樹脂類板材多點熱成形裝置與方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種樹脂類板材多點熱成形裝置與方法；所述裝置包括熱脹形裝置和柔性模具裝置；熱脹形裝置用于樹脂板加熱加壓，柔性模具裝置用于任意三維曲面樹脂板成形模具的快速生成；該裝置實現了柔性調形、可控調溫、均勻加壓的有機集成，可以實現樹脂類板材快速、柔性成形。此外，本發明專利技術還提供了一種樹脂類板材多點熱成形方法，包括柔性模具調形、板料放置、加熱、脹形、保壓和冷卻六個步驟，通過柔性模具快速調形和成形溫度、壓力精確控制，為樹脂類板材成形提供一種優質、高效和低成本方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及零件加工領域，具體涉及一種樹脂類板材多點熱成形裝置與方法。
技術介紹
樹脂材料具有質輕、高強度、高模量、抗疲勞、耐腐蝕、可設計、工藝性好等特點，容易制造大型結構整體結構件，在航空、航天、汽車、建筑等領域具有廣泛的應用。例如在航空領域，樹脂材料早已應用于飛機的座艙罩和擋風玻璃，目前正在開發全透明樹脂材料蒙皮飛機；航天領域，美國NASA提出航天飛行器設計和制造要“更快、更好、更省”的目標，要求有效載荷質量從飛行器質量的40％提高到70％，措施之一就是采用先進樹脂基復合材料代替金屬材料；在汽車領域，世界上許多牌號的汽車均已采用樹脂材料作為汽車燈罩和玻璃材料，其質量可減輕為原來的50％左右，成本與普通玻璃不相上下；在建筑領域，近年來隨著我國建筑技術的發展，建筑領域的高大空間大量出現，采光屋面也隨之日益增多，采光屋面常用的材料就是透光樹脂材料。目前，樹脂類三維蒙皮件的成形工藝主要有模壓成形、熱隔膜成形和脹壓成形。但是三種成形方式均需通過特定設備和模具成形相應零件，無法實現樹脂材料蒙皮件柔性低成本成形。隨著大型三維曲面樹脂材料蒙皮件被廣泛應用于各行各業，急需一種新的成形工藝來實現復合材料蒙皮件小批量、低成本、高效率成形。多點成形是一種金屬板材三維曲面成形的新技術，是對傳統板料成形方式的重大變革與創新。其基本思想是將傳統的整體剛性模具離散化成一系列規則排列、利用計算機控制多個可調整高度的基本體，形成所需的成形曲面，代替模具實現板料快速、無模、數字化成形，可以形成不同的三維曲面件，實現了板料的柔性成形。基于多點成形技術在小批量、低成本、高效率制造方面的優越性，本專利技術將多點成形與熱成形相結合，專利技術一種用于樹脂類板材多點熱成形裝置與方法，為樹脂類板材成形提供一種優質、高效和低成本方法。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對樹脂類三維蒙皮件傳統熱壓成形需要特定設備和模具，通用性差、成本高等缺點，提出一種樹脂類板材多點熱成形裝置與方法。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：本專利技術提供了一種樹脂類板材多點熱成形裝置，包括熱脹形裝置和柔性模具裝置。所述熱脹形裝置用于樹脂板加熱加壓，柔性模具裝置用于任意三維曲面樹脂板成形模具的快速生成。優選地，所述熱脹形裝置包括熱脹形箱、硅膠膜層和壓縮機；所述柔性模具裝置包括可重構模具、固定框架、彈性墊和升降桿。所述的可重構模具用于形成柔性模具型面；固定框架用于固定彈性墊和支撐待成形樹脂板；彈性墊用于消除多點模具基本體之間的間隙，實現離散可重構模具型面的連續化；升降桿用于調節彈性墊和熱脹形箱的高度。優選地，所述熱脹形箱內設置有加熱棒，所述加熱棒均勻設置在熱脹形箱頂部；所述熱脹形箱底部設置開口區，硅膠膜層設置在開口區處，所述硅膠膜層與熱脹形箱鉚合連接，使熱脹形箱內形成一密閉腔室，為加熱加壓成形提供封閉空間；熱脹形箱左側壁上設置觀測口；加熱形箱右側壁上設置進氣口，通過進氣口將熱脹形箱與壓縮機連接。所述的觀測口用于觀測熱脹形箱內部情況；加熱棒用于熱脹形箱內部加熱；硅膠膜用于傳遞熱量和均布壓力；進氣口用于連接壓縮機管道；壓縮機用于為熱脹形箱內供給壓縮空氣。優選地，所述熱脹形箱與固定框架之間通過布置鉸鏈和搭扣形成活動門閂結構。所述熱脹形箱的外壁四周布置鉸鏈和搭扣，與固定框架之間形成活動門閂結構；固定框架外壁后側通過鉸鏈與熱脹形箱連接，另外三側與熱脹形箱通過搭扣形成可開關密閉空間，用于放置樹脂板。優選地，所述固定框架上設置有彈性墊，彈性墊位于硅膠膜層正下方；固定框架頂部設置有若干熱電偶。優選地，所述固定框架兩端豎直設置有升降桿，固定框架內設置有可重構模具，可重構模具位于彈性墊正下方。所述升降桿置于可重構模具與固定框架之間，用于調節彈性墊與熱脹形箱之間的高度，以適應不同形狀三維零件成形需求。優選地，所述可重構模具包括多個排列規則、高度可調的基本體，所述基本體緊密豎直排列于彈性墊正下方；所述基本體包括半圓形上部和圓柱形下部。