CN111823608B - 挤压-注塑工装和挤压-注塑一体成型的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤压‑注塑工装和挤压‑注塑一体成型的制造方法。该挤压‑注塑工装包括：预成型装置、注塑模具以及溶解装置，预成型装置用于将原材料固定于可溶芯材上，以形成预成型件，注塑模具对预成型件进行模压、注塑，以形成半成品件，溶解装置适于对半成品件内的可溶芯材进行溶解，以形成被制部件。利用本发明的挤压‑注塑工装所制作的被制部件，其被制部件可以为中空结构，从而挤压‑注塑工装可以对各种样式的被制部件进行制作，并且可以有效提升被制部件的刚度，且降低重量。另外，被制部件在制作工程中，直接铺至可溶芯材上，节省了预浸料的存储、运输费用，且中间无二次加热程序，从而保证成产成本较低。

Description

挤压-注塑工装和挤压-注塑一体成型的制造方法

技术领域

本发明涉及通用工装领域，具体而言，涉及一种挤压-注塑工装和挤压-注塑一体成型的制造方法。

背景技术

通过模压-注塑成型的工艺制作的被制部件具有同时满足性能、结构的特点，因此，模压-注塑成型的工艺越来越流行。

但是，现有的模压-注塑成型工艺通常是先将连续原材料压制成片状，然后对模压片材进行预热，使之变软，再将变软的模压片材移入注塑模具内，通过闭合模具的压力使之预成型，最后进行注塑，得到需要的零部件。

现有的模压-注塑成型工艺主要存在三个方面的缺陷：

(1)由于模压部分只能是开放式结构，从而导致被制部件的刚度相对较低；

(2)由于树脂粘度较高，浸润困难，而预浸料对存储、运输的要求高，从而导致材料的成本较高。

(3)对模压板材进行二次加热，存在能耗高、操作复杂等问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种挤压-注塑工装，由该挤压-注塑工装制作的被制部件的刚度高、成本低。

本发明还提出了一种使用上述挤压-注塑工装的被制部件挤压-注塑一体成型的制造方法。

根据本发明实施例的挤压-注塑工装，所述挤压-注塑工装适于将原材料制作为一体成型的被制部件，所述挤压-注塑工装包括：

预成型装置，所述预成型装置用于将所述原材料固定于可溶芯材上，以形成预成型件；

注塑模具，所述注塑模具对所述预成型件进行模压、注塑，以形成所述半成品件；

溶解装置，所述溶解装置适于对所述半成品件内的所述可溶芯材进行溶解，以形成所述被制部件。

根据本发明实施例的挤压-注塑工装，利用本发明的挤压-注塑工装所制作的被制部件，其被制部件可以为中空结构，从而挤压-注塑工装可以对各种样式的被制部件进行制作，并且可以有效提升被制部件的刚度，且降低重量。另外，被制部件在制作工程中，直接铺至可溶芯材上，节省了预浸料的存储、运输费用，且中间无二次加热程序，从而保证成产成本较低。

根据本发明的一些实施例，所述预成型装置包括：纤维架、树脂槽、收束装置、挤压装置以及裁切装置，所述原材料以纤维的形式自所述纤维架抽出，所述树脂槽内盛有树脂，且所述纤维适于经过所述树脂槽，以在所述纤维上浸有所述树脂，纤维所述收束装置设有收束口，所述纤维和所述可溶芯材穿设所述收束口，且所述收束装置适于将所述纤维铺设至所述可溶芯材上，以形成预成型体，所述挤压装置适于对铺设至在所述可溶芯材上的所述纤维进行加热、加压，使所述纤维附着在所述可溶芯材上，以形成为挤压预成型体，所述裁切装置对所述挤压预成型体进行切割，以形成所述预成型件。

