[實用新型]一種用于生產纖維增強型復合材料預成型的沖壓設備

有效

• 申請號: 201520165136.8
• 申請日: 2015-03-24
• 公開（公告）號: CN204505867U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 徐劍
• 申請（專利權）人: 徐劍
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C70/24
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司 21119
• 代理人: 龍鋒

技術領域

本實用新型涉及一種用于生產纖維復合材料預成型的沖壓設備。

背景技術

高性能碳纖維復合材料具有極高的比剛度（鋼的5倍）、比強度（鋼的8倍）。它的抗疲勞屬性和抗化學腐蝕性也優于普通鋼鐵。因此高性能復合材料被廣泛應用于航空航天、高檔汽車、風能、豪華游艇、潮汐發電、體育用品以及軍事工業。在F1方程式賽車、寶馬i8轎跑、空客A380客機、風機葉片中，都大量采用復合材料作為承力部件；在軍事建筑，民用建筑領域，作為有著優越防爆、抗疲勞性能的編織物復合材料，同樣獲得了高度關注。

由于復合材料復雜變化的多尺度結構，使其從原材料生產到最終工業應用不能完全實現自動化。工序多、周期長、產量低，導致了復合材料部件的價格昂貴，不能在普通民用裝備上大量使用。傳統工藝通常是由手工工作者按照預先設計好的圖樣，將纖維織物進行裁剪成片，這些織物可以是干纖維，也可以是預浸料，手工工人按照預先設定好的流程將裁片手工鋪設到模具表面，對于表面起伏比較大的幾何形狀，切口和重疊不可避免，切口使得最終的產品強度下降，同時由于重疊導致的厚度的變化不均勻，又為最終的注塑模具的設計加工增加了困難。傳統工藝的缺點可以總結為：1）手工剪裁編織物復合材料成本高，次生廢料多、生產工序多，額外的倉儲、運輸、包裝耗費人力物力財力；2）產生30%到50%的邊角料；3）人工鋪放，導致的質量不穩定，人工成本高。

實用新型內容

針對以上的諸多弊端，以及現有的纖維鋪設設備可以有效地用來生產二維和簡單三維（半圓柱面）的預成型，而對于更為復雜的幾何形狀，例如汽車B柱，現有的纖維鋪設設備無法實現等問題，本申請提供了一種沖壓設備，可以大幅降低復合材料零部件的生產成本，使之應用于民用產品，例如轎車車架。本申請提供的沖壓設備通過上下模塊給予織物鋪層均勻的平面內和平面外的支撐，可以大幅度減少沖壓過程中出現的纖維絲的過度側向滑移（針對鋪絲），皺褶（針對纖維織物）以及纖維斷裂問題，制造出具有復雜三維幾何形狀的預成型；預成型通過高壓釜、樹脂注入等后期工藝可以制作成為超輕超強的復合材料零部件。具體技術方案如下。

本申請提供了一種用于生產纖維增強型復合材料預成型的沖壓設備，所述設備包括支架（1）、支架上的立柱（2）、電機（3）、曲軸（4）、總沖壓塊（5）、上模塊（6）、下模塊（7）、支撐架（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）分別與上模塊（6）和下模塊（7）連接，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，也可固定在地面上，所述支撐架（21）固定在支架（1）上、設在上模塊（6）與下模塊（7）之間；所述總沖壓塊（5）連接在立柱（2）的上方通過曲軸（4）與電機（3）連接，電機（3）固定在支架（1）上方。

進一步地，本申請中所述上模塊（6）和下模塊（7）分別包括至少一個沖壓塊（10）和至少一個滑軸（11），所述上模塊（6）和下模塊（7）上的沖壓塊（10）形狀對等，數量可以對等也可以不對等；所述沖壓塊（10）的末端與滑軸（11）連接，所述滑軸（11）分別與對應的上固定滑道（8）或下固定滑道（9）連接。

優選地，本申請中所述支撐架（21）分為上支架（211）和下支架（212）兩部分，用以固定預成型的同時使得預成型在沖壓過程保持一定的張力。

進一步地，本申請中所述設備還包括材料薄膜（12），所述材料薄膜優選為硅膠薄膜，所述材料薄膜（12）鋪在上模塊（6）與平面預成型之間以及下模塊（7）與平面預成型之間；所述平面預成型為預先涂好定型劑的碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉纖維、其它纖維鋪層或者各種纖維編織物鋪層。

進一步地，本申請中所述設備還包括彈性裝置（13）和微調系統（14），所述彈性裝置（13）設在上固定滑道（8）與上模塊（6）之間以及下模塊（7）與下固定滑道（9）之間的滑軸（11）上；所述微調系統（14）設在滑軸（11）的末端，分別與上固定滑道（８）和下固定滑道（９）連接。

優選地，所述彈性裝置（13）為彈簧、氣缸或氣囊；所述微調系統（14）可以為可調螺栓。

進一步地，本申請中所述設備還包括加熱系統（15）和制冷系統（16），所述加熱系統（15）和制冷系統（16）內置或外置于沖壓設備。