一种异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置

摘要

本发明公开了一种异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置，包括拉挤模具和预成型模块，所述拉挤模具包括成型模腔和模芯，所述成型模腔包括进料端和出料端，所述模芯穿过整个成型模腔，所述预成型模块包括：预成型阳模，由所述模芯延长至进料端外部形成；预成型环，安装在所述预成型阳模上且在预成型阳模上可沿进料方向移动；预成型模腔，由所述预成型环的内侧和所述预成型阳模之间的间隙形成；还包括：托持引导模块，将上纤维层、夹心和下纤维层导入所述预成型模腔内；连接定位模块，连接和定位所述托持引导模块和预成型模块；本发明装置可以提高纤维制品表面光洁度，增强层间剪切强度和表面韧性，且适合结构复杂的异形纤维制品的自动连续化生产。

说明书

技术领域

本发明涉及纤维拉挤成型技术领域，特别涉及一种异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置。

背景技术

拉挤成形工艺是一种制取复合材料制品的复合材料成型技术，是复合材料成型技术中机械化程度较高的生产工艺，特别适用于中等批量以上的民用和军用产品的制造，但拉挤成型工艺过程中常出现制品表面出现起泡、开裂，气泡或气孔、纤维纱走偏等问题。

为了解决上述问题，有研究者提出了一些拉挤成型装置，通过设置预成型模板来提高生产质量，例如申请公布号CN 102198730 A的专利文献公开了一种酚醛树脂复合材料拉挤成型工艺及其成型装置，该装置由前至后依次设置有放纱装置、浸胶槽、放毡装置、预成型模板、模具、牵引装置和切割装置；其特点为：在浸胶槽与预成型模板之间还加设有被动双辊和烘干装置；利用其装置实现的拉挤工艺包括浸胶步骤、预成型模板导向步骤、模具固化成型步骤；其特点为：在浸胶步骤和预成型模板导向步骤之间设有被动双辊挤压步骤和烘干步骤；经过浸胶后的纱与放毡装置放出的毡同入被动双辊中挤压，纱上的胶液重新分布，并对毡浸胶；由被动双辊出，再入烘干装置烘干，最后入模具固化成型。

又例如申请公布号CN 104309134 A的专利文献铁路棚车内墙板生产方法和连续生产装置，通过采用连续的浸胶、预成型和加热定型的方式进行连续生产，一方面可以提高生产效率，而且采用拉挤的方式进行生产，能够保证其表面质量和尺寸稳定性；将纱架、导纱板、胶槽、玻纤毡导向装置、预成型板、成型模具、牵引装置以及切割装置按照顺序依次对接，经过浸胶的玻纤与两层玻纤毡在模具内挤压成型，并加热固化成型，由牵引装置作为动力在前端牵引成型板材，自动化程度和原材料利用率较高，生产效率显著，制品性能优异，尺寸、质量稳定，制品表面平滑美观、形状的可设计性非常强，环境污染小，基于拉挤成型工艺的独特性能，拉挤成型复合材料产品可以取代金属、塑料、木材、陶瓷等制品。

但是上述的拉挤成型装置在纤维的拉挤过程中容易出现纤维含量低、纤维排布不均、纤维及表面毡过度挤压变形等情况，故不能很好的解决拉挤成型工艺中制品的缺陷问题，而且拉挤成型装置中的托持和走线不好，又导致自动化、连续化程度欠佳。

发明内容

本发明提供了一种异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置，增强维制品层间剪切强度和表面韧性，不仅避免常见的表面出现起泡、开裂，气泡或气孔、纤维纱走偏等问题，而且适合结构复杂的异形纤维制品的自动连续化生产，满足不断发展的工业需求。

一种异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置，包括拉挤模具和预成型模块，所述拉挤模具包括成型模腔和模芯，所述成型模腔包括进料端和出料端，所述模芯穿过整个成型模腔，所述预成型模块包括：