进一步地，所述预成型装置还包括：压辊，所述压辊位于所述纤维架与所述树脂槽之间，且所述压辊适于进行转动，所述压辊下压所述纤维，以将所述纤维浸没到所述树脂槽内。

具体地，所述收束装置的数量至少为一个，且所述收束口形成为喇叭状收束口，所述收束口的小口端朝向所述挤压装置。

具体地，所述挤压装置形成为分段式挤压装置，且所述挤压装置从前到后依次包括：加热段、控温段以及冷却段，所述加热段适于对所述预成型体进行加热，使所述树脂与所述纤维充分混合均匀，并刮除多余所述树脂；

所述温控段适于对所述预成型体进行降温；

所述冷却段适于对所述预成型体进行冷却，使所述预成型体处于微熔状态。

具体地，所述纤维为多条，且多条所述纤维通过导丝辊均匀排布。

具体地，所述注塑模具适于对所述预成型件进行模压，以形成模压成型件，且所述注塑模具具有注塑口，所述注塑模具适于通过所述注塑口对所述模压成型件的表面进行注塑，以形成所述半成品件。

进一步地，所述注塑模具包括：静模具与动模具，所述动模具适于相对于所述静模具移动，所述静模具与所述动模具之间形成压模腔，所述预成型件适于放置在所述静模具与所述动模具之间，且所述静模具与所述动模具适于将所述预成型件压模成所述压模腔的形状。

进一步地，所述挤压-注塑工装还包括：机械臂，所述机械臂适于对所述预成型件进行抓取，并放置在所述静模具上。

根据本发明另一方面实施例的制部件挤压-注塑一体成型的制造方法，使用上述的挤压-注塑工装，所述制造方法包括如下步骤：

S1：所述纤维经过所述树脂槽，使所述树脂附着在所述纤维表面；

S2：根据所述被制部件的形状，制造合适的所述可溶芯材，并送入所述收束装置，所述收束装置将所述纤维从所述收束口铺设至所述可溶芯材上，以形成所述预成型体；

S3：所述预成型体被送入到所述挤压装置中，所述挤压装置对铺设至在所述可溶芯材上的所述纤维进行加热、加压，使所述纤维附着在所述可溶芯材上，以形成所述挤压预成型体；

S4：所述挤压预成型体通过所述裁切装置对其进行切割，得到所需长度的所述预成型件；

S5：将所述预成型件移入所述注塑模具内；

S6：所述注塑模具将所述预成型件压成与压模腔形状相同的压成型件；

S7：所述注塑模具适于通过注塑口对所述模压成型件的表面进行注塑，以形成所述半成品件；

S8：将所述半成品件放置在所述溶解装置中，对所述半成品件内的所述可溶芯材进行溶解，以形成所述被制部件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是挤压-注塑工装的示意图；

图2是被制部件挤压-注塑一体成型的制造方法的步骤流程图。

附图标记：

挤压-注塑工装10、原材料1、预成型体21、挤压预成型体22、预成型件23、压成型件24、半成品件25、被制部件26、注塑模具3、静模具31、动模具32、纤维架4、树脂槽5、压辊51、收束装置6、可溶芯材7、挤压装置8、裁切装置9。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图2详细描述根据本发明实施例的挤压-注塑工装10。

参照图1所示，根据本发明实施例的挤压-注塑工装10，挤压-注塑工装10适于将原材料1制作为一体成型的被制部件26，挤压-注塑工装10包括：

预成型装置，预成型装置用于将原材料1固定于可溶芯材7上，以形成预成型件23；

注塑模具3，注塑模具3对预成型件23进行模压、注塑，以形成半成品件25；

溶解装置，溶解装置适于对半成品件25内的可溶芯材7进行溶解，以形成被制部件26。

也就是说，先将原材料1铺至在可溶芯材7上，且固定相连，其中，可溶芯材7的尺寸可以部分的与最终的被制部件26的尺寸相似，例如可溶芯材7的厚度与被制部件26的厚度相差不大，从而形成的预成型件23与被制部件26的尺寸相似，从而便于下一步工艺的进行，随后，通过注塑模具3对预成型件23进行模压、注塑，从而可以得到与被制部件26相同的半成品件25，最后，由于半成品件25内具有可溶芯材7，将带有可溶芯材7的半成品件25放置在溶解装置，将可溶芯材7进行溶解，最终得到被制部件26。