優選地，所述可重構模具的型面通過多點成形CAD/CAE/CAM系列軟件控制形成，其過程為通過多點成形CAD軟件讀取目標三維曲面的形狀信息，得到可重構模具基本體的相對高度值，然后通過多點成形CAE軟件將可重構模具的高度數據轉換成數控代碼，再傳送到多點成形CAM軟件，控制可重構模具基本體高度的調整，進而形成目標形狀曲面，實現任意三維曲面模具型面的快速生成。優選地，所述可重構模具的材料包括金屬材料、耐高溫復合材料或木材；所述彈性墊的材料包括聚氨酯或橡膠。聚氨酯或橡膠是具有一定硬度與耐溫能力的材料，通過其高溫軟化和受力變形逐步貼合可重構模具型面，消除可重構模具基本體之間的間隙，實現可重構模具連續化；因此既可實現樹脂板在壓力下貼模，又能抑制樹脂板表面產生壓痕。優選地，所述硅膠膜層厚度不大于2mm。本專利技術還提供了一種基于所述裝置的樹脂類板材多點熱成形方法，所述方法包括以下步驟：A1、調節可重構模具基本體的高度，使之形成目標零件模具型面；A2、將待成形樹脂板置于硅膠膜層與彈性墊之間；A3、開啟加熱棒，對熱脹形箱進行加熱，同時通過熱電偶對待成形樹脂板溫度進行監控，直至待成形樹脂板溫度達到成形溫度且分布均勻；A4、開啟壓縮機，向熱脹形箱內輸入壓縮空氣，使硅膠膜膨脹，進而帶動待成形樹脂板貼模成形；A5、關閉加熱棒，對貼模成形后的樹脂板進行保壓；A6、關閉空氣壓縮機，成形樹脂板冷卻至室溫，取出。優選地，步驟A3中，所述樹脂板的成形溫度為高于玻璃態轉變溫度且低于流動溫度。優選地，步驟A5中，所述保壓時間不少于20min。與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果：1、本專利技術所述的樹脂類板材多點熱成形裝置，包括用于任意三維曲面件成形的柔性模具裝置和熱脹形裝置，實現了柔性調形、可控調溫、均勻加壓的有機集成，可以實現樹脂類板材快速、柔性成形。2、本專利技術所述的樹脂類板材多點熱成形方法，包括柔性模具調形、板料放置、加熱、脹形、保壓和冷卻六個步驟，通過柔性模具快速調形和成形溫度、壓力精確控制，為樹脂類板材成形提供一種優質、高效和低成本方法。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：圖1為本專利技術的樹脂類板材多點熱成形裝置后視圖；圖2為本專利技術的樹脂類板材多點熱成形前示圖；其中：1-熱脹形裝置；2-熱脹形箱；3-觀測口；4-加熱棒；5-硅膠膜層；6-進氣口；7-壓縮機；8-搭扣；9-鉸鏈；10-柔性模具裝置；11-可重構模具；12-固定框架；13-彈性墊；14-待成形樹脂板；15-熱電偶；16-升降桿。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本專利技術，但不以任何形式限制本專利技術。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本專利技術的保護范圍。實施例本實施例提供了一種樹脂類板材多點熱成形裝置與方法，所述樹脂類板材多點熱成形裝置如圖1所示，包括熱脹形裝置1和柔性模具裝置12。所述熱脹形裝置1包括熱脹形箱2、硅膠膜層5和壓縮機7；所述柔性模具裝置10包括可重構模具11、固定框架12、彈性墊13和升降桿16。所述熱脹形箱2內設置有加熱棒4，所述加熱棒4本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種樹脂類板材多點熱成形裝置，其特征在于，包括熱脹形裝置和柔性模具裝置。

【技術特征摘要】
1.一種樹脂類板材多點熱成形裝置，其特征在于，包括熱脹形裝置和柔性模具裝置。2.根據權利要求1所述的樹脂類板材多點熱成形裝置，其特征在于，所述熱脹形裝置包括熱脹形箱、硅膠膜層和壓縮機；所述柔性模具裝置包括可重構模具、固定框架、彈性墊和升降桿。3.根據權利要求2所述的樹脂類板材多點熱成形裝置，其特征在于，所述熱脹形箱內設置有加熱棒，所述加熱棒均勻設置在熱脹形箱頂部；所述熱脹形箱底部設置開口區，硅膠膜層設置在開口區處，所述硅膠膜層與熱脹形箱鉚合連接，使熱脹形箱內形成一密閉腔室；熱脹形箱左側壁上設置觀測口；加熱形箱右側壁上設置進氣口，通過進氣口將熱脹形箱與壓縮機連接。4.根據權利要求2所述的樹脂類板材多點熱成形裝置，其特征在于，所述熱脹形箱與固定框架之間通過布置鉸鏈和搭扣形成活動門閂結構。5.根據權利要求2所述的樹脂類板材多點熱成形裝置，其特征在于，所述固定框架上設置有彈性墊，彈性墊位于硅膠膜層正下方；固定框架頂部設置有若干熱電偶。6.根據權利要求2所述的樹脂類板材多點熱成形裝置，其特征在于，所述固定框架兩端豎直設置有升降桿，固定框架內設置有可重構模具，可重構模...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭赫力，劉海建，李中權，張小龍，袁勇，王桃章，
申請(專利權)人：上海航天精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31