预成型阳模，由所述模芯延长至进料端外部形成，尺寸略小于所述的阳模；

预成型环，安装在所述预成型阳模上且在预成型阳模上可沿进料方向移动，尺寸略大于所述的模腔；

预成型模腔，由所述预成型环的内侧和所述预成型阳模之间的间隙形成；预成型环的内侧尺寸略大于成型阴模，预成型阳模尺寸略小于成型阳模。

所述异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置还包括：

托持引导模块，将上纤维层、夹心和下纤维层导入所述预成型模腔内；

连接定位模块，连接和定位所述托持引导模块和预成型模块。

本发明将拉挤模具的模芯延长至进料端外部形成预成型阳模，并设置预成型环以形成预成型模腔，同时配合托持引导模块将上纤维层、夹心和下纤维层进行预成型，从而达到避免常见的表面出现起泡、开裂，气泡或气孔、纤维纱走偏等问题的效果。

为了更好地预成型夹心纤维制品，优选的，所述托持引导模块包括：

夹心托持板，长度沿进料方向延伸至靠近所述预成型阳模，出口端与所述预成型模腔相对；所述夹心托持板的上表面与所述异形夹心板的下表面的形状相似或是相同，使异形夹心板安装在夹心托持板上时，与夹心托持板完全贴合。

上纤维层引导孔，设有至少一组，布置在所述夹心托持板上方；

下纤维层引导孔，设有至少一组，布置在所述夹心托持板下方。

本发明通过设置夹心托持板来支撑异形夹心，并设置上纤维层引导孔和下纤维层引导孔将上纤维层和下纤维层引导到异形夹心的上下表面，进而导入预成型模腔进行预成型。

为了适应不同结构的异形夹心纤维制品制造，每组上纤维层引导孔和下纤维层引导孔的数量、大小可以根据纤维层的材质和层数进行调节，优选的，每组上纤维层引导孔包括沿垂直方向自上而下分布的外表面毡过槽和外过孔。

为了适应不同结构的异形夹心纤维制品制造，每组上纤维层引导孔和下纤维层引导孔的数量、大小可以根据纤维层的材质和层数进行调节，优选的，每组下纤维层引导孔包括沿垂直方向自下而上分布的内表面毡过槽和内过孔。

所述上纤维层引导孔和下纤维层引导孔形状与所述异形夹心板的形状相似，越靠近所述夹心托持板的出口端的纤维层引导孔形状越接近异形夹心板。

为了更好地预成型夹心纤维制品，逐渐地将上纤维层靠近夹心板，优选的，所述上纤维层引导孔沿着进料方向间隔设有至少两组，越靠近所述夹心托持板的出口端的上纤维层引导孔在垂直方向上越靠近所述夹心托持板的上表面。

进一步优选的，越靠近所述夹心托持板的出口端的上纤维层引导孔的形状越接近所述夹心托持板的上表面截面形状。

为了更好地预成型夹心纤维制品，逐渐地将下纤维层靠近夹心板，优选的，所述下纤维层引导孔沿着进料方向间隔设有至少三组，越靠近所述夹心托持板的出口端的上纤维层引导孔在垂直方向上越靠近所述夹心托持板的下表面。

进一步优选的，越靠近所述夹心托持板的出口端的下纤维层引导孔的形状越接近所述夹心托持板的下表面截面形状。

为了方便安装和制造，优选的，所述托持引导模块还包括：

第一集线板、第二集线板和第三集线板，沿着进料方向间隔布置，每块集线板设有与所述夹心托持板插接配合托持板卡槽以及夹心板过孔；

两组上纤维层引导孔分别设置在第二集线板和第三集线板上；

三组下纤维层引导孔分别设置在第一集线板、第二集线板和第三集线板上。

为了进一步提高预成型效果，优选的，所述托持引导模块还包括：托持内板，安装在夹心托持板上，位于第三集线板和第二集线板之间区域的上方，两端设有卡箍进行固定。

为了进一步提高预成型效果，优选的，所述托持引导模块还包括：托持外板，一端安装在夹心托持板位于第二集线板和第一集线板之间区域的上方，托持外板的靠近第二集线板的一端通过卡箍进行固定。