其中，需要说明的是，可溶芯材7为可以在一定条件下进行溶解，并且，在具体实施例中，可溶芯材7的形状与尺寸可以根据被制部件26的尺寸进行大体制作，从而保证挤压-注塑工装10的工作效率较高，另外，可溶芯材7可以由弹性体和可溶胶粘剂构成，其中，弹性体可以是聚乙二醇、聚醚、聚酯、淀粉等中的一种或几种，可溶胶粘剂可以为水玻璃、脲醛树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等，也可以直接由可溶性高分子化合物组成。

另外，去除可溶芯材7后的被制部件26可以通过烘干机进行烘干或者自然晾干，从而得到最终的被制部件26。

由于被制部件26是通过将原材料1铺至可溶芯材7上后，待取得所需样式后再将可溶芯材7去除，因此，利用本发明的挤压-注塑工装10所制作的被制部件26，其被制部件26可以为中空结构，从而挤压-注塑工装10可以对各种样式的被制部件26进行制作，并且可以有效提升被制部件26的刚度，且降低重量。另外，被制部件26在制作工程中，直接铺至可溶芯材7上，节省了预浸料的存储、运输费用，且中间无二次加热程序，从而保证成产成本较低。

根据本发明实施例的挤压-注塑工装10，利用本发明的挤压-注塑工装10所制作的被制部件26，其被制部件26可以为中空结构，从而挤压-注塑工装10可以对各种样式的被制部件26进行制作，并且可以有效提升被制部件26的刚度，且降低重量。另外，被制部件26在制作工程中，直接铺至可溶芯材7上，节省了预浸料的存储、运输费用，且中间无二次加热程序，从而保证成产成本较低。

进一步地，如图1所示，预成型装置可以包括：纤维架4、树脂槽5、收束装置6、挤压装置8以及裁切装置9，原材料1以纤维的形式自纤维架4抽出，树脂槽5内盛有树脂，且纤维适于经过树脂槽5，以在纤维上浸有树脂，纤维收束装置6设有收束口，纤维和可溶芯材7穿设收束口，且收束装置6适于将纤维铺设至可溶芯材7上，以形成预成型体21，挤压装置8适于对铺设至在可溶芯材7上的纤维进行加热、加压，使纤维附着在可溶芯材7上，以形成为挤压预成型体22，裁切装置9对挤压预成型体22进行切割，以形成预成型件23。

也就是说，原材料1为连续纤维，在预成型件23的制作过程中，首先将原材料1安装在纤维架4上，随后从原材料1的开头处先经过树脂槽5，以在原材料1上浸上树脂，随后通过纤维收束装置6将浸有树脂的原材料1铺至可溶芯材7上，由于树脂具有粘性，因此，原材料1可以固定在可溶芯材7上，从而形成预成型体21，接着挤压装置8对预成型体21进行加热、加压，以形成为挤压预成型体22，从而为预成型体21便于裁切做准备，随后裁切装置9对挤压预成型体22进行切割，以形成预成型件23。

在具体实施例中，原材料1可以是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，并优选大丝束纤维。另外，树脂槽5内的树脂可以为热塑性树脂，热塑性树脂可包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺(尼龙)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚砜等。

并且，在具体实施例中，可溶芯材7表面可铺覆一层树脂模，保证与原材料1的固定可靠，有利于改善被制部件26的表面质量。

优选地，树脂膜的材料可以与树脂槽5中的树脂为同一种材料。

进一步地，进一步地，预成型装置还可以包括：压辊51，压辊51位于纤维架4与树脂槽5之间，且压辊51适于进行转动，压辊51下压纤维，以将纤维浸没到树脂槽5内，由于压辊51可自由转动，可以防止在对纤维进行拖拽过程中对纤维造成损伤，并且，压辊51可以对纤维施加一定的张紧力，从而保证纤维在铺至可溶芯材7上时整齐。

