工件周边少料现象，之后通过抽真空除气泡，以及通过气动顶升方式取件，提高小件薄壁模压产品质量和生产效率。

为了降低生产成本，以及提高小件产品质量，所述增强层具体为编织玻璃纤维干布，所述涂覆层具体为聚氨酯基树脂。聚氨酯基树脂材料的涂覆层可以常温储存，方便搬运，无需醒料，且为恒温固化，固化温度为100℃-120℃，无需多次升降温，降低生产成本，适用于生产小件薄壁产品。

以上为整体湿法模压成型方法，以下详细介绍具体的操作步骤：

首先，采用数控方式对涂覆层进行程序控制的具体方法为：

确定目标产品的规格，并根据所述目标产品的规格分别计算增强层和涂覆层的用品；

获取预处理后的每一片增强层的参数，基于所述增强层的参数和所述目标产品的规格计算增强层的搭配角度和整体、局部拼接方式形成增强层铺设模型；

根据所述增强层铺设模型的差异化特征定向调配涂覆层，并调教涂覆层的涂覆指引。

所述涂覆指引包括涂覆路径以及对应每条涂覆路径上的涂胶流量变化，在每完成一层涂覆后还包括增强路径以及对应每条增强路径上的涂胶流量变化；

其中，在所述涂覆路径和所述增强路径上的涂胶流量变化与所述增强层铺设模型的差异化特征一一对应均由所述增强层铺设模型计算得出。

这样的控制方式，能够针对性的根据每一片增强层的参数来相对应的调控涂覆层，实现多层差异化涂覆，使得每一件产品都能够精准的全部涂覆，不会出现少料现象。

其次，采用叠加抽真空序列进入加压成型状态具体方法为：

上模2下压与下模3刚接触时，模具本体1内形成封闭空间；

上模2继续下压的同时，抽气孔6在真空泵作用下按照抽真空序列对封闭空间进行抽真空以除去涂覆层内的气泡并将封闭空间内的气体排出；

上模2下压越过抽气孔6后，真空泵完成抽真空作业，上模2继续下压进行模压固化。

将上模2与下模3之间形成封闭空间，得以创造产生负压的空间，刚好在合模过程中，对封闭空间抽气，使封闭空间内形成负压，得以将涂覆层内部气泡去除，解决了多层涂覆会产生大量气泡的缺陷。

由于在模压之前对封闭空间抽取空气，使得封闭空间内处于负压环境，上模2可通过外力取出，而模压产品会仅仅吸附在下模内壁，不易取出。

为了能够方便取出模压产品，采用气动顶升的方式取出工件的具体方法为：

上模2上移恢复至原来位置，得以暴露成型工件；

顶升块8向上顶升并使得顶升块8顶部部分工件与下模3脱离，同时暴露出脱模气孔9；

脱模气孔9从侧面喷出气体以使工件与下模3完全分离；

顶升块8继续顶升，使得工件从下模3内脱离。

准备脱模时，首先通过顶升气孔喷气来撼动工件以使得所述顶升块8在顶升杆13的驱动下发生顶升暴露所述脱模气孔9，顶升杆13继续向上顶升一定距离，使得脱模气孔9从侧面暴露出来，顶升杆13向上顶升时，会使得该部分的工件与下模3分离，之后通过脱模气孔9从侧面喷出气体以使工件整体与下模3分离，达到快速脱模效果。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。