为了方便安装和制造，以及调节夹心托持板的出口端与所述预成型模腔相对位置，优选的，所述连接定位模块包括：

连接块，位于所述夹心托持板的下方，与所述第三集线板固定连接，设有通孔；

连接杆，位于预成型阳模的下方，一端与所述预成型环的底部固定连接，另一端与所述通孔插接配合使所述第三集线板在该连接杆移动。

使用本发明装置进行异形夹心纤维制品夹心导向拉挤的步骤如下：

(1)将异形夹心纤维制品的内表面毡沿着进料方向依次穿过第一集线板、第二集线板和第三集线板的内表面毡过槽、预成型模腔和拉挤模具模腔；

(2)将异形夹心纤维制品的内表面浸胶纤维沿着进料方向依次穿过第一集线板、第二集线板和第三集线板的内过孔、预成型模腔和拉挤模具模腔；

(3)将异形夹心纤维制品的上面表浸胶沿着进料方向依次穿过第一集线板和第二集线板的外过孔、预成型模腔和拉挤模具模腔；

(4)将异形夹心纤维制品的外表面毡沿着进料方向依次穿过第一集线板和第二集线板的外表面毡过槽、预成型模腔和拉挤模具模腔；

(5)调整所述预成型环与拉挤模具进料端之间、预成型环与第三集线板之间、第三集线板与第二集线板、第二集线板与第一集线板之间的间距；

(6)所述连接杆与所述预成型阳模和所述连接块进行固定，所述连接块与第三集线板固定；

(7)将夹心泡沫板依次穿过第一集线板、第二集线板，并安放在所述夹心托持板上；

(8)在牵引装置的牵引下所述上表面毡、浸胶纤维、夹心泡沫板、浸胶纤维、下表面毡通过预成型模腔进入拉挤模具的模腔，并经成型工艺处理下从拉挤模具的出料端出来，完成一个异形夹心纤维制品的生产。

本发明的有益效果：

本发明的异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置，工艺简单、高效、质量稳定、自动化程度高，通过在制件过程中加入对泡沫夹心、表面毡以及合理的纤维托持与走线设计，提高纤维制品表面光洁度、防渗漏性、耐腐蚀性和耐侯性，增强层间剪切强度和表面韧性，不仅避免拉挤工艺生产的纤维制品中常见的表面出现起泡、开裂，气泡或气孔、纤维纱走偏等问题，而且适合结构复杂的异形纤维制品的自动连续化生产，满足不断发展的工业需求。

附图说明

图1为本发明的异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置的结构示意图。

图2为本发明的的异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，本实施例的异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置包括：拉挤模具1和预成型模块、托持引导模块和连接定位模块。

拉挤模具1包括成型模腔21和模芯，成型模腔21具有进料端和出料端，模芯穿过整个成型模腔21，并延长至进料端外部，模芯在进料端外部延伸部分作为预成型阳模2；预成型模块中，预成型阳模2底面具有定位槽23，预成型环3上具有定位孔，预成型阳模2与预成型环3之间通过螺栓将定位槽23与定位孔进行固定。

预成型模块设置在拉挤模具1的进料端，预成型模块包括：

预成型阳模2和预成型环3，预成型环3安装在预成型阳模2上，且预成型环3在预成型阳模2上可沿进料方向移动，预成型阳模2和预成型卡环3之间形成预成型模腔22；预成型模腔22的内径大于拉挤模具模腔的内径。

托持引导模块包括夹心托持板12、托持板9、托持板20、托持卡板17、卡箍7、卡箍8和卡箍11，夹心托持板12外形与异形纤维制品吻合。

托持引导模块还包括第一集线板13、第二集线板10和第三集线板6。连接模块包括连接杆4和连接块5。

托板卡板17、第一集线板13、第二集线板10和第三集线板均6设有与预成型模具2中心在同一水平的托持板卡槽，且托持卡槽均与对应的托持板外形吻合，并沿进料方向依次安装在夹心托持板12上。

第一集线板13的托持板卡槽下方区域设有内过孔31和内表面毡过槽32，且内过孔31设置在内表面毡过槽32的上面；

第二集线板10的托持板卡槽上方区域设有外表面毡过槽34和外过孔28，第二集线板10的托持卡下方区域设有内过孔30和内表面毡过槽29，且外表面毡过槽34设置在外过孔28上方，内过孔30设置在内表面毡29上方；

第三集线板6的托持板卡槽上方区域设有外表面毡过槽33和外过孔26，第三集线板6位于托持卡下面区域设有内过孔27、表面毡过槽25和连接定位孔24，且外表面毡过槽33设置在外过孔26上方，内过孔27设置在内表面毡25上方，连接定位孔外形与连接杆4吻合并设置在内表面毡25下方的中心位置。