具体地，收束装置6的数量至少为一个，且收束口形成为喇叭状收束口，收束口的小口端朝向挤压装置8，从而可以将纤维收束在可溶芯材7额表面，以实现纤维的收束，并且，收束口还可以对纤维上多余的树脂进行刮除。

并且，由于纤维直接通过收束装置6铺至可溶芯材7上，可以保证纤维的利用率高，从而可以降低生产成本。

具体地，挤压装置8形成为分段式挤压装置8，且挤压装置8从前到后依次包括：加热段、控温段以及冷却段，加热段适于对预成型体21进行加热，使树脂与纤维充分混合均匀，并刮除多余树脂，温控段适于对预成型体21进行降温，冷却段适于对预成型体21进行冷却，使预成型体21处于微熔状态。从而保证预成型体21通过挤压装置8后，其预成型体21中的纤维与可溶芯材7之间的连接更加可靠，且预成型体21处于微熔状态，便于下一步的裁切。

另外，在具体实施例中，裁切装置9可由热切割、水切割、激光切割等形式构成。

具体地，纤维为多条，且多条纤维通过导丝辊均匀排布。

在具体实施例中，当纤维需要多层铺放时，优选每层单独铺放，并逐层通过独立的压辊51、树脂槽5浸胶后收束至芯材表面，从而保证被制部件26的质量。

具体地，注塑模具3适于对预成型件23进行模压，以形成模压成型件24，且注塑模具3具有注塑口，注塑模具3适于通过注塑口对模压成型件24的表面进行注塑，以形成半成品件25。

由于预成型件23处于微熔状态，因此，注塑模具3可以较为容易地将预成型件23进行压制，在压制好的预成型件23表面进行注塑，即可得到被制部件26所需的复杂结构。并且，无需进行第二次加热，因此，本发明实施例中的挤压-注塑工装10的能耗低、操作简单。

在具体实施例中，注塑区域可以包括零部件上的加强筋、连接件、安装件等，与主体区域一体注塑成型，可同时满足被制部件26的结构性能要求和连接装配要求。

进一步地，如图1所示，注塑模具3可以包括：静模具31与动模具32，动模具32适于相对于静模具31移动，静模具31与动模具32之间形成压模腔，预成型件23适于放置在静模具31与动模具32之间，且静模具31与动模具32适于将预成型件23压模成压模腔的形状。

其中，静模具31和/或动模具32具有保温功能，可使预成型件23保持在所需温度状态，从而便于压制以及保证注塑后的一体成型质量较好。

进一步地，挤压-注塑工装10还可以包括：机械臂，机械臂适于对预成型件23进行抓取，并放置在静模具31上，从而实现自动化。

根据本发明另一方面实施例的制部件挤压-注塑一体成型的制造方法，使用上述的挤压-注塑工装10，制造方法包括如下步骤：

S1：纤维经过树脂槽5，使树脂附着在纤维表面；

S2：根据被制部件26的形状，制造合适的可溶芯材7，并送入收束装置6，收束装置6将纤维从收束口铺设至可溶芯材7上，以形成预成型体21，同时可以刮除多余的树脂，逐渐接近最终需要的形状；

S3：预成型体21被送入到挤压装置8中，挤压装置8对铺设至在可溶芯材7上的纤维进行加热、加压，使纤维附着在可溶芯材7上，保证纤维和树脂紧密压实在可溶芯材7表面，以形成挤压预成型体22；

S4：挤压预成型体22通过裁切装置9对其进行切割，得到所需长度的预成型件23；

S5：将预成型件23移入注塑模具3内；

S6：注塑模具3将预成型件23压成与压模腔形状相同的压成型件24；

S7：注塑模具3适于通过注塑口对模压成型件24的表面进行注塑，以形成半成品件25；

S8：将半成品件25放置在溶解装置中，对半成品件25内的可溶芯材7进行溶解，以形成被制部件26。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种挤压-注塑工装，其特征在于，所述挤压-注塑工装适于将原材料制作为一体成型的被制部件，所述挤压-注塑工装包括：

预成型装置，所述预成型装置用于将所述原材料固定于可溶芯材上，以形成预成型件；

注塑模具，所述注塑模具对所述预成型件进行模压、注塑，以形成半成品件；

溶解装置，所述溶解装置适于对所述半成品件内的所述可溶芯材进行溶解，以形成所述被制部件；

所述预成型装置包括：

纤维架，所述原材料以纤维的形式自所述纤维架抽出；

树脂槽，所述树脂槽内盛有树脂，且所述纤维适于经过所述树脂槽，以在所述纤维上浸有所述树脂；

收束装置，纤维所述收束装置设有收束口，所述纤维和所述可溶芯材穿设所述收束口，且所述收束装置适于将所述纤维铺设至所述可溶芯材上，以形成预成型体；

挤压装置，所述挤压装置适于对铺设至在所述可溶芯材上的所述纤维进行加热、加压，使所述纤维附着在所述可溶芯材上，以形成为挤压预成型体；

裁切装置，所述裁切装置对所述挤压预成型体进行切割，以形成所述预成型件；

所述挤压装置形成为分段式挤压装置，且所述挤压装置从前到后依次包括：加热段、控温段以及冷却段，所述加热段适于对所述预成型体进行加热，使所述树脂与所述纤维充分混合均匀，并刮除多余所述树脂；

所述控温段适于对所述预成型体进行降温；

所述冷却段适于对所述预成型体进行冷却，使所述预成型体处于微熔状态。

2.根据权利要求1所述的挤压-注塑工装，其特征在于，所述预成型装置还包括：压辊，所述压辊位于所述纤维架与所述树脂槽之间，且所述压辊适于进行转动，所述压辊下压所述纤维，以将所述纤维浸没到所述树脂槽内。

3.根据权利要求1所述的挤压-注塑工装，其特征在于，所述收束装置的数量至少为一个，且所述收束口形成为喇叭状收束口，所述收束口的小口端朝向所述挤压装置。

4.根据权利要求1所述的挤压-注塑工装，其特征在于，所述纤维为多条，且多条所述纤维通过导丝辊均匀排布。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的挤压-注塑工装，其特征在于，所述注塑模具适于对所述预成型件进行模压，以形成模压成型件，且所述注塑模具具有注塑口，所述注塑模具适于通过所述注塑口对所述模压成型件的表面进行注塑，以形成所述半成品件。

6.根据权利要求5所述的挤压-注塑工装，其特征在于，所述注塑模具包括：静模具与动模具，所述动模具适于相对于所述静模具移动，所述静模具与所述动模具之间形成压模腔，所述预成型件适于放置在所述静模具与所述动模具之间，且所述静模具与所述动模具适于将所述预成型件压模成所述压模腔的形状。

7.根据权利要求6所述的挤压-注塑工装，其特征在于，所述挤压-注塑工装还包括：机械臂，所述机械臂适于对所述预成型件进行抓取，并放置在所述静模具上。

8.一种被制部件挤压-注塑一体成型的制造方法，其特征在于，使用根据权利要求2-7中任一项所述的挤压-注塑工装，所述制造方法包括如下步骤：

S1：所述纤维经过所述树脂槽，使所述树脂附着在所述纤维表面；

S2：根据所述被制部件的形状，制造所述可溶芯材，并送入所述收束装置，所述收束装置将所述纤维从所述收束口铺设至所述可溶芯材上，以形成所述预成型体；

S3：所述预成型体被送入到所述挤压装置中，所述挤压装置对铺设至在所述可溶芯材上的所述纤维进行加热、加压，使所述纤维附着在所述可溶芯材上，以形成所述挤压预成型体；

S4：所述挤压预成型体通过所述裁切装置对其进行切割，得到所需长度的所述预成型件；

S5：将所述预成型件移入所述注塑模具内；

S6：所述注塑模具将所述预成型件压成与压模腔形状相同的模 压成型件；

S7：所述注塑模具适于通过注塑口对所述模压成型件的表面进行注塑，以形成所述半成品件；

S8：将所述半成品件放置在所述溶解装置中，对所述半成品件内的所述可溶芯材进行溶解，以形成所述被制部件。

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