内过孔31、内表面毡过槽32、外表面毡过槽34、外过孔28、内过孔30、内表面毡过槽29、外表面毡过槽33、外过孔26、内过孔27和表面毡过槽25的外形均与异形纤维制品外形类似，且相互间具有一定要求，要求如下：

内过孔31的中心和内表面毡过槽32的中心与托板板12水平中心的距离分别大于内过孔30和内表面毡过槽29的中心与夹心托持板12水平中心的距离；

外表面毡过槽34的中心和外过孔28的中心与托板板12水平中心的距离分别大于外表面毡过槽33的中心和外过孔26的中心与夹心托持板12水平中心的距离，内过孔30的中心和内表面毡过槽29的中心与托板板12水平中心的距离分别大于内过孔27的中心和内表面毡过槽25的中心托板板12水平中心的距离；

内过孔27外形整体尺寸小于内过孔30，内过孔30外形整体尺寸小于内过孔31；

内表面毡过槽25外形整体尺寸小于内表面毡过槽29，内表面毡过槽29外形整体尺寸小于内表面毡过槽32；

外过孔26外形整体尺寸小于外过孔28；

外表面毡过槽33外形整体尺寸小于外表面毡过槽34。

托持引导模块的托持板9安装在夹心托持板12位于第三集线板6和第二集线板10之间区域的上方，卡箍7和卡箍8分别安装在托持板9两端，并对托持板9进行固定。

托持引导模块的托持板20一端安装在夹心托持板12位于第二集线板10和第一集线板13之间区域的上方，托持板20通过卡箍11进行固定。

连接定位模块的连接杆4两端均设有定位孔，连接块5呈“凸”字形窄头和宽头结构，连接块5中心设有贯通窄头和宽头并与连接杆4外形相吻合的通孔。

预成型阳模2和第三集线板6之间通过连接杆4和连接块5进行连接定位，连接块5的通孔与第三集线板6上的连接定位孔24中心一致，并通过螺栓进行连接固定；连接杆4穿过预成型环3底部的缺口和连接块5的通孔，并从第三集线板6上的连接定位孔24穿出，连接杆4与预成型阳模2之间通过螺栓固定，连接块5及第三集线板可在连接杆4上滑动，且连接杆4与连接块5之间通过螺栓连接。

本实施例还提供了一种异形夹心纤维制品夹心导向拉挤方法，方法采用上述的异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置，方法包括步骤：

(1)将异形夹心纤维制品的内表面毡16依次穿过内表面毡过槽32、内表面毡过槽29、内表面毡过槽25、预成型模腔22和拉挤模具模腔；

(2)将异形夹心纤维制品的内表面浸胶纤维14依次穿过内过孔31、内过孔30、内过孔27、预成型模腔22和拉挤模具模腔；

(3)将异形夹心纤维制品的上面表浸胶19纤维依次穿过外过孔28、外过孔26、预成型模腔22和拉挤模具模腔；

(4)将异形夹心纤维制品的外表面毡18依次穿过外表面毡过槽34、外表面毡过槽33、预成型模腔22和拉挤模具模腔；

(5)调整预成型环2与拉挤模具进料端之间、预成型环2与第三集线板6之间、第三集线板6与第二集线板10、第二集线板10与第一集线板13之间的间距；

(6)连接杆4与预成型阳模2和连接块5进行固定，连接块5与第三集线板6固定；

(7)将夹心泡沫板15依次穿过托持卡板17、第一集线板13、第二集线板10，并安放在托板12上；

(8)在牵引装置的牵引下上表面毡18、浸胶纤维19、夹心泡沫15、浸胶纤维14、下表面毡16通过预成型模腔22进入拉挤模具1的模腔，并经成型工艺处理下从拉挤模具的出料端出来，完成一个异形夹心纤维制品的生产。

综上所述，本实施例的异形夹心纤维制品夹心导向拉挤装置和方法，工艺简单、高效、质量稳定、自动化程度高，通过在制件过程中加入泡沫夹心、表面毡以及合理的纤维托持与走线设计，提高纤维制品表面光洁度、防渗漏性、耐腐蚀性和耐侯性，增强层间剪切强度和表面韧性，不仅避免拉挤工艺生产的纤维制品中常见的表面出现起泡、开裂，气泡或气孔、纤维纱走偏等问题，而且适合结构复杂的异形纤维制品的自动连续化生产，满足不断发展的工业